CN102156220A - 三相三线制电容分压式高压电能表 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气设备技术领域，尤其是涉及一种三相三线制电容分压式高压电能表。它解决了现有技术设计不够合理等技术问题。本电能表包括能够分别进行电能计量且电气隔离的A相处理单元和C相处理单元，A相处理单元和C相处理单元相互独立且能实现数据通讯，在A相处理单元上连接有第一电流互感器、第一电压互感器和第一供电电源，在C相处理单元上连接有第二电流互感器、第二电压互感器和第二供电电源。与现有的技术相比，本三相三线制电容分压式高压电能表的优点在于：设计合理，绝缘结构合理，安全系数高，计量准确，不易受到干扰。

Description

三相三线制电容分压式高压电能表

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，尤其是涉及一种三相三线制电容分压式高压电能表。

背景技术

目前我国的配电网大量使用高压电力计量箱和电能计量柜进行电力公司与大用户之间的电量结算。这类型高压计量装置体积大，耗用铜铁材料多，运行中耗能多。另一方面，这类型高压计量装置中使用的电流互感器、电压互感器和三相电能表都是分别检定误差，因此整体是没有准确度等级的。对此国内有许多直接接入式高压电能表的解决方案，基本上为三相四线制，但这种方案必须解决电流互感器相对地之间的高压绝缘问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，安全系数高，计量准确，不易受到干扰的三相三线制电容分压式高压电能表。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本三相三线制电容分压式高压电能表，其特征在于，本电能表包括能够分别进行电能计量且电气隔离的A相处理单元和C相处理单元，所述的A相处理单元和C相处理单元相互独立且能实现数据通讯，在A相处理单元上连接有第一电流互感器、第一电压互感器和第一供电电源，所述的第一电流互感器连接在A相上，所述的第一电压互感器连接在A相和B相之间，所述的第一供电电源连接在A相和B相之间，在C相处理单元上连接有第二电流互感器、第二电压互感器和第二供电电源，所述的第二电流互感器连接在C相上，所述的第二电压互感器连接在B相和C相之间，所述的第二供电电源连接在B相和C相之间。

本发明的高压电能表采用了三相三线制，由两个独立处理单元组成，每个处理单元中所有的元器件均工作在等电位状态，因此不存在高压绝缘问题，绝缘结构更为合理。

在上述的三相三线制电容分压式高压电能表中，所述的A相处理单元包括第一数字处理控制单元，在第一数字处理控制单元上连接有第一电能计量单元、第一通信单元和第一供电电源，所述的C相处理单元包括第二数字处理控制单元，在第二数字处理控制单元上连接有第二电能计量单元、第二通信单元和第二供电电源，所述的第一通信单元和第二通信单元通过光电通讯方式相连。

在上述的三相三线制电容分压式高压电能表中，所述的第一通信单元包括连接在第一数字处理控制单元上的第一光电通讯模块；所述的第二通信单元包括分别连接在第二数字处理控制单元上的第二光电通讯模块、光纤通讯模块和无线通讯模块；所述的第一光电通讯模块和第二光电通讯模块能够进行数据通讯。

在上述的三相三线制电容分压式高压电能表中，所述的第一电流互感器和第二电流互感器为小功率非晶态材料电流互感器，所述的第一电压互感器和第二电压互感器为电容分压式电压互感器。

在上述的三相三线制电容分压式高压电能表中，所述的第一电流互感器串联在A相上，在第一电流互感器和A相处理单元之间连接有第一电流采样电路；所述的第二电流互感器串联在C相上，在第二电流互感器和C相处理单元之间连接有第二电流采样电路。

在上述的三相三线制电容分压式高压电能表中，所述的第一电流采样电路为连接在第一电流互感器和A相处理单元之间的第一电流采样电阻；所述的第二电流采样电路为连接在第二电流互感器和C相处理单元之间的第二电路采样电阻。

在上述的三相三线制电容分压式高压电能表中，所述的第一电压互感器包括若干串联接在A相和B相之间的第一高压电容，在其中一个第一高压电容上连接第一电压采样电路且第一电压采样电路连接在A相处理单元上；所述的第二电压互感器包括若干串联接在B相和C相之间的第二高压电容，在其中一个第二高压电容上连接第二电压采样电路且第二电压采样电路连接在C相处理单元上。

在上述的三相三线制电容分压式高压电能表中，所述的第一电压采样电路包括连接在所述第一高压电容和A相处理单元之间的第一电压采样电阻和第一分压电阻；所述的第二电压采样电路包括连接在所述第二高压电容和C相处理单元之间的第二电压采样电阻和第二分压电阻。

在上述的三相三线制电容分压式高压电能表中，所述的第一供电电源连接在A相和B相之间且第一供电电源为电容分压式电压互感器；所述的第二供电电源连接在B相和C相之间且第二供电电源为电容分压式电压互感器。

在上述的三相三线制电容分压式高压电能表中，所述的第一数字处理控制单元、第一电能计量单元和第一通信单元工作在等电位状态；所述的第二数字处理控制单元、第二电能计量单元和第二通信单元工作在等电位状态。

与现有的技术相比，本三相三线制电容分压式高压电能表的优点在于：设计合理，结构简单紧凑，安全系数高，计量准确，不易受到干扰。

附图说明

图1是本发明提供的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本三相三线制电容分压式高压电能表包括能够分别进行电能计量且电气隔离的A相处理单元1和C相处理单元2。A相处理单元1和C相处理单元2相互独立且能实现数据通讯，在A相处理单元1上连接有第一电流互感器3、第一电压互感器4和第一供电电源5。第一电流互感器3连接在A相上，第一电压互感器4连接在A相和B相之间，第一供电电源5连接在A相和B相之间。在C相处理单元2上连接有第二电流互感器6、第二电压互感器7和第二供电电源8。第二电流互感器6连接在C相上，第二电压互感器7连接在B相和C相之间，第二供电电源8连接在B相和C相之间。第一供电电源5连接在A相和B相之间且第一供电电源5为电容分压式电压互感器；第二供电电源8连接在B相和C相之间且第二供电电源8为电容分压式电压互感器。

A相处理单元1包括第一数字处理控制单元11，在第一数字处理控制单元11上连接有第一电能计量单元12、第一通信单元13和第一供电电源5。C相处理单元2包括第二数字处理控制单元21，在第二数字处理控制单元21上连接有第二电能计量单元22、第二通信单元23和第二供电电源8。第一通信单元13和第二通信单元23通过光电通讯方式相连。第一数字处理控制单元11、第一电能计量单元12和第一通信单元13工作在等电位状态；所述的第二数字处理控制单元21、第二电能计量单元22和第二通信单元23工作在等电位状态。

第一通信单元13包括连接在第一数字处理控制单元11上的第一光电通讯模块130。第二通信单元23包括分别连接在第二数字处理控制单元21上的第二光电通讯模块230、光纤通讯模块231和无线通讯模块232。第一光电通讯模块130和第二光电通讯模块230能够进行数据通讯。第一电流互感器3和第二电流互感器6为小功率非晶态材料电流互感器，第一电压互感器4和第二电压互感器7为电容分压式电压互感器。

第一电流互感器3串联在A相上，在第一电流互感器3和A相处理单元1之间连接有第一电流采样电路；所述的第二电流互感器6串联在C相上，在第二电流互感器6和C相处理单元2之间连接有第二电流采样电路。第一电流采样电路为连接在第一电流互感器3和A相处理单元1之间的第一电流采样电阻31；所述的第二电流采样电路为连接在第二电流互感器6和C相处理单元2之间的第二电路采样电阻61。

第一电压互感器4包括若干串联接在A相和B相之间的第一高压电容41，在其中一个第一高压电容41上连接第一电压采样电路且第一电压采样电路连接在A相处理单元1上；所述的第二电压互感器7包括若干串联接在B相和C相之间的第二高压电容71，在其中一个第二高压电容71上连接第二电压采样电路且第二电压采样电路连接在C相处理单元2上。第一电压采样电路包括连接在所述第一高压电容41和A相处理单元1之间的第一电压采样电阻42和第一分压电阻43；所述的第二电压采样电路包括连接在所述第二高压电容71和C相处理单元2之间的第二电压采样电阻72和第二分压电阻73。

本发明中电压交流采样的信号Uab和Ucb，电流交流采样的信号Ia和Ic。用电压乘以电流得到功率，再以时间T累加得到电能量。根据电学原理三相三线系统的自由度为两个，所以A相累计到的电能量Uab×Ia×T加上C相累计到的电能量Ucb×Ic×T即可表示整个系统的电能量。

第二数字处理控制单元21从第二电能计量单元22读取所需的电参数，同时也通过第一光电通讯模块130和第二光电通讯模块230从第一数字处理控制单元11读取所需的电参数，所有数据汇总在第二数字处理控制单元21进行相关的数字信号处理、数据存储以及实现其他用户功能。第二数字处理控制单元21还控制与地电位设备通讯的光纤通讯模块231和无线通讯模块232。地电位设备可以通过这两个通信接口获取相关的数据，包括配电网瞬时电参数，电能量累计值等。

这里仅以C相处理单元2做详细说明，与A相处理单元1相同处不再累述。第二电压采样电路采集到信号Ucb；第二电流采样电路采集到信号Ic。Ucb和Ic输入到第二电能计量单元22，第二电能计量单元22主要由专用的电能量计量芯片组成，电能量计量芯片将电压、电流采样信号经模数转换后得到相应的数字量，该对应了电压和电流的数字量相乘得到功率，再以时间T积分得到电能量。

第二数字处理控制单元21与第二电能计量单元22用同步串口总线连接，通过总线第二数字处理控制单元21可读取电能计量单元内的电参数。第二供电电源8直接从高压母线上取电并为电子电路供电。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种三相三线制电容分压式高压电能表，其特征在于，本电能表包括能够分别进行电能计量且电气隔离的A相处理单元(1)和C相处理单元(2)，所述的A相处理单元(1)和C相处理单元(2)相互独立且能实现数据通讯，在A相处理单元(1)上连接有第一电流互感器(3)、第一电压互感器(4)和第一供电电源(5)，所述的第一电流互感器(3)连接在A相上，所述的第一电压互感器(4)连接在A相和B相之间，所述的第一供电电源(5)连接在A相和B相之间，在C相处理单元(2)上连接有第二电流互感器(6)、第二电压互感器(7)和第二供电电源(8)，所述的第二电流互感器(6)连接在C相上，所述的第二电压互感器(7)连接在B相和C相之间，所述的第二供电电源(8)连接在B相和C相之间。

2.根据权利要求1所述的三相三线制电容分压式高压电能表，其特征在于，所述的A相处理单元(1)包括第一数字处理控制单元(11)，在第一数字处理控制单元(11)上连接有第一电能计量单元(12)、第一通信单元(13)和第一供电电源(5)，所述的C相处理单元(2)包括第二数字处理控制单元(21)，在第二数字处理控制单元(21)上连接有第二电能计量单元(22)、第二通信单元(23)和第二供电电源(8)，所述的第一通信单元(13)和第二通信单元(23)通过光电通讯方式相连。

3.根据权利要求2所述的三相三线制电容分压式高压电能表，其特征在于，所述的第一通信单元(13)包括连接在第一数字处理控制单元(11)上的第一光电通讯模块(130)；所述的第二通信单元(23)包括分别连接在第二数字处理控制单元(21)上的第二光电通讯模块(230)、光纤通讯模块(231)和无线通讯模块(232)；所述的第一光电通讯模块(130)和第二光电通讯模块(230)能够进行数据通讯。

4.根据权利要求1或2或3所述的三相三线制电容分压式高压电能表，其特征在于，所述的第一电流互感器(3)和第二电流互感器(6)为小功率非晶态材料电流互感器，所述的第一电压互感器(4)和第二电压互感器(7)为电容分压式电压互感器。

5.根据权利要求4所述的三相三线制电容分压式高压电能表，其特征在于，所述的第一电流互感器(3)串联在A相上，在第一电流互感器(3)和A相处理单元(1)之间连接有第一电流采样电路；所述的第二电流互感器(6)串联在C相上，在第二电流互感器(6)和C相处理单元(2)之间连接有第二电流采样电路。

6.根据权利要求5所述的三相三线制电容分压式高压电能表，其特征在于，所述的第一电流采样电路为连接在第一电流互感器(3)和A相处理单元(1)之间的第一电流采样电阻(31)；所述的第二电流采样电路为连接在第二电流互感器(6)和C相处理单元(2)之间的第二电路采样电阻(61)。

7.根据权利要求4所述的三相三线制电容分压式高压电能表，其特征在于，所述的第一电压互感器(4)包括若干串联接在A相和B相之间的第一高压电容(41)，在其中一个第一高压电容(41)上连接第一电压采样电路且第一电压采样电路连接在A相处理单元(1)上；所述的第二电压互感器(7)包括若干串联接在B相和C相之间的第二高压电容(71)，在其中一个第二高压电容(71)上连接第二电压采样电路且第二电压采样电路连接在C相处理单元(2)上。

8.根据权利要求7所述的三相三线制电容分压式高压电能表，其特征在于，所述的第一电压采样电路包括连接在所述第一高压电容(41)和A相处理单元(1)之间的第一电压采样电阻(42)和第一分压电阻(43)；所述的第二电压采样电路包括连接在所述第二高压电容(71)和C相处理单元(2)之间的第二电压采样电阻(72)和第二分压电阻(73)。

9.根据权利要求1或2或3所述的三相三线制电容分压式高压电能表，其特征在于，所述的第一供电电源(5)连接在A相和B相之间且第一供电电源(5)为电容分压式电压互感器；所述的第二供电电源(8)连接在B相和C相之间且第二供电电源(8)为电容分压式电压互感器。

10.根据权利要求2所述的三相三线制电容分压式高压电能表，其特征在于，所述的第一数字处理控制单元(11)、第一电能计量单元(12)和第一通信单元(13)工作在等电位状态；所述的第二数字处理控制单元(21)、第二电能计量单元(22)和第二通信单元(23)工作在等电位状态。

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