CN1011553B - 电子式电能测量装置 - Google Patents
电子式电能测量装置Info
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Abstract
一种电能测量装置，该装置包括有一个分压器(3)，一个变流器(4)，对分压器(3)和变流器(4)输出进行模—数转换的第1和第2模—数转换器(5)、(6)，一个用于使第1和第2模—数转换器的输出相乘的微处理机(7)，该装置还设置有一存有修正数据的存储器(12)；借助于该修正数据可完全消除变流器(4)在小电流范围时由于非线性产生的误差。
Description
本发明涉及一种经过改进的电子式电能测量装置，特别是在小电能范围内能精确测量的电子式电能测量装置。
图1是已知的电子式电能测量装置的方框图。如图1所示，该已知的测量装置包括有一个电压输入端（1）在电压输入端（1）上加有一要测出其电能的被测电路的高电压。该装置还有一电流输入端（2），被测电路的电流通过该输入端（2）流入该装置。一个电压变换部分（3），例如是分压电阻网络或变压器，被连接到电压输入端（1），用于接收被测电路的电压并发出与输入的高电压相对应的低电压信号。一个电流变换部分，例如变流器，其输入端与电流输入端（2）连接，以接收被测电路的电流并发出一个与输入到其输入端的大电流相对应的小电流信号。电压变换部分（3）的输出端和电流变换部分（4）的输出端分别与第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）的输入端连接。第1模-数转换器和第（2）模-数转换器都是8毕特的模-数转换器，并且分别用于将从电压变换部分（3）输出的低压模拟信号转换成代表该电压的数字信号及将电流变换部分（4）输出的小电流模拟信号转换成代表该电流的数字信号。第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）通过总线（9）与处理和控制部分（7）连接。该处理和控制部分（7）通过控制线（8）向第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）发出控制信号，使第1模-数转换器和第2模-数转换器按预定的时间间隔发出输出信号，并使处理和控制部分（7）周期性地收到从两转换器发出的信号，并在处理和控制部分（7）中通过对第1模-数转换器和第2模-数转换器的输出的数据的相乘，计算出被测电路的电能。
从处理和控制部分（7）输出的输出数据即电能数据由输出线（11）输出到电能测量装置的输出端（10）。
如图1所示的已知的电子式电能测量装置的工作过程如下：
被测电路的电压和电流通过电压输入端（1）和电流输入端（2）分别输入到电压变换部分（3）和电流变换部分（4），该电压变换部分（3）发出与被测电路加在输入端（1）上的高电压相对应的低压模拟信号。该电流变换部分（4）发出与从被测电路通过电流输入端（2）输入的大电流相对应的小电流模拟信号。电压变换部分（3）发出的低压模拟信号加到模-数转换器（5）。电流变换部分发出的小电流模拟信号加到第2模-数转换器（6）。从第1模-数转换器发出代表被测电路电压的数字信号，该数字信号通过总线（9）被加到处理和控制部分（7）。从第2模-数转换器（6）发出代表被测电路电流的数字信号，该数字信号通过总线加到处理和控制部分（7）。处理和控制部分（7）通过控制线（8）向第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）发出控制信号以控制它们。所以第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）在控制信号的控制下，周期性的工作，以便向处理和控制部分（7）发出输出数据。两种数字信号即从第1模-数转换器（5）输出的电压数字信号和从第2模-数转换器（6）输出的电流数字信号在处理和控制部分（7）中相乘并且在每个周期性工作期间对相乘的数据进行积分。当这积分数值超过预定值时，处理和控制部分（7）的输出端通过输出线（11）向输出端（10）发出一电能脉冲，因此，通过在输出端（10）用一已知的计数器或类似装置计算出输出脉冲次数，就能测量被测电路的电能。
然而，上述已知的电子式电能测量装置在低负荷运行时，存在着测量不准的问题。例如，当被测电路中的电流只是电能测量装置的额定电流的50分之1或100分之1时，电流变换部分（4）的特性曲线是
非线性的，因而产生测量误差。所以电能测量装置中，即使电流值很小，测量误差也应该小到可以忽略不计;在希望获得高精度的电能测量时，需要消除绝对误差，故不希望出现这种不精确的测量方法。
如果要获得很高的测量精度，在低磁通密度情况下，电流变换部分（4），例如变流器必须要用导磁率极高的铁芯，例如坡莫合金铁芯，而尽管各电子线路部分，例如第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）及处理和控制部分（7）尽可能地做到高精度，但由于该电子式电能测量装置的测量精度取决于电流变换部分（4）的线性特征，故仍不能有效地改善其测量精度;如果要获得高精度，则制造成本将是非常高昂的。根据上述理由，迄今为止，已知的电子式电能测量装置如果要求成本低，就不能保证在较宽的电流范围内获得令人满意的精确特性。
本发明的任务是要提供一种经改进了的并克服了上述不足的电子式电能测量装置。本发明通过利用存储器中的数据来修正电流变换部分的非线性误差以便在电路测量中获得具有令人满意精度的绝对误差，从而保证在较宽的电流范围内的电能测量精度。
依照本发明该电子式电能测量装置包括有：
一个电压转换部分，用于发出与所加的高电压相对应的低压信号;
一个电流变换部分，用于发出与输入的大电流相对应的小电流信号;
第1模-数转换器，用于将从电压变换部分输入的低压信号转换成数字信号;
第2模-数转换器，用于将从电流变换部分输入的小电流信号转换成数字信号;
一个存储有修正数据的存储器，
一个接收所述第1模-数转换器的输出和所述第2模-数转换器
的输出并向输出端发出一个脉冲来代表测量的电能的单位值的处理和控制部分;
其特征在于：所述修正数据用于修正所述电流变换部分输出特性中的误差且是通过以所述第2模-数转换器的含有误差的输出作地址查到的，所述处理和控制部分包含一微处理机，所述微处理机具有：
通过从所述第2模-数变换器来的所述数字信号作为地址信号，从所述存储部分读出经误差修正后的数据的装置;
将所述误差修正后的数据与从所述电压变换部分来的所述数字信号相乘的装置;
将相乘的结果进行积分的装置;
重复所述读出、相乘和积分直至积分值达到预定值的装置;及发出所述脉冲的装置。
附图简要说明
图1是已有的电子式电能测量装置的方框图。
图2是体现本发明的电子式电能测量装置的最佳实施例的方框图。
图3是图2方框图中的电流变换部分（4）的误差特性曲线图。
图4是实施例的处理流程图。
最佳实施例说明
下面结合图2和图3来描述体现本发明的电子式电能测量装置的一个最佳实施例。图2是体现本发明的电子式电能测量装置的最佳实施例方框图。如图2所示，该实施例的装置包括有一个电压输入端（1），该电压输入端（1）上加有外电路的高电压〔该外电路以下称被测电路，其电能待测，并在图中没有表示出来〕，该装置还有一电流输入端（2），被测电路的电流通过该电流输入端（2）流入该装置。一个电压变换部分（3），例如是一个分压电阻网络或变压器，与电压输入端（1）连接，因而，接收输入被测电路的电压和发出一个与输入的高电压相
对应的低压信号。一个电流变换部分（4），例如是变流器，其输入端与电流输入端（2）连接，以输入被测电路的电流和发出与其输入端输入的大电流相对应的小电流信号。电压变换部分（3）和电流变换部分（4）的输出端分别被连接到第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）的输入端。第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）都是8毕特模-数转换器，它们分别用来将电压变换部分（3）发出的低压模拟信号和电流变换部分（4）发出的小电流模拟信号转变成代表被测电路电压和电流的数字信号。第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）通过总线（9）与处理和控制部分（7）及存储部分（12）连接。存储部分（12）可以存储例如8毕特地址的8毕特数据。存入的数据可记忆电流变换部分（4）的特性所以当第2模-数转换器（6）的输出信号输入到存储器（12）时，存储器（12）读出修正数据以修正由于电流变换部分（4）非线性所产生的误差，并将该读出数据输入到处理和控制部分（7）。在最佳实施例中，该处理和控制部分（7）是一微处理机，它通过控制线（8）向第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）发出控制信号，使它们周期性地向处理和控制部分（7）输出信号，并在处理和控制部分（7）中通过将第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）的输出数据相乘，计算出被测电路的电能。处理和控制部分（7）通过输出线（11）向电子式电能测量装置的输出端（10）输出“输出数据”，即电能数据。
如图2所示的电子式电能测量装置的工作过程如下：
被测电路的电压和被测电路的电流，分别通过电压输入端（1）和电流输入端（2）输入到电压变换部分（3）和电流变换部分（4）。该电压转换部分（3）根据被测电路加在电压输入端（1）上的高电压发出低压模拟信号，该低电压应低到可用半导体电路来处理。该电流变换部分（4）根据被测电路通过电流输入端（2）输入的大电流发出一小电流
模拟信号，该小电流应小到可用一半导体电路来处理。电压变换部分（3）发出的低压模拟信号输入到第1模-数转换器（5）。电流变换部分（4）发出的小电流模拟信号输入到第2模-数转换器（6）。第1模-数转换器发出代表被测电路电压的数字信号并通过总线（9）输入到处理和控制部分（7）。第2模-数转换器（6）发出代表被测电路电流的数字信号并通过总线输入到处理和控制部分（7）。通常，电流变换部分（4）具有如图（3）所示的误差特性。图3中，横座标的分度取输入电流和额定电流的百分比，纵座标的分度为误差的百分数。误差特性仅由电流变换部分的设计确定，即与电气设计和使用的材料有关，且不出现离散。所以，从第2模-数转换器（6）输入到处理和控制部分（7）的数字信号必须是考虑图3所示的误差特性加以修正后的信号，以便输出端（10）输出精确的电能值，这种修正由存储部分（12）的数据来进行。数据处理和控制部分（7）通过控制线（8）向第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）发出控制信号去控制它们。所以，第1模-数转换器（5）和第2模-数转换器（6）在控制信号的控制下周期性的工作和周期性的发出对应于被测电路的电压和电流的输出数据，并将输出数据输入到处理和控制部分（7）。
当数据处理和控制部分（7）收到第2模-数转换器（6）输出的输出数据时，处理和控制部分（7）向存储器（12）发出地址信号，读出存储在存储器（12）中的修正数据，然后将从存储器（12）读出的电流修正数据送到处理和控制部分（7），并且在处理和控制部分（7）中使修正数据和第1模-数转换器（5）的电压输出数据相乘。
存储在存储器（12）中的数据可以如表1所示，其中，地址印在斜线上方，数据印在斜线下方。
表1
地址（A） / 数据（0）
最高位 最低位
8毕特 7毕特 6毕特 5毕特 4毕特 3毕特 2毕特 1毕特
0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/0
0/0 0/0 0/0 0/0 0/0 0/1 0/0 1/0
∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶ ∶
1/1 1/1 1/1 0/1 1/0 1/0 1/0 1/1
1/1 1/1 1/1 1/1 0/0 0/0 0/1 0/1
然后，在每个周期性的运算中相乘的数据在处理和控制部分（7）中进行积分。每当积分后的数据超过予定值时，处理和控制部分（7）的输出端便通过输出线（11）向输出端（10）发出一电能脉冲。于是，在输出端（10）用一已知的计数器或类似装置计算输出脉冲的数目，由于已根据电流变换部分（4）的误差特性作了修正，故能精确地测出被测电路的电能。
图（4）是处理和控制部分（7）所实行的处理流程图。
上述实施例的线路接法为，一个被测电路有一个测量电压的第1模-数转换器及一个测量电流的第2模-数转换器。但是为能经济地测量多个被测电路，在第1和第2模-数转换器（5）和（6）的输入端可设置一对多路转换装置，该对多路转换装置的多个输入端与被测电路的多个电压输出端和多个电流输出端连接。当要用这种线路连接时，利用分时使用单路测量系统，便可进行多路测量。通过设置多个电压变换部分和多个电流变换部分，并经多路转换装置加以连接，这种测量装置便可应用于多相多元件的测量。
除上述线路连接外，其中处理和控制部分可以是微处理机，该部分亦可用线连的逻辑电路构成。
另外上述实施例中，存储器（12）存储有误差修正数据，它也可以用另一种实施例来代替，即存储器储存误差数据并使用该误差数据来
对第2模-数转换器（6）的输出进行补偿。
如上所述，通过使用存储在存储器（12）里的修正数据，便能大大地消除由于电流变换部分（4）在小电流范围内的非线性所引起的误差。因此该测量装置即使是在小电流范围内，也有极高的精度。另外，由于电流变换部分（4）的误差可以被消除，所以电流变换部分不需使用昂贵材料来制造铁芯或将铁芯造的又贵又大并具有特殊的形状，它可使用由廉价材料制成并且尺寸小，形状简单的铁芯。
Claims (3)
1、一种电子式电能测量装置，该装置包括：
一个电压变换部分，用于发出与所加的高电压相对应的低压信号；
一个电流变换部分，用于发出与输入的大电流相对应的小电流信号；
一个第1模-数转换器，用于将从所述电压变换部分输入的所述低压模拟信号转换成数字信号；
一个第2模-数转换器，用于将从所述电流变换部分输入的所述小电流模拟信号转换成数字信号；
一个存储有修正数据的存储器；
一个接收所述第1模-数转换器的输出和所述第2模-数转换器的输出并向输出端发出一个脉冲来代表测量的电能的单位值的处理和控制部分；
其特征在于：所述修正数据用于修正所述电流变换部分输出特性中的误差且是通过以所述第2模-数转换器的含有误差的输出作地址查到的，所述处理和控制部分包含一微处理机，所述微处理机具有：
通过从所述第2模-数变换器来的所述数字信号作为地址信号，从所述存储部分读出经误差修正后的数据的装置；
将所述误差修正后的数据与从所述电压变换部分来的所述数字信号相乘的装置；
将相乘的结果进行积分的装置；
重复所述读出、相乘和积分直至积分值达到预定值的装置；及
发出所述脉冲的装置。
2、如权利要求1所述的电子式电能测量装置，其特征在于所述电压变换部分是电阻式分压器。
3、如权利要求1所述的电子式电能测量装置，其特征在于所述电流变换部分是变流器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 85103429 CN1011553B (zh) | 1985-04-20 | 1985-04-20 | 电子式电能测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 85103429 CN1011553B (zh) | 1985-04-20 | 1985-04-20 | 电子式电能测量装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN85103429A CN85103429A (zh) | 1986-10-15 |
| CN1011553B true CN1011553B (zh) | 1991-02-06 |
Family
ID=4793182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 85103429 Expired CN1011553B (zh) | 1985-04-20 | 1985-04-20 | 电子式电能测量装置 |
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| CN (1) | CN1011553B (zh) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN1314971C (zh) * | 2003-06-04 | 2007-05-09 | 重庆电力科学试验研究院 | 1/4数字平方乘法器功率电能表 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP5496866B2 (ja) * | 2010-12-10 | 2014-05-21 | シャープ株式会社 | 電力測定器、電力測定システム、制御プログラムおよび記憶媒体 |
-
1985
- 1985-04-20 CN CN 85103429 patent/CN1011553B/zh not_active Expired
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|---|---|
| CN85103429A (zh) | 1986-10-15 |
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