CN104090258B - 微电能控制装置 - Google Patents

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微电能控制装置应用于(电子式或机电式)电能表的计量准确度试验，可安装于电能表校验装置内部，或者作为一个独立模块加装于外部，在起动、潜动、基本误差试验中起到减少试验时间的作用。装置包括控制、测量/预测、可控开关三个模块。装置通过控制于被测表电压的通断来实现微电能输出控制，工作过程如下。装置使受控开关闭合，被测表在大电流下发出高频率脉冲。装置在接收到第一个脉冲后使电容充电，收到第二个脉冲后使电容放电，放电到0电平时受控开关断开，被测表停止工作。使充放电时间常数之比为10/9，则被测表停止与欠电能很小的状态。当所有被测表进入上述状态后，切断大电流，所有受控开关闭合，接通试验电流，开始准确度试验。

Description

微电能控制装置
一、技术领域
本发明应用于(电子式或机电式)电能表的计量准确度试验，可安装于电能表校验装置内部，或者作为一个独立模块加装于外部，在起动、潜动、基本误差的试验项目中起到减少试验时间的作用。
二、背景技术
电能表是一种测量额定电压下(220V)，所通过的时变功率对时间积分的计量器具。电能表的准确度试验通常采用比较法，即由功率源向标准表和被测表输送相同功率，由误差计算器接收标准表和被测表的输出脉冲并计算被测表的相对误差。功率源、标准表和误差计算器三者构成电能表校验装置。标准表和被测表都标称有脉冲常数(每通过1kWh电能输出的脉冲数)，测量时认为标准表的脉冲常数Ks是真实值，而被测表的脉冲常数Km是名义值。Ks远大于Km。同一支电能表Km是定值，因此负载功率越大脉冲频率越高，脉冲间隔Tp越小。按照目前广泛使用的方法，电能表准确度实验中的基本误差试验、起动试验、潜动试验所需的时间仍有进一步减少的可能。这正是本发明要实现的目标。
本发明使用两个概念：微电能和欠电能。被测表一个脉冲间隔对应着一定量的电能，称为“脉冲当量”。规定小于脉冲当量的电能称为“微电能”，规定被测表输出下一个脉冲前所必须通过的电能为“欠电能”。
电能表基本误差试验方法是：实验确定被测表N(通常N<10)个脉冲间隔的时间内，标准表所发出的脉冲数M。根据公式计算被测表的相对误差。测量时间的长度为等待被测表发出第一个脉冲的时间T与N个脉冲间隔时间NTp之和。理论分析表明，由于被测表第一个脉冲出现的时间具有随机性，当同一批次被测表数量超过30时，等待时间T超过0.9Tp的概率高达0.96。
电能表起动试验方法是：在起动功率下，在规定的时间Tstart内检测到脉冲输出即为合格。起动功率很小因此Tstart很长(通常超过10min)。该实验检测到脉冲即可结束，检测不到脉冲则试验时间必须达到Tstart。由于被测表第一个脉冲出现的时间具有随机性，当同一批次被测表数量超过30时，等待时间T超过0.9Tstart的概率高达0.96。
电能表潜动试验方法是：只加电压不通电流的条件下，在规定的时间Tno-load内，被测表输出脉冲数不可大于1。此要求等价于，潜动试验条件下被测表脉冲间隔大于Tno-load。由于潜动试验功率为零，因此理论Tno-load为无穷大，试验时则需使Tno-load充分大(通常超过30min)。
三、发明内容
本装置能够使现有的电能表校验装置精确控制微电能的输出，从而能够使被测表用很短的时间达到欠电能较小的状态，然后自动转入基本误差、起动、潜动试验，达到减少试验时间的目的。
本装置通过控制施加于被测表的电压通断实现微电能输出控制。一个装置与一支被测表对应。装置包括安装于一个壳体内的三个模块：控制模块、测量/预测模块、可控开关模块。装置受控制模块支配。控制模块接收到电能表校验装置或操作者手动发出的开始信号后进入工作状态。首先可控开关闭合，被测表电压端与装置电压源连通。然后装置向被测表输送额定电压和大电流，因此有大功率通过被测表。此时被测表输出间隔很短的脉冲序列到测量/控制模块。该模块接收到第一个脉冲时使内部的电容充电，在接收到第二个脉冲时使电容放电。当电容放电到0电平时受控开关断开，被测表电压端与电压源断开，不再有功率输送到被测表，被测表停止工作。使电容放电时间常数为0.9倍的充电时间常数，从而实现0.9倍脉冲当量的输出，使得被测表处于0.1倍脉冲当量的欠电能状态。当所有装置的受控开关都断开后，校验装置切换至准确度试验所需要的电流，所有装置的受控开关闭合，开始试验。
四、附图说明
图1是本装置原理框图。图中，1控制模块，2测量/预测模块，3受控开关，4控制模块使能端，5起始控制端，6预测脉冲端，7控制模块状态端，8复位信号端，9继电器控制端，10被测表脉冲端，11三联继电器，12A相正端，13B相正端，14C相正端，15A相负端，16B相负端，17C相负端。
图2是控制模块1电路图。图中18为高电平端。
图3是测量/预测模块2电路图。图中21为脉冲整形模块19的输出端，22为脉冲整形模块20的输入端。
图4是测量/预测模块2中脉冲整形模块19的电路图。
图5是测量/预测模块2中脉冲整形模块20的电路图。
五、具体实施方式
图2～5给出了一种用模拟电路的实现方案。其中图2为控制模块电路图、图3为测量/预测模块电路图、图4为测量/预测模块中的脉冲整形模块19的电路图，图5为测量/预测模块中的脉冲整形模块20的电路图。
图2中，U1、U5为非门。U2、U3为上升沿触发的D触发器，为低电平时输出端Q恒为低电平。U4为或门，U6为异或门，U7、U8为与门。C1、R1组成脉冲发生电路，当U3的Q端为高电平时，该电路输出一个脉冲，脉冲宽度由C1、R1调节。
图3中，K1、K2为开关，受输入端8控制，低电平时闭合，高电平时断开。模块19、20为两个脉冲整形电路。D1、D2为二极管，C1为电容、R1、R2、R3为电阻，U1、U2为运放。U1及其外围电路构成充放电控制电路，使R2＝0.9R1以实现充放电时间比为10/9。U2为比较器电路。
图4中，U3～5为D触发器，R4～10为电阻，D1、D2为二极管，U6、U7为运放。
图5中，U8为D触发器，U9为与门，电阻R11和电容C2工程脉冲发生电路。

Claims (1)

1.一种微电能控制装置，其特征在于：由控制模块(1)、测量/预测模块(2)、受控开关模块(3)构成；
所述控制模块(1)至少包含控制模块使能端(4)、起始控制端(5)、预测脉冲端(6)三个输入端和控制模块状态端(7)、复位信号端(8)、继电器控制端(9)三个输出端，其输入输出关系如下：
控制模块(1)使控制模块使能端(4)为低电平时装置不工作，受控模块控制端(9)为高电平，输出端控制模块状态端(7)、复位信号端(8)为高电平；
控制模块(1)使控制模块使能端(4)为高电平时装置进入工作状态，端口控制模块状态端(7)置低电平，起始控制端(5)接收到上升沿时复位信号端(8)、继电器控制端(9)置高电平，之后当预测脉冲端(6)接收到上升沿时，控制模块状态端(7)输出脉冲，端口复位信号端(8)置低电平，继电器控制端(9)置低电平；
所述测量/预测模块(2)复位信号端(8)为高电平时，被测电表脉冲端(10)接收到两个连续脉冲后，再经过0.9倍脉冲间隔时间后，自预测脉冲端(6)输出一个脉冲，测量/预测模块(2)复位信号端(8)为低电平时，预测脉冲端(6)为低电平；
所述受控开关模块(3)控制继电器控制端(9)为高电平时及短期三联继电器(11)闭合，A相正端(12)至A相负端(15)导通使校验装置A相电压施加于被测表；B相正端(13)至B相负端(16)导通使校验装置B相电压施加于被测表；C相正端(14)至C相负端(17)导通使校验装置C相电压施加于被测表；
受控开关模块(3)控制继电器控制端(9)为低电平时三联继电器(11)断开，A相正端(12)至A相负端(15)断开使校验装置A相电压不再施加于被测表，B相正端(13)至B相负端(16)导通使校验装置B相电压不再被施加于被测表，C相正端(14)至C相负端(17)导通使校验装置C相电压不再施加于被测表。
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