一種三相電能表及三相電能校正系統的製作方法

2023-05-04 23:00:46

專利名稱：一種三相電能表及三相電能校正系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電力領域，尤其涉及一種三相電能表及三相電能校正系統。
背景技術：
電能表在生產過程中必需對有功電能精度或者無功電能精度進行校正，需要校正的誤差包括增益誤差和相位誤差。目前通用的校正系統原理框圖如圖1(以三相電能表為例)所示包括標準源101、主控機102、三相電能表103和標準臺104 ；其中標準源101 輸出標準的交流電壓電流信號，作為電能表校正系統的標準信號源；主控機102 作為整個校正系統的主控，負責管理標準源、電能表、標準臺之間的數據傳輸；在校正時主控機有以下作用讀取標準臺給出的電能誤差；根據電能誤差將校正值寫入電能表，完成電能表的校正；對標準源進行控制，控制標準源信號輸出的幅度和相位；電能表103 作為被校正的對象，主要指三相電能表，該電能表的結構圖如圖2所示；標準臺104 作為校正系統的標準臺，依據標準源輸入信號和電能表輸出脈衝，給出電能表103的測量誤差。在現有技術下，以三相四線電能表為例，大批量生產時校正的過程為1.需要標準源、電能表、主控機、標準臺全部準備就緒；2.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差為0時(阻性負載)校正A相的有功
增益誤差；3.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差為0時(阻性負載)校正B相的有功
增益誤差；4.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差為0時(阻性負載)校正C相的有功
增益誤差；5.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差不為0(感性或者容性負載)，比如為 30度，校正A相的相位誤差和無功增益誤差；6.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差不為0(感性或者容性負載)，比如為 30度，校正B相的相位誤差和無功增益誤差；7.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差不為0(感性或者容性負載)，比如為 30度，校正C相的的相位誤差和無功增益誤差；8.如果電錶的等級要求高，還要在小電流輸入下再次重複上述過程。9.如果電能表需要的參數比較多，比如圖2中207所列參數，那麼還需要分別對這些參數進行校正。上述過程的缺點是1.需要大量配備昂貴的設備，尤其是標準源和標準臺；[0019]2.需要分別對分相的有功電能和無功電能進行校正，校正步驟多，費時費力；3.由於電能脈衝輸出頻率與電能大小成正比，如果需要對小電流輸入的精度進行校正，那麼需要耗費的時間更長，一般在額定電流處的校正時間長達數分鐘。
4.如果多功能電能表需要的參數很多，那麼還需要分別對這些參數進行校正。如圖2 所示三相電能表的A相電路包括模數轉換器ADC201、數字濾波器202、 相位校正203、功率增益校正204、功率積分205和有效值計算(包括電流和電壓)206、有功乘法器209、無功乘法器210和其他參數計算207 ；其中ADC201 模數轉換器，完成電壓電流信號的模擬-數字轉換；數字濾波器202 對模數轉換後的數位訊號進行濾波，濾除直流、低頻、高頻分量， 保留基波和諧波分量。相位校正203 對電壓和電流通道的相位誤差進行校正，通過對採樣數據進行延時實現，可以在數字濾波器之前或者之後，校正的目的是減少電壓與電流之間相位誤差；功率增益校正204 對有功功率和無功功率分別進行增益校正，修正電能表的初始增益誤差；功率積分205 對校正後的有功功率和無功功率進行積分，得到電能，並將電能量轉換為與之成正比的脈衝頻率輸出；有效值計算206 完成電壓和電流有效值的計算，作為三相電能表的參數。其他參數計算207 完成三相電能表可能需要的其他參數計算，包括基波電能、基波功率、基波有效值、視在電能、視在功率等。需要說明的是，三相電能表還包括B相電路和C相電路，該B相電路和C相電路與 A相電路完全一致，所以這裡不再贅述。現有的三相電能表結構使得系統在進行校正時，增益校正在電壓電流乘積之後完成，該增益校正僅能校正有功功率，而無法校正其他的參數，例如無功功率、基波電能、基波功率、基波有效值、視在電能、視在功率等，所以該技術方案增益校正的局限性大，需要校正的步驟較多。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種三相電能表，旨在解決現有技術中三相電能表增益校正的局限性大，校正步驟多的問題。本實用新型是這樣實現的，一種三相電能表，該三相電能表各相電路包括模數轉換器、數字濾波器、電壓相位校正、電流相位校正、有功功率積分、無功功率積分、有功乘法器、無功乘法器和有效值計算；所述三相電能表各相電路還包括電壓增益校正和電流增益校正；其中該電壓增益校正的一端與該電壓相位校正連接，另一端與該有功乘法器的輸入端連接；該電流增益校正的一端與該電流相位校正連接，另一端與該有功乘法器的輸入端連接；該有功乘法器的輸出端通過該有功功率積分輸出有功電能脈衝輸出；該電壓增益校正和電流增益校正的輸出端還在移相後與無功乘法器的輸入端連接，該無功乘法器的輸出端通過無功功率積分輸出無功電能脈衝輸出。[0038]可選的，所述三相電能表的各相電路還包括與該電壓增益校正和電流增益校正的輸出端連接的計算電流和電壓角度的角度計算模塊。可選的，所述角度計算模塊包括計算電流角度的電流角度計算子模塊和計算電壓角度的電壓角度計算子模塊。本實用新型還提供一種三相電能校正系統，該系統包括主控機和標準源；該系統還包括上述三相電能表；其中所述三相電能表與所述標準源和所述主控機連接；所述主控機還與所述標準源連接。本實用新型與現有技術相比，有益效果在於由於本實用新型的技術方案中的三相電能表的增益校正在電壓、電流採樣通道完成，無需在電壓電流乘積之後完成，由於本實用新型輸入的電流、電壓都是經過增益校正的電流、電壓，所以後續的參數計算(例如有功功率、無功功率基波電能、基波功率、基波有效值、視在電能、視在功率)都不需要增益校正，所以本實用新型提供的技術方案具有適用範圍廣，減少校正步驟，節省成本的優點。

圖1為現有技術提供的校正系統的結構圖；圖2為現有技術提供的三相電能表的A相結構圖；圖3為本實用新型提供的三相電能表各相的結構圖；圖4為本實用新型提供的三相電能校正系統結構圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。本實用新型提供一種三相電能表，該三相電能表中各相(包括A、B、C三相)的電路結構如圖3 (以A相為例)所示，包括模數轉換器ADC201、數字濾波器202、電壓相位校正2031、電流相位校正2032、有功功率積分2051、無功功率積分2052、有功乘法器209、無功乘法器210和有效值計算(包括電流和電壓)206和其他參數計算207 (其中提起他參數計算207為可以選擇的模塊)；該其他參數計算207具體可以包括基波電能計算、基波功率計算、基波有效值計算、視在電能計算、視在功率計算的任意組合。另外，該三相電能表還包括電壓增益校正2041和電流增益校正2042 ；其中電壓增益校正2041的一端與電壓相位校正2031連接，另一端與有功乘法器209輸入端連接； 該電流增益校正2042的一端與電流相位校正2032連接，另一端與有功乘法器209的輸入端連接；該有功乘法器209的輸出端通過有功功率積分2051輸出有功電能脈衝輸出；該電壓增益校正2041和電流增益校正2042的輸出端還在移相後與無功乘法器209的輸入端連接，該無功乘法器209的輸出端通過無功功率積分2052輸出無功電能脈衝輸出。本實用新型提供的技術方案由於在乘法器之前就進行了增益校正，所以該輸入的電流、電壓本身的精度就很高，在後續參數計算中就無需進行增益校正，直接進行計算即可，而現有技術中每個參數計算之前均需要進行增益校正，現有的技術方案每個參數計算
5都要進行增益校正步驟，所以該步驟較多，另外，每個參數計算之前都需要進行增益校正也增加了增益校正的硬體配置，提高了設備成本，而本實用新型提供的技術方案僅需要提供電流和電壓的增益校正，其他的後續參數在進行計算時均無需進行校正，能夠直接計算，減少了整個三相電能表的步驟，減少了增益校正的硬體配置，節省了設備成本，另外，該增益校正的應用範圍也得到了提高。可選的，上述三相電能表中各相電路還包括與該電流增益校正2042和電壓增益校正2041的輸出端連接的計算電流和電壓角度的角度計算模塊308 ；其中該角度計算模塊308可以包括計算電流角度的電流角度計算子模塊3081和計算電壓角度的電壓角度計算子模塊3082。在本實用新型增加了角度計算模塊以後，能夠計算電流和電壓的角度，具有方便檢測的優點。本實用新型還提供一種三相電能校正系統，該系統如圖4所示，包括主控機402、 標準源401和上述三相電能表403 ；其中，主控機402與標準源401和三相電能表403連接，標準源401與三相電能表 403連接；上述三相電能表403的結構已在上述說明，這裡不在贅述。其中，標準源401 輸出標準的交流電壓電流信號，作為電能表校正系統的標準信號源；主控機402 作為整個校正系統的主控，負責管理標準源、電能表之間的數據傳輸；在校正時主控機有以下作用讀取電能表的夾角、有效值參數；將讀取到的夾角、有效值與標準源的標稱值對比，計算出增益誤差和相位誤差，並將誤差校正值寫入電能表；對標準源進行控制，控制標準源信號輸出的幅度和相位；電能表403 作為被校正的對象，可以是三相三線電能表，也可以是三相四線電能表；採用本實用新型提供的系統可以達到如下目的將所有的校正工作放在採樣通道；計量前端完成採樣通道的增益和相位誤差校正；計量前端校正的依據是電壓、電流有效值；以及每個通道的夾角；計量後端不參與校正，經過計量前端的校正，所有的功率、有效值、電能、功率因數、夾角等參數全部是準確的；本實用新型的校正過程是1.只需要標準源、電能表、主控機準備就緒，不需要標準臺；2.標準源輸出標準電壓、電流信號到電能表，比如額定電流5A、額定電壓220V、阻性負載；3.主控機讀取電能表三相每相的電壓、電流有效值以及每相電壓、電流的角度，將有效值和角度與標準值做對比，計算出誤差；
6[0074]4.主控機根據誤差將校正值寫入採樣通道相位校正和增益校正寄存器，完成校正工作。5.如果電錶的等級要求高，那麼將標準源切換到小電流輸入下再次重複上述過程。採用本實用新型提供的方案的能達到以下優點1.節約儀器成本標準臺不再是校正過程中必備的儀器，可以大量的節省儀器成本；2.節省校正時間所有校正過程在一個電壓電流輸入點完成，能夠實現單點校正，不需要分很多個步驟才能完成校正，大大的節省了校正時間；3.校正功能強大單點校正不僅能夠實現有功電能和無功電能等必備功能的校正，還能完成多功能電能表其他參數的校正，比如有效值、功率、夾角、功率因數等所有參數都可以在單點完成。4.加快小信號校正由於夾角、有效值、功率等參數更新與信號大小無關，所以小信號的校正速度與大信號相當，可以極大的加快小信號校正過程。所以本實用新型提供的系統具有降低電能表生產過程的能耗，節約成本的優點。本實用新型提供的技術方案具有適用範圍廣，減少校正步驟，節省成本的優點。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種三相電能表，該三相電能表各相電路包括模數轉換器、數字濾波器、電壓相位校正、電流相位校正、有功功率積分、無功功率積分、有功乘法器、無功乘法器和有效值計算；其特徵在於，所述三相電能表各相電路還包括電壓增益校正和電流增益校正； 其中該電壓增益校正的一端與該電壓相位校正連接，另一端與該有功乘法器的輸入端連接；該電流增益校正的一端與該電流相位校正連接，另一端與該有功乘法器的輸入端連接；該有功乘法器的輸出端通過該有功功率積分輸出有功電能脈衝輸出；該電壓增益校正和電流增益校正的輸出端還在移相後與無功乘法器的輸入端連接，該無功乘法器的輸出端通過無功功率積分輸出無功電能脈衝輸出。
2.根據權利要求1所述的三相電能表，其特徵在於，所述三相電能表的各相電路還包括與該電壓增益校正和電流增益校正的輸出端連接的計算電流和電壓角度的角度計算模塊。
3.根據權利要求2所述的三相電能表，其特徵在於，所述角度計算模塊包括 計算電流角度的電流角度計算子模塊和計算電壓角度的電壓角度計算子模塊。
4.根據權利要求2所述的三相電能表，其特徵在於，所述三相電能表還包括 基波電能計算、基波功率計算、基波有效值計算、視在電能計算、視在功率計算中的任思組合。
5.一種三相電能校正系統，該系統包括主控機和標準源；其特徵在於，該系統還包括如權利要求1-4任一所述的三相電能表；其中所述三相電能表與所述標準源和所述主控機連接；所述主控機還與所述標準源連接。
專利摘要本實用新型適用於電力領域，提供了一種三相電能表及三相電能校正系統，該電能表包括模數轉換器、數字濾波器、電壓相位校正、電流相位校正、有功功率積分、無功功率積分、有功乘法器、無功乘法器和有效值計算；所述三相電能表各相電路還包括電壓增益校正和電流增益校正。本實用新型提供的技術方案具有適用範圍廣，減少校正步驟，節省成本的優點。
文檔編號G01R22/06GK202075343SQ20112011934
公開日2011年12月14日 申請日期2011年4月21日 優先權日2011年4月21日
發明者劉凱, 苗書立 申請人:深圳市銳能微科技有限公司