[發明專利]基于廣域同步測量的三相電能表及其測量方法

在審

• 申請號: 201710304951.1
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN106950426A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 陳賢順;覃劍;牟昊;盧斌;劉鹍;萬忠兵;艾兵;何娜;蒙媛
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01R22/10
• 分類號: G01R22/10;G01R31/00;G01D21/02
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 梁田

技術領域

本發明涉及變電站電能計量及計量設備狀態監測技術，具體是基于廣域同步測量的三相電能表及其測量方法。

背景技術

目前國內開展了計量裝置狀態監測和評價的相關研究與應用，這些研究與應用普遍是基于用電采集系統和計量裝置在線監測設備實施的，在具體應用時采用RS485接口與電能量采集終端廣播對時技術，對時精度只能達到1s，電氣參量采集時間同步性差，不能利用電壓、電流、相位等參數分析計量裝置中PT、CT及相關線路、設備狀態，僅利用電量平衡評估計量裝置的狀態具有一定的局限性。雖然加裝設備可實現部分設備的監測，但這會增加維護工作和推廣應用的難度。如何提升電氣參量采集時間同步性，這成為目前人們普遍關注的問題，然而，現今沒有相應設備，也未見相關報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種基于廣域同步測量的三相電能表，其應用時可同步測量電氣參量的瞬時值，用于計量裝置在線監測和評估。本發明還公開了上述基于廣域同步測量的三相電能表的測量方法。

本發明解決上述問題主要通過以下技術方案實現：基于廣域同步測量的三相電能表，包括中央處理器及與中央處理器連接的同步測量電能計量模塊、存儲器、恒溫晶振、時鐘芯片；

中央處理器，用于外接傳統變電站的秒脈沖為基準的時鐘同步系統或智能變電站的IEEE 1588協議時鐘系統，與時鐘系統對時并守時；用于發出自動同步采樣命令到同步測量電能計量模塊，以及將采樣的數據處理供存儲器存儲和電能量采集終端調用；其中，秒脈沖為基準的時鐘同步系統，為滿足DL/T 1100.1-2009標準的電力系統時鐘同步系統，輸出的秒脈沖時間基準信號的誤差在50ns以內，串口對時報文輸出標準時間，利用秒脈沖時間基準信號校準中央處理器的秒脈沖時間，并利用串口對時報文校準三相電能表時間；IEEE 1588協議時鐘系統，為基于以太網運行的網絡同步時鐘協議系統，實現納秒級的同步精度，利用IEEE 1588協議校準中央處理器的秒脈沖時間和三相電能表時間；

同步測量電能計量模塊，用于電能計量、全網同步采集每路多個連續電壓電流瞬時數據并存儲；

存儲器，用于存儲經中央處理器處理的數據；

恒溫晶振，用于配合中央處理器守時；

時鐘芯片，用于為中央處理器提供工作時鐘。

本發明采用變電站的時鐘系統對時，采用恒溫晶振和中央處理器守時，在規定的時間點，中央處理器發出自動同步采樣命令到同步測量電能計量模塊，保證全網同步采集每路多個連續電壓電流瞬時數據，中央處理器將采樣的數據處理供存儲器存儲和電能量采集終端調用。本發明的電能量采集終端采用現有技術中已經存在的電能量采集終端實現，其調用的數據與主站進行信息交互。

進一步的，所述中央處理器還連接有溫濕度測量裝置，所述溫濕度測量裝置用于對變電站的環境溫濕度進行監測。如此，本發明應用時便于實現對變電站的環境溫度監測并存儲，用于分析環境溫度對計量裝置的性能的影響。

進一步的，所述溫濕度測量裝置包括濕度傳感器和溫度測量裝置，所述中央處理器內部設有18個通道的12位模數轉換接口，溫度測量裝置包括固定電阻及與固定電阻串聯的負溫度系數熱敏電阻，固定電阻相對連接負溫度系數熱敏電阻端的另一端與電源連接，負溫度系數熱敏電阻相對連接固定電阻端的另一端接地，中央處理器具有一個模數轉換接口與固定電阻和電源之間的線路連接，中央處理器還具有一個模數轉換接口與固定電阻和負溫度系數熱敏電阻之間的線路連接。本發明應用時，通過測量電源電壓和負溫度系數熱敏電阻兩端電壓計算出負溫度系數熱敏電阻阻值，通過負溫度系數熱敏電阻阻值和溫度的對照表計算出溫度值。本發明的濕度傳感器采用濕度頻率轉換輸出傳感器，利用中央處理器的高級計數器測量出頻率，通過頻率和濕度的對照表計算出濕度值。

基于廣域同步測量的三相電能表的測量方法，包括以下步驟：

步驟一、將三相電能表中各時鐘與變電站時鐘系統對時后，由中央處理器標準秒脈沖和時鐘芯片守時；

步驟二、在規定的時間點全網同步采集每相電壓電流多個連續瞬時數據并存儲；

步驟三、中央處理器讀取同步測量電能計量模塊中的瞬時數據并存儲在存儲器中。其中，中央處理器獲取的采集數據可以通過電能量采集終端上傳至主站。