[實用新型]電能計量電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220268892.X
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN202614843U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙言濤;陳金玲
• 申請（專利權(quán)）人: 威勝集團(tuán)有限公司
• 主分類號: G01R22/06
• 分類號: G01R22/06
• 代理公司: 長沙永星專利商標(biāo)事務(wù)所 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種電能計量電路。?

背景技術(shù)

電能計量電路一般包括電壓前置電路和電流前置電路，電壓、電流信號經(jīng)過前置處理電路的調(diào)理后進(jìn)入AD單元，經(jīng)ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。電壓、電流信號經(jīng)過不同的前置處理電路后會產(chǎn)生不同的相移，導(dǎo)致進(jìn)入AD單元的信號與原始信號之間存在附加的相位差，為了確保計量結(jié)果的準(zhǔn)確性，通常需要對附加的相位差進(jìn)行修正，最常用的修正方法是軟件移位法，即先獲取相位修正值，將電壓波形根據(jù)需要前移或者后移。實踐證實該方法在正弦條件下可以獲得很好的校準(zhǔn)效果，但是如果負(fù)荷波形中含有諧波分量，移位法會產(chǎn)生線性相移效應(yīng)，即波形的整體移位對于n次諧波而言，實際上是發(fā)生了基波相移n倍的相移，而前置電路本身的相頻特性并非線性，這種相位修正方法對于諧波計量會產(chǎn)生較大誤差。此外目前電流前置電路中的電流傳感大多采用基于電磁感應(yīng)定律的鐵芯式CT，在一般的計量應(yīng)用中，該CT可以獲得很好的線性度、抗干擾性以及穩(wěn)定度，并且由于成本低廉，獲得了大多數(shù)電表生產(chǎn)廠商的青睞，但作為沖擊負(fù)荷計量應(yīng)用而言，要達(dá)到1%In-Imax即2500:1寬范圍內(nèi)的準(zhǔn)確度設(shè)計要求，普通CT很難勝任。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種能適用于沖擊負(fù)荷及諧波影響下電能計量場合的電能計量電路。?

本實用新型提供的這種電能計量電路包括電壓前置電路、電流前置電路、ADC高準(zhǔn)確度模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)處理與管理單元,其中電壓前置電路包括抗混疊的RC濾波電路（R_0u、C_0u）；電流前置電路包括電流傳感器、抗混疊的RC濾波電路（R_0i、C_0i），所述電流前置電路的電流傳感器為零磁通電流互感器。?所述電壓前置電路和電流前置電路的相位進(jìn)行匹配。所述ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用具有寬頻率響應(yīng)的24位ADC。?

由于本實用新型對電流前置電路中的電流傳感器采用的是零磁通互感器，使鐵芯中的磁通降到極低的近似為零的狀態(tài)，從而使電流傳感器達(dá)到非常高的精度。顯然，零磁通CT在寬范圍內(nèi)的線性度及角差特性均優(yōu)于普通單鐵芯CT，更適用于沖擊負(fù)荷的電能計量場合。零磁通電流互感器的次級和初級電流的比值等于額定電流比，相位相差180度，次級電流能精確地反映初級電流的大小和相位，從而得到高精度電流互感器。?

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖2是電壓前置電路圖。?

圖3是電流前置電路圖。?

圖4是無源零磁通電流互感器。?

具體實施方式

從圖1可以看出本實用新型仍具有電壓前置電路、電流前置電路、ADC高準(zhǔn)確度模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)處理與管理單元，ADC高準(zhǔn)確度模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將模擬小電壓、電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；數(shù)據(jù)處理與管理單元用于接受上述數(shù)字化的輸入電壓電流信號并計算出電壓、電流、諧波電壓、諧波電流有效值及電能量等值。?

圖2是電壓前置電路的電路圖，其中L₁、L₂為保護(hù)磁環(huán)，R_v為壓敏電阻，C為電源濾波電容，R、r共同構(gòu)成分壓電路，R_0u、C_0u構(gòu)成RC濾波電路起抗混疊濾波作用，R_in為ADC的輸入阻抗，ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用24位ADC。這種ADC具有寬頻率響應(yīng)，在63次諧波以內(nèi)衰減很小，對有功功率的計量準(zhǔn)確度影響很小，提高了諧波影響下的計量準(zhǔn)確度。?

結(jié)合圖3可以看出本實用新型電流前置電路包括電流傳感單元以及抗混疊濾波單元，其中Rs為電流取樣電阻，R_0i、C_0i構(gòu)成RC濾波電路起抗混疊濾波作用。將電路分成S₁、S₂兩部分，則S₁的相頻特性取決于所用傳感CT的相頻特性，S₂的相頻特性與前述H₃電路類似。?

電流傳感單元中的電流傳感器采用的是零磁通電流互感器，零磁通電流互感器一般有兩種，一種是有源的，利用外部電路來提供反電動勢，需要復(fù)雜的電路才能獲得精確地同相位電動勢；另一種是無源的，利用一個疊加在主互感器上的輔助互感器提供反電動勢來補(bǔ)償阻抗產(chǎn)生的壓降，從而不需要主互感器的磁通提供電動勢就可實現(xiàn)零磁通。相比較而言，無源類的無需外部復(fù)雜電路，實現(xiàn)更為便捷。?