CN102539906A - 数字式高压计量装置及其计量系统 - Google Patents

Abstract

数字式高压计量装置及其计量系统，涉及一种高压电网中的电能计量装置，包括一次、二次部分，一次部分包括中央处理单元3、电子式电流互感器1、第一电压传感器2、第一开关电源以及高压带电显示装置5；二次部分包括表头和通讯管理器6第二开关电源以及通讯终端。其中，一次部分指高压输电系统和与高压输电系统有直接的金属连接的低压元件部分；二次部分则是与一次部分没有直接的金属连接的低压元件部分。数字式高压计量装置及其计量系统通过电压、电流信号的调理及中央处理单元3的配合，实现一次侧的电能计量及处理，将一次设备智能化，低压侧表头通信装置6直接显示计量结果，其结构及配件，能使整个体积显著减小，安装、调试均很方便。

Description

数字式高压计量装置及其计量系统

技术领域

本发明涉及一种高压电网中的电能计量装置，就是一种数字式高压计量装置。

背景技术

目前配电网中使用的传统高压电能计量装置，都是柜体式的，因此也称为高压计量柜，其通常结构都是由高压电压互感器、高压电流互感器和电能表组合起来的，其中高压电压、电流互感器位于一次设备与二次设备的隔离区，用于将高压电压、电流转化为低压电压、电流，电能表则设于二次设备内，用于对电压、电流进行数据采集，最终实现电能的计量和显示。现有的计量装置中，电压电流互感器一般均采用电磁型的，体积和重量都比较大，并且所连接的电能表，须为大功率接口的智能计量表，且设置于二次设备，才能够完成相应的计量、显示工作，相应的成本也较高，且可能引起测量误差的环节也比较多，而在计量柜内，各元器件装配组合，均不够方便，整个计量柜的结构也会显得较为臃肿，不方便于安装、调试，使用也显得不够方便。例如，高压计量箱和200920091742.4一种高压计量装置200920158711.6均采用传统的电磁型传感器，且均存在铁磁谐振、电流互感器二次侧开路、体积大、电功率消耗大、耗铜铁等一系列缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构更为合理，体积更小，且方便于装配、调试的数字式高压计量装置。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

数字式高压计量装置，包括：

用于电能计量的中央处理单元；

与高压电力线连接的电子式电流互感器，该电子式电流互感器通过电流信号调理单元与中央处理单元连接；

与高压电力线连接的第一电压传感器，该第一电压传感器通过电压信号调理单元与中央中央处理单元连接；

分别与电流信号调理单元、电压信号调理单元及中央处理单元连接的第一开关电源；以及

与高压电力线连接的高压带电显示装置；

所述低压侧包括：

用于连接表头和通讯设备的表头和通讯管理器，该表头和通讯管理器通过隔离通讯单元与中央处理单元连接；

连接表头和通讯管理器的第二开关电源；以及

连接表头和通讯管理器的通讯终端。

上述高压带电显示装置包括与高压电力线连接的第二电压传感器和与第二电压传感器连接的高压带电显示器。

上述第一电压传感器为电阻型电压传感器。

上述第二电压传感器为电容型电压传感器。

数字高压计量装置所应用的系统，其包括上述的数字高压计量装置，还包括二次设备，其中该二次设备包括：

用于连接表头和通讯设备的表头和通讯管理器，该表头和通讯管理器通过隔离通讯单元与中央处理单元连接；

连接表头和通讯管理器的第二开关电源；以及

连接表头和通讯管理器的通讯终端。

本发明的有益效果是：本发明采用电子式的互感器，通过电压、电流信号的调理及中央处理单元的配合，实现了在一次系统内直接设置低压电子设备的方案，能够直接在一次系统内直接进行电能计量及处理，将一次设备智能化，同时令设备的体积也较小，本发明在配合二次设备使用时，再使用隔离通讯单元来实现电气隔离，同时，二次设备可直接用电表表头或相关显示装置进行通讯来显示计量结果，避免了测量误差，并且配合本发明的结构及相关的元器件，能够使得整体体积大大减小，安装、调试均十分方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式进行进一步说明：

图1为本发明的原理方框图；

图2为本发明一种实施例的示意框图。

具体实施方式

参照图1，本发明所提供的数字式高压计量装置，主要包括用于电能计量的中央处理单元3、与高压电力线连接的电子式电流互感器1、与高压电力线连接的第一电压传感器2、高压带电显示装置5及第一开关电源4，其中，电子式电流互感器1用于电流采样，可取多个分别接高压母线的每一条相线，并分别通过电流信号调理单元11与中央处理单元3连接，以通过中央处理单元3采集电子式电流互感器1的相关信号以完成相应的计量；第一电压传感器2用于电压采样，本发明中由于中央处理单元3位于一次高压侧，同样的取多个分别接高压母线的每一条相线，并分别通过电压信号调理单元21与中央处理单元3连接，作为优选方式，第一电压传感器2可采用电阻型电压传感器，电子式分压来替代传统的电磁式互感器，可将初级电压直接转化为10V以内的微信号，以满足直接供给中央处理单元3的要求，并且电阻型电压传感器还具备体积小，传输频带宽等优点，适合于本发明的计量装置使用；高压带电显示装置5用于反应高压回路带电状况，可以直接与高压电力线连接；第一开关电源4为供各元器件提供稳定的电源，在电路连接上，分别分别与电流信号调理单元11、电压信号调理单元21及中央处理单元3及高压带电显示装置5连接。

如图中所示，本发明使用过程中所配合的二次设备使用，成为完善的计量系统，其中，一次高压侧的数字高压计量装置，须与二次设备进行电气隔离，典型的，二次设备主要由表头和通讯管理器6、第二开关电源8及通讯终端9组成。二次设备需要和一次设备的数字式高压计量装置进行电气隔离，本发明采用隔离通讯单元7来实现，其中表头和通讯管理器6通过隔离通讯单元7与中央处理单元3连接，在与高压侧电气隔离的同时提取中央处理单元3的计量信号，本发明优选可采用低成本的光电隔离器，如水晶头来实现；同样的，第二开关电源8作为供电电源，与表头和通讯管理器6连接，以进行相关控制；二次设备可直接插接电表表头来显示相关计量结果，也可以通过其他方式，如无线通信进行连接，因此需要具备通讯终端9，该通讯终端9连接连接表头和通讯管理器6，以作为输出、输入的终端使用。

本发明中，高压带电显示装置5包括与高压电力线连接的第二电压传感器51和与第二电压传感器51连接的高压带电显示器52，其中的第二电压传感器51优选为电容性电压传感器，较适合于10KV的电力系统，具备较高的精度，并且结构简单，体积小，适合于在开关柜中使用。

如图2所示，为本发明应用于10KV三相交流的电力系统中的实施例，该电力系统中具有10KV的三相母线，本发明的装置分别有电阻型电压传感器2、电子式电流互感器1及电容型电压传感器51装接在每一相母线上，其中三个电阻型电压传感器2采集三相电压信号，经电压信号调理单元21传输给中央处理单元3进行相应的电压计量，三个电子式电流互感器1则分别采集三相电留信号，经电流信号调理单元11传输给中央处理单元3进行相应的电流计量，给中央处理单元3可将计量信号经隔离通讯单元7隔离通信(如水晶头)传输给表头和通讯管理器6，由表头和通讯管理器6通过插装电表表头进行显示或通过GPRS通讯终端无线传输到检测设备，达到计量功能。

本发明通过电压、电流信号的调理及中央处理单元的配合，实现了高压侧的电能计量及处理，将一次设备智能化，二次设备侧可直接用电表表头或相关显示装置进行通讯来显示计量结果，避免了测量误差，并且本发明的结构及配合相关的元器件，能够使得整体体积大大减小，安装、调试均十分方便。

Claims (7)

1.数字式高压计量装置，其特征在于包括：用于电能计量的中央处理单元(3)；与高压电力线连接的电子式电流互感器(1)，该电子式电流互感器(1)通过电流信号调理单元(11)与中央处理单元(3)连接；与高压电力线连接的第一电压传感器(2)，该第一电压传感器(2)通过电压信号调理单元(21)与中央中央处理单元(3)连接；分别与电流信号调理单元(11)、电压信号调理单元(21)及中央处理单元(3)连接的第一开关电源(4)；以及与高压电力线连接的高压带电显示装置(5)；

2.根据权利要求1所述的数字式高压计量装置，其特征在于：所述高压带电显示装置(5)包括与高压电力线连接的第二电压传感器(51)和与第二电压传感器(51)连接的高压带电显示器(52)。

3.根据权利要求1所述的数字式高压计量装置，其特征在于：所述第一电压传感器(2)为电阻型电压传感器。

4.根据权利要求1所述的数字式高压计量装置，其特征在于：所述通讯终端(9)为无线通讯终端。

5.根据权利要求2所述的数字式高压计量装置，其特征在于：所述第二电压传感器(51)为电容型电压传感器。

6.数字高压计量装置所应用的系统，其特征在于：包括上述任一一项权利要求所述的数字高压计量装置，还包括二次设备，其中该二次设备包括有：用于连接表头和通讯设备的表头和通讯管理器(6)，该表头和通讯管理器(6)通过隔离通讯单元(7)与中央处理单元(3)连接；连接表头和通讯管理器(6)的第二开关电源(8)；以及连接表头和通讯管理器(6)的通讯终端(9)。

7.根据权利要求6所述的数字高压计量装置所应用的系统，其特征在于：所述隔离通讯单元(7)为光电隔离器。

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