CN104375002A - 一种电量计量系统及电量测量装置和电量计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力电量计量系统及电量测量装置和电量计量装置，电量测量装置测量输电线路功率因数、电流有效值及电流谐波含量，并通过无线方式发送给电量计量装置；电量计量装置测量线路电压有效值，并接收来自电量测量装置的输电线路功率因数、电流有效值及电流谐波含量，根据功率因数、电流有效值及电压有效值计算输电线路负载电量。

Description

一种电量计量系统及电量测量装置和电量计量装置

技术领域

本发明涉及一种电量计量系统及电量测量装置和电量计量装置，属于电力电量计量领域。

背景技术

目前，随着社会用电负荷的不断增加，对供电可靠性要求也在不断提高，配电设备作为向用户供电的最后一个环节，其运行状况直接影响到对用户的供电质量，由于配电设备数量多、分布面广而散，而且受人员、测量设备及数量的限制，通常只需要计量几个或几十个用户的所用电量，最简单的方法是计量这些用户输入端10-35KV输电线路的电量。传统计量方法是采用高压电压互感器、电流互感器、防止雷击的避雷器及计量仪表进行计量，这种计量方法存在计量设备复杂、投资大、占地面积大等缺点，尤其是放在户外极易受到雷击而损坏计量设备，所以，传统计量设备已不能满足输电线路针对用户端负载用电量实时计量的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种电量计量系统及电量测量装置和电量计量装置，用以解决电力电量设备复杂、投资大而且易损坏的问题。

为实现上述目的，本发明的方案包括：一种电量计量系统，包括至少一个电量测量装置和电量计量装置，电量测量装置与电量计量装置之间通过无线方式连接；电量测量装置包括开口式电流互感器、用于非接触测量电压相位的电极及信号调理电路、测量装置微处理器、无线发射模块；开口式电流互感器一端接在输电线路上，开口式电流互感器另一端与测量装置微处理器连接，电极及信号调理电路与测量装置微处理器连接，测量装置微处理器与无线发射模块连接；电量计量装置包括电压采集模块、计量装置微处理器、无线接收模块；电压采集模块与计量装置微处理器连接，无线接收模块与计量装置微处理器连接。

电量测量装置还包括测量装置电量计量芯片、测量装置地址编码电路；开口式电流互感器与测量装置电量计量芯片连接，电极及信号调理电路与测量装置电量计量芯片连接，测量装置电量计量芯片与测量装置微处理器连接，测量装置地址编码电路与测量装置微处理器连接。

电量测量装置还包括测量装置电源电路、太阳能电池板；太阳能电池板与测量装置电源电路连接，测量装置电源电路分别与测量装置电量计量芯片、测量装置微处理器、无线发射模块连接。

电量计量装置还包括计量装置电量计量芯片、计量装置地址编码电路；电压采集模块与计量装置电量计量芯片连接，计量装置电量计量芯片与计量装置微处理器连接，计量装置地址编码电路与计量装置微处理器连接。

电量计量装置还包括通信接口电路、按键电路、LCD显示电路和计量装置电源电路；通信接口电路与计量装置微处理器连接，按键电路与计量装置微处理器连接，LCD显示电路与计量装置微处理器连接，计量装置电源电路分别与装置电量计量芯片和计量装置微处理器连接。

电极及信号调理电路包括电极、放电管、电阻、电感、电容；电极一端在输电线路电场中，与输电线路非接触耦合，电极另一端依次与电阻、电感、电容串联后接地，在电感与电容之间引出耦合电压相位输出，放电管一端接地，另一端与电极的另一端连接。

电量测量装置包括A相电量测量装置、B相电量测量装置、C相电量测量装置，所述A相电量测量装置、B相电量测量装置、C相电量测量装置具有相同的元器件和连接结构。

电压采集模块包括A相电压采集模块、B相电压采集模块、C相电压采集模块。

一种电量测量装置，包括开口式电流互感器、用于非接触测量电压相位的电极及信号调理电路、测量装置微处理器、无线发射模块；开口式电流互感器一端接在输电线路上，开口式电流互感器另一端与测量装置微处理器连接，电极及信号调理电路与测量装置微处理器连接，测量装置微处理器与无线发射模块连接。

一种电量计量装置，包括电压采集模块、计量装置微处理器、无线接收模块；电压采集模块与计量装置微处理器连接，无线接收模块与计量装置微处理器连接。

本发明的有益效果是，本发明采用电场法非接触方式获得电压相位信号，采用电流互感器测量电流及无线通信技术，整个装置结构简单、不复杂，经济投入较低，而且不需要占用太大的面积；最重要的是，通过无线通信技术将测得的数据远程传送给电量计量装置，避免了整个装置暴露在户外极易遭受雷击而损坏装置的问题。

附图说明

图1是电量计量系统的结构原理图；

图2是本发明实施例的A、B、C相电量测量装置原理框图；

图3是本发明实施例的电极及信号调理电路原理图；

图4是本发明实施例的电量计量装置原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

一种电量计量系统，包括至少一个电量测量装置和电量计量装置，电量测量装置与电量计量装置之间通过无线方式连接。

电量测量装置包括开口式电流互感器、用于非接触测量电压相位的电极及信号调理电路、测量装置微处理器、无线发射模块；开口式电流互感器一端接在输电线路上，另一端与测量装置微处理器连接，电极及信号调理电路与测量装置微处理器连接，测量装置微处理器与无线发射模块连接。

电量计量装置包括电压采集模块、计量装置微处理器、无线接收模块；电压采集模块与计量装置微处理器连接，无线接收模块与计量装置微处理器连接。

电量计量系统中的电量测量装置可以有一个，也可以有三个，当只有一个电量测量装置时，此时电量计量系统只测量一相的功率因数、电流有效值、电流谐波含量，以及输电线路负载电量。但是输电线路几乎全是三相输电线路，所以基于上述方案，本发明以三相输电线路为具体实施例来详细说明本发明。

图1所示为本发明实施例的结构原理图，如图1，本发明包括电量测量装置和电量计量装置；电量测量装置包括A相电量测量装置、B相电量测量装置、C相电量测量装置。A相电量测量装置、B相电量测量装置、C相电量测量装置分别固定在A相、B相、C相输电线路上，电量计量装置放置在配电房，电量测量装置与电量计量装置之间通过无线方式连接。

A相电量测量装置、B相电量测量装置、C相电量测量装置都采用相同的结构，图2为A、B、C相电量测量装置的原理框图。因为A相电量测量装置、B相电量测量装置、C相电量测量装置都采用相同的结构，所以只对A相电量测量装置做出详细的描述，B、C相电量测量装置同A相电量测量装置。

A相电量测量装置包括开口式电流互感器、电极及信号调理电路、测量装置电量计量芯片、测量装置微处理器、无线发射模块、测量装置电源电路、太阳能电池和测量装置地址编码电路；开口式电流互感器卡接在输电线路上，用于测量输电线路电流，输出端与测量装置电量计量芯片的电流输入端连接；电极及信号调理电路靠近高压输电线路通过电场非接触耦合出A相电压相位信号，其输出端与测量装置电量计量芯片的电压输入端连接；测量装置电量计量芯片的信号输出端与测量装置微处理器的信号输入端连接；测量装置微处理器的输出端与无线发射模块的输入端连接；本发明使用太阳能给装置供电，当然也可以使用其他供电方式，太阳能电池板的输出端与测量装置电源电路的输入端连接；测量装置电源电路的输出端分别与测量装置电量计量芯片、测量装置微处理器、无线发射模块的电源端连接；测量装置地址编码电路输出端与测量装置微处理器的I/O口连接。

太阳能电池板外形为圆形结构，进行均压处理，防止尖端放电。

如图3所示，电极及信号调理电路由电极、放电管、电阻、电感和电容组成；电极一端在输电线路电场中，和高压输电线路保持很小的距离，与输电线路非接触耦合，电极另一端依次与电阻、电感、电容串联后接地，在电感与电容之间引出耦合电压相位输出，放电管一端接地，另一端与电极的另一端连接。电极及信号调理电路通过电场非接触耦合出A相电压相位信号。

A相电量测量装置根据开口式电流互感器测得的输电线路的电流与电极及信号调理电路通过电场非接触耦合出的A相电压相位信号能够测量出A相输电线路功率因数、电流有效值、电流谐波含量等数据。

同理，B相电量测量装置根据开口式电流互感器测得的输电线路的电流与电极及信号调理电路通过电场非接触耦合出的B相电压相位信号能够测量出B相输电线路功率因数、电流有效值、电流谐波含量等数据。C相电量测量装置根据开口式电流互感器测得的输电线路的电流与电极及信号调理电路通过电场非接触耦合出的C相电压相位信号能够测量出C相输电线路功率因数、电流有效值、电流谐波含量等数据。

A、B、C相电量测量装置将分别测得的A、B、C相输电线路功率因数、电流有效值、电流谐波含量等数据通过无线传输给电量计量装置。

如图4所示，电量计量装置包括A相电压采集模块、B相电压采集模块、C相电压采集模块、计量装置电量计量芯片、计量装置微处理器、无线接收模块、通信接口电路、计量装置地址编码电路、按键电路、LCD显示电路和计量装置电源电路；A相电压采集模块、B相电压采集模块和C相电压采集模块连接低压配电房低压端，其输出端分别与计量装置电量计量芯片的电压输入端连接；计量装置电量计量芯片的信号输出端与计量装置微处理器的信号输入端连接；无线接收模块输出端与计量装置微处理器的第一通信接口连接；通信接口电路与计量装置微处理器的第二通信接口连接；计量装置地址编码电路和按键电路的输出端分别与计量装置微处理器I/O口的输入端连接；LCD显示电路的输入端与计量装置微处理器I/O口的输出端连接；计量装置电源电路输出端分别与计量装置电量计量芯片和计量装置微处理器的电源端连接。

A、B、C相测量装置地址编码电路作用为A相电量测量装置、B相电量测量装置，或是C相电量测量装置发出的信号做出区分。

A相电量测量装置、B相电量测量装置、C相电量测量装置分别可以测量A相、B相和C相输电线路功率因数、电流有效值及电流谐波含量，并通过无线方式发送给电量计量装置；电量计量装置可以测量A相电压、B相电压、C相电压的有效值，并接收来自A相电量测量装置、B相电量测量装置、C相电量测量装置的A相、B相和C相输电线路功率因数、电流有效值及电流谐波含量，根据功率因数、电流有效值及电压有效值计算输电线路负载电量，并由LCD分别显示A相、B相和C相电压有效值、电流有效值、功率因数、电流各次谐波含量、总谐波含量、A相、B相和C相电量累计值等数据。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电量计量系统，其特征在于，所述电量计量系统包括至少一个电量测量装置和电量计量装置，电量测量装置与电量计量装置之间通过无线方式连接；

所述电量测量装置包括开口式电流互感器、用于非接触测量电压相位的电极及信号调理电路、测量装置微处理器、无线发射模块；所述开口式电流互感器一端接在输电线路上，开口式电流互感器另一端与测量装置微处理器连接，电极及信号调理电路与测量装置微处理器连接，测量装置微处理器与无线发射模块连接；

所述电量计量装置包括电压采集模块、计量装置微处理器、无线接收模块；电压采集模块与计量装置微处理器连接，无线接收模块与计量装置微处理器连接。

2.根据权利要求1所述的电量计量系统，其特征在于，所述电量测量装置还包括测量装置电量计量芯片、测量装置地址编码电路；开口式电流互感器与测量装置电量计量芯片连接，电极及信号调理电路与测量装置电量计量芯片连接，测量装置电量计量芯片与测量装置微处理器连接，测量装置地址编码电路与测量装置微处理器连接。

3.根据权利要求2所述的电量计量系统，其特征在于，所述电量测量装置还包括测量装置电源电路、太阳能电池板；太阳能电池板与测量装置电源电路连接，测量装置电源电路分别与测量装置电量计量芯片、测量装置微处理器、无线发射模块连接。

4.根据权利要求3所述的电量计量系统，其特征在于，所述电量计量装置还包括计量装置电量计量芯片、计量装置地址编码电路；电压采集模块与计量装置电量计量芯片连接，计量装置电量计量芯片与计量装置微处理器连接，计量装置地址编码电路与计量装置微处理器连接。

5.根据权利要求4所述的电量计量系统，其特征在于，所述电量计量装置还包括通信接口电路、按键电路、LCD显示电路和计量装置电源电路；通信接口电路与计量装置微处理器连接，按键电路与计量装置微处理器连接，LCD显示电路与计量装置微处理器连接，计量装置电源电路分别与装置电量计量芯片和计量装置微处理器连接。

6.根据权利要求5所述的电量计量系统，其特征在于，所述电极及信号调理电路包括电极、放电管、电阻、电感、电容；电极一端在输电线路电场中，与输电线路非接触耦合，电极另一端依次与电阻、电感、电容串联后接地，在电感与电容之间引出耦合电压相位输出，放电管一端接地，另一端与电极的另一端连接。

7.根据权利要求6所述的电量计量系统，其特征在于，所述电量测量装置包括A相电量测量装置、B相电量测量装置、C相电量测量装置，所述A相电量测量装置、B相电量测量装置、C相电量测量装置具有相同的元器件和连接结构。

8.根据权利要求7所述的电量计量系统，其特征在于，所述电压采集模块包括A相电压采集模块、B相电压采集模块、C相电压采集模块。

9.一种电量测量装置，其特征在于，所述电量测量装置包括开口式电流互感器、用于非接触测量电压相位的电极及信号调理电路、测量装置微处理器、无线发射模块；所述开口式电流互感器一端接在输电线路上，开口式电流互感器另一端与测量装置微处理器连接，电极及信号调理电路与测量装置微处理器连接，测量装置微处理器与无线发射模块连接。

10.一种电量计量装置，其特征在于，所述电量计量装置包括电压采集模块、计量装置微处理器、无线接收模块；电压采集模块与计量装置微处理器连接，无线接收模块与计量装置微处理器连接。