CN103884947A - 一种高压架空线缆电能计量装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的高压架空线缆电能计量装置，包括电压抽取及取能单元，电流传感器，计量单元，远传模块，无线模块；利用该装置，计量单元接收电压抽取及取能单元输出的电压信号，电流传感器输出的电流信号，计算出相线电能，计量单元将计算出的相线电能和电气数值通过无线模块传送给其它计量单元，同时接收来自其它计量单元的电能和电气数值，计量单元将自身电能和其它计量单元的电能相加，得到总电能，计量单元将总电能，电气数值按一定格式打包，通过远传模块传送给用电管理系统。该装置采用悬挂式安装方式，不用改变原有接线方式，且不用另外制作支架，安装简单方便且节省空间；同时电能计算方法采用了双信道冗余模式，所得电能数据更精确。

Description

一种高压架空线缆电能计量装置和方法

【技术领域】

本发明涉及电力计量领域，特别涉及一种高压架空线缆电能计量装置和方法。

【背景技术】

现有3～220kV高压架空电缆电能计量实现方式是通过在高压电缆的塔杆上或户外变压器的台架上设置一个支架，然后把高压计量箱或高压电能表安装在支架上，需对原有的线路进行改接，才能将A、B、C三相电压，电流引入到高压电能表或高压计量箱中。这种实现方式不仅安装复杂繁琐，容易接错线，并且支架占用空间，增加成本。

【发明内容】

为了解决上述问题，本发明提供一种高压架空线缆电能计量装置和方法。

本发明所采用如下技术方案：

一种高压架空线缆电能计量装置，悬挂在3～220kV高压架空电缆上，包括电压抽取及取能单元，电流传感器，计量单元，远传模块，无线模块。电压抽取及取能单元的一次输入端并接在相线与相线之间或并接在相线与零线之间，二次输出端接入计量单元，电流传感器的一次输入端串接在相线上，二次输出端接入计量单元，远传模块、无线模块与计量单元连接。

电压抽取及取能单元用来抽取相线与相线之间或相线与零线之间的电压信号并将电压信号输出给计量单元，并向计量单元，远传模块，无线模块提供电源；电流传感器用来抽取相线电流信号并将电流信号输出给计量单元；计量单元用来根据输入的电压信号和电流信号，测量出包括但不限于电能、功率、电流、电压、频率、谐波数值及其变化值；远传模块用于计量单元和用电管理系统之间的通信，向用电管理系统发送计量单元的测量数值，接收用电管理系统的指令数据并传送给计量单元；无线模块用于计量单元之间的通信，在计量单元之间相互发送、接收计量单元的测量数值。

优选的，计量单元根据从其他计量单元接收的测量数值，用来做包括但不限于累加，汇总运算，得到最终测量结果。

优选的，电流传感器，计量单元，远传模块，无线模块封装在金属屏蔽盒中。

优选的，电压抽取及取能单元可以但不限于是电磁式电压互感器、电容式互感器、电阻式互感器或混合式电压互感器。

优选的，电流传感器可以但不限于是电磁型电流互感器或电子式电流互感器。

优选的，远传模块可以但不限于是GPRS模块或电力线载波模块。

优选的，无线模块可以但不限于是Zigbee模块。

优选的，所述高压架空线缆电能计量装置还包括与电压抽取及取能单元串联的熔断器，电压抽取及取能单元与熔断器的串联电路并接在相线与相线之间或并接在相线与零线之间。

由上述方案可见，所述装置采用悬挂式安装方式，不用改变原有接线方式，且不用另外制作支架，安装简单方便且节省空间，有效避免因错接线而导致的错计，漏计电量，窃电现象；并且所述装置标准化封装，便于生产，适用于单相高压系统和三相高压系统的计量。

本发明所述计量方法，还包括如下步骤：

（1）、计量单元接收电压抽取及取能单元输出的电压信号，电流传感器输出的电流信号，计算出相线电能； 

（2）、计量单元将计算出的相线电能和电气数值通过无线模块传送给其他计量单元，同时接收来自其他计量单元的电能和电气数值；

（3）、计量单元将自身电能和其他计量单元的电能相加，得到总电能；

（4）、计量单元将总电能，电气数值按一定格式打包，通过远传模块传送给用电管理系统。

由上述方案可见，三相三线高压系统或三项四线系统的多个计量单元采用双通道计量数据冗余模式或双信道冗余模式，提高了数据精确度。

【附图说明】

图1 两表法三相三线电气原理图；

图2 两表法三相三线结构示意图；

图3 三表法三相四线电气原理图；

说明书附图标记说明：

11、21：电压抽取及取能单元；

12、22：电流传感器；

13、23：计量单元；

14、24：远传模块；

15、25：无线模块；

16、26：金属盒；

17、27：高压熔断器。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步的说明。

如图1和图2所示，是本发明在三相三线系统中的两表法实施例。

AB相电压抽取及取能单元11的高压输入的一端连接在A相上，高压输入的另一端连接在B相上，电压抽取及取能单元11用于抽取AB相间的电压信号，并且向A相计量单元13、 A相远传模块14和A相无线模块15电路供给工作电源。A相电流传感器12的一次线圈串接在A相架空线缆上，输入A相电流、二次输出电流接入A相计量单元13。电流传感器12用于抽取A相电流信号。在A相上安置计量单元13用于获取来自于11的电压信号和来自于12的电流信号并根据这些信号测量出包括但不限于电能、功率、电流、电压、频率、谐波等电气量值及其变化值。

CB相电压抽取及取能单元21的高压输入的一端连接在C相上，高压输入的另一端连接在B相上电压抽取及取能单元21用于抽取BC相间的电压信号，向C相计量单元23、 C相远传模块24和C相无线模块25电路供给工作电源。C相电流传感器22的一次线圈串接在C相架空线缆上，输入C相电流、二次输出电流接入C相计量单元23。电流传感器22用于抽取C相电流信号。在C相上安置计量单元23用于获取来自于21的电压信号和来自于22的电流信号并根据这些信号测量出包括但不限于电能、功率、电流、电压、频率、谐波等电气量值及其变化值。

在A、C相分别设置与计量单元13、23无线模块15和25用于相互发送和接收对方测量得到的电能等电气量值，将这些量值送至计量单元13和23进行累加和其他计算然后汇总以便得到最终测量结果；在A、C相分别设置与计量单元13、23连接的远传模块14和24用于将测量数据外传和把外部的指令数据接收下来传送给计量单元13和23使用； 

AB相电压抽取及取能单元11、A相电流传感器12、A相计量单元13、A相远传模块14、A相无线模块15组成A相计量组件，直接悬挂在3～220kV A相高压架空线缆上，工作电位是A相的高电位，参考电位是B相的高电位； 

CB相电压抽取及取能单元21、C相电流传感器22、C相计量单元23、C相远传模块24、C相无线模块25，组成C相计量组件，直接悬挂在3～220kV C相高压架空线缆上，工作电位是C相的高电位，参考电位是B相的高电位；

A相计量组件、C相计量组件共同组成三相直接计量高压电能装置。

电压抽取及取能单元11、21可以采用电磁式电压互感器，也可以采用电容式、电阻式或混合式电压传感器。

电流传感器12、22可以采用电磁型的电流互感器（CT），也可以采用低功耗电流互感器（LPCT），或小电压输出的电子式电流互感器（ECT）；可以采用一次穿芯的安装结构，也可以采用一次固定联接的安装结构，还可以采用开口CT的安装结构。

A相计量单元13接收AB相电压抽取单元11输出的二次电压和A相电流传感器12输出的二次电流，测出的A相电能和和其他电气量通过无线模块15传送给C相计量单元21；C相计量单元21将接收到的A相电能同自身测量的C相电能相加，得到三相总的电能，按一定的格式对得到的电气量打包，通过远传模块传24给远方的用电管理系统。

C相计量单元23接收BC相电压抽取单元21输出的二次电压和C相电流传感器22输出的二次电流，测出的C相电能和其他电气量通过无线模块25传送给A相计量单元11；A相计量单元11将接收到的C相电能同自身测量的A相电能相加，得到三相总的电能，按一定的格式对得到的电气量打包，通过远传模块14传给远方的用电管理系统。

A相计量单元11和C相计量单元21同时进行电能总加，并同时传给远方的用电管理系统，达到数据冗余的目的。

A相计量单元11和C相计量单元21可以接收用电管理系统的指令进行设置、复位、冻结、重传……等相应的操作。

A相远传模块14和C相远传模块24可以但不限于是GPRS模块、电力线载波模块，也可以是任何其他形式的无线通信模块。

A相无线模块15和C相无线模块25可以但不限于是小无线、Zigbee，也可以是其他任何无线通信方式。

将A相电流传感器12、A相计量单元13、A相远传模块14、A相无线模块（15）封装在A相金属屏蔽盒16中。

将C相电流传感器22、C相计量单元23、C相远传模块24、C相无线模块25封装在C相金属屏蔽盒26中。

AB相电压抽取及取能单元11高压输入接入B相的一端可以串接一个A相高压熔断器17，A相高压熔断器17可以直接串入并悬挂在AB相间的高压线缆上；

BC相电压抽取及取能单元21高压输入接入B相的一端可以串接一个C相高压熔断器27，C相高压熔断器27可以直接串入并悬挂在BC相的高压线缆上。

本实施例不仅可以以A相和C相为工作相、B相为参考相，也可以以A相和B相为工作相、C相为参考相，或者以B相和C为工作相、A相为参考相。

本实施例的三相直接计量高压电能方法和装置不仅可以用于小接地系统，而且可以用于大接地系统。可以使用两表法的三相三线计量方式，还可以用于三表法的三相四线计量方式，只要在B相上增加一个计量组件，并把参考相改为中性点或中性线，如图3所示；还可以使用一个计量组件用于对单相高压电路的计量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压架空线缆电能计量装置，悬挂在3～220kV高压架空电缆

上，包括电压抽取及取能单元，电流传感器，计量单元，远传模块，无线模块，电压抽取及取能单元的一次输入端并接在相线与相线之间或并接在相线与零线之间，二次输出端接入计量单元，电流传感器的一次输入端串接在相线上，二次输出端接入计量单元，远传模块、无线模块与计量单元连接。

2.根据权利要求1所述的高压架空线缆电能计量装置，其特征是：电压抽取及取能单元用来抽取相线与相线之间或相线与零线之间的电压信号并将电压信号输出给计量单元，并向计量单元、远传模块、无线模块提供电源；

电流传感器用来抽取相线电流信号并将电流信号输出给计量单元；

计量单元根据输入的电压信号和电流信号，测量出包括但不限于电能、功率、电流、电压、频率、谐波数值及其变化值；

远传模块用于计量单元和用电管理系统之间的通信，向用电管理系统发送计量单元的测量数值，接收用电管理系统的指令数据并传送给计量单元；

无线模块用于计量单元之间的通信，在计量单元之间相互发送、接收计量单元的测量数值。

3.根据权利要求1或2所述的高压架空线缆电能计量装置，其特征是计量单元根据从其它计量单元接收的测量数值，用来做包括但不限于累加，汇总运算，得到最终测量结果。

4.根据权利要求1所述的高压架空线缆电能计量装置，其特征是电流传感器，计量单元，远传模块，无线模块封装在金属屏蔽盒中。

5.根据权利要求1所述的高压架空线缆电能计量装置，电压抽取及取能单元可以但不限于是电磁式电压互感器、电容式互感器、电阻式互感器或混合式电压互感器。

6.根据权利要求1所述的高压架空线缆电能计量装置，电流传感器可以但不限于是电磁型电流互感器或电子式电流互感器。

7.根据权利要求1所述的高压架空线缆电能计量装置，远传模块可以但不限于是GPRS模块或电力线载波模块。

8.根据权利要求1所述的高压架空线缆电能计量装置，无线模块可以但不限于是Zigbee模块。

9.根据权利要求1所述的高压架空线缆电能计量装置，还包括与电压抽取及取能单元串联的熔断器，电压抽取及取能单元与熔断器的串联电路并接在相线与相线之间或并接在相线与零线之间。

10.一种利用权利要求1所述的高压架空线缆电能计量装置的计量方法，其特征是：

（1）、计量单元接收电压抽取及取能单元输出的电压信号，电流传感器输出的电流信号，计算出相线电能；

（2）、计量单元将计算出的相线电能和电气数值通过无线模块传送给其它计量单元，同时接收来自其它计量单元的电能和电气数值；

（3）、计量单元将自身电能和其它计量单元的电能相加，得到总电能；

（4）、计量单元将总电能和电气数值按一定格式打包，通过远传模块传送给用电管理系统。

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