CN106443561A - 一种35kV及以下电能计量装置整体检验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种35kV及以下电能计量装置整体检验方法及装置，属电测量技术领域，包括三相电流、电压测控单元，电流、电压比例变换及采样单元，后台计算机，数据交互装置，一个光电脉冲转换器，所述电流、电压比例变换及采样单元包括宽量程零磁通电流比例变换器，双二次绕组双级电压互感器，A/D采样电路，无线通信设备II、微处理器II等；采用二次电流等电位采样方法，迫使电流比例变换器的二次回路与一次回路等电位，达到消除泄漏电流的目的，同时满足了高压等电位采样和低压电位直接测量的要求，解决高电压与零电位数据传输的隔离问题。

Description

一种35kV及以下电能计量装置整体检验方法及装置

技术领域

本发明涉及一种35kV及以下电能计量装置整体检验方法及装置，属电测量技术领域。

背景技术

35kV及以下电能计量装置，应用于大型电力用户的电能量计量和贸易结算。按接线方式可分为三相四线和三相三线，按集成方式可分为互感器+电能表和6kV～35kV直接接入式电能表，互感器可分组合式和分立式。对35kV及以下电能计量装置的计量准确性进行检验时，应按相关规程分别对电流互感器、电压互感器、电能表进行检定，此方法无法对电能计量装置的整体计量性能进行精确评价，且6kV～35kV直接接入式电能表无法分拆按上述方法进行检测。

常规高压电能计量装置整体检验方法，对被试品同时施加三相高电压和电流，检验装置通过标准电流互感器和标准电压互感器将一次电压、电流按比例变换隔离后接入标准电能表，实施比较法检验。检验过程中检验装置的标准电流互感器必须在高电压状态下运行，依据电工原理在电流互感器一次绕组与二次绕组之间会存在一定的分布电容及漏电抗，当一次绕组与二次绕组之间施加运行电压时将产生泄漏电流，该泄漏电流与电流互感器二次电流形成叠加，使高压状态下电流的测量产生附加误差，导致高压电能测量不准确。

发明内容

本发明的目的是提供一种35kV及以下电能计量装置整体检验方法。本发明的另一个目的是提供采用该方法的35kV及以下电能计量装置整体检验装置。

本发明的35kV及以下电能计量装置整体检验方法包括：(1)采用二次电流等电位采样方法，迫使电流比例变换器的二次回路与一次回路等电位，使电流比例变换器一次回路与二次回路的电压差为零，达到消除泄漏电流的目的；(2)采用二次电压采样电路与电流采样电路等电位方法，满足电能量的高精度测量电流、电压值必须同步采样的要求；(3)为适应电流、电压高压等电位测量，采用双二次绕组双级电压互感器替换普通电压互感器，普通电压互感器仅有一个二次绕组，本发明在保留原有一个二次绕组基础上，增加一个以一次电压为参照电位的二个二次绕组；(4)电流、电压测量单元处于高电压状态，由CPU控制电流、电压测量单元同步采样，CPU将电流、电压同步采样值通过无线通信设备传输给后台计算机，解决高电压与零电位数据传输的隔离问题；(5)后台计算机控制三相电流、电压的升降，并根据测量数据进行调整，将接收到的三相电能量脉冲数累加，并与试品电能表的电能量脉冲进行比较计算出误差，根据采样数据计算并显示三相电流、电压、功率、相位、误差等信息。(6)采用宽量程零磁通电流比例变换器，其额定一次电流为1A、5A、20A、100A、500A，额定二次电流为0.1A，准确度为0.005S级，依据S级电流互感器在额定电流的1％～120％满足准确度要求，则宽量程零磁通电流比例变换器的测量范围为：0.01A～600A，量程通过二次进行程控切换。(7)由于检验装置为间歇性工作状态，可采用充电电池为处于高电压状态下的电流、电压采样电路提供直流电源，解决高电压与零电位电源的隔离问题；

本发明的35kV及以下电能计量装置整体检验装置包括：(1)采用宽量程零磁通电流比例变换器，其额定一次电流为1A、5A、20A、100A、500A，额定二次电流为0.1A，准确度为0.005S级，依据S级电流互感器在额定电流的1％～120％满足准确度要求，则宽量程零磁通电流比例变换器的测量范围为：0.01A～600A，量程通过二次进行程控切换；(2)双二次绕组双级电压互感器，其额定一次电压为6kV、10kV、20kV、35kV，具有二个二次绕组，在保留原有一个二次绕组基础上，增加一个以一次电压为参照电位的二个二次绕组，额定二次电压均为5V；(3)电流、电压同步采样电路、CPU及无线通信设备；(4)后台计算机、电能脉冲光电转换器及无线通信设备；(5)三相电流、电压测控单元及无线通信设备；(6)向处于高电压状态下工作的电流、电压采样电路提供直流电源的充电电池。

具体的，本发明的一种35kV及以下电能计量装置整体检验装置，包括三相电流、电压测控单元，电流、电压比例变换及采样单元，后台计算机，数据交互装置，光电脉冲转换器；光电脉冲转换器与后台计算机的I/O接口连接，后台计算机经数据交互装置与三相电流、电压测控单元、电流、电压比例变换及采样单元通信；三相电流、电压测控单元连接电流、电压比例变换及采样单元；三相电流、电压测控单元连接试品的电流互感器一次绕组非极性端，电流、电压比例变换及采样单元连接试品的电流互感器一次绕组极性端；其特征在于：

所述电流、电压比例变换及采样单元包括一个宽量程零磁通电流比例变换器，一个双二次绕组双级电压互感器，二个A/D采样电路，一个无线通信设备Ⅱ，一个直流电源，一个微处理器Ⅱ；充电电池向无线通信设备Ⅱ、微处理器Ⅱ和二个A/D采样电路供电；双二次绕组双级电压互感器的A₀端、A_L端、2n与宽量程零磁通电流比例变换器的P₁端连接，双二次绕组双级电压互感器的X₀端与X_L端连接；A/D采样电路Ⅰ的输入端V_IN与双二次绕组双级电压互感器的2a端连接，A/D采样电路Ⅱ的输入端V_IN与宽量程零磁通电流比例变换器的U_i端连接，A/D采样电路Ⅰ和A/D采样电路Ⅱ的公共端com以及无线通信设备Ⅱ、直流电源、微处理器的接地端GND连接至宽量程零磁通电流比例变换器的P₁端，与电能计量装置整体检验装置一次电压等电位；微处理器Ⅱ控制A/D采样电路Ⅰ和A/D采样电路Ⅱ，微处理器Ⅱ连接无线通信设备Ⅱ。

本发明的有益效果是，采用一次回路与二次回路等电位的电流比例变换器，使一次回路对二次回路电位差为零，达到了消除泄漏电流的目的。由于一次回路对二次回路电位差为零，使得电流比例变换器的绝缘结构简单，便于宽量程零磁通电流互感器的应用，将额定二次电流设计为0.1A，增加匝数比有利于提高互感器的准确度，可实现电流量程的程控自动切换，同时减小了磁芯及二次绕组导线的截面积，使电流比例变换器具有体积小、重量轻、造价低、便于集成等优点；采用双二次绕组双极电压互感器TV_G，同时满足了高压等电位采样和低压电位直接测量的要求；采用无线通信方法和充电电池为高压电位设备提供直流电源的方法，解决了通信及电源的绝缘问题；上述方法及装置可实现35kV及以下电能计量装置整体检验。具有方法简洁、经济、科学、实用、可操作性强、成本低等优点。

附图说明

图1是35kV及以下三相四线电能计量装置整体检验装置示意图；

图2是35kV及以下三相三线电能计量装置整体检验装置示意图；

图3是三相电流、电压测控单元示意图；

图4是电流、电压比例变换及采样单元示意图；

图5是宽量程零磁通电流比例变换器示意图；

图6是三相三线电流、电压相位图；

图7是三相四线电流、电压相位图；

图8是三相四线型电能计量装置示意图；

图9是三相三线型电能计量装置示意图；

图中符号：

LED----为电能量光脉冲输出发光二极管；

kWh----为电能表；

YH----为三相三柱电压互感器；

TA_a、TA_b、TA_c----分别为a、b、c电流互感器；

U_A、U_B、U_C----分别为A、B、C相一次电压；

I_A、I_B、I_C----分别为A、B、C相一次电流；

u_a、u_b、u_c、n----分别为a、b、c相二次电压、中性点；

P_A1、P_B1、P_C1----分别为电流互感器一次绕组极性端；

P_A2、P_B2、P_C2----分别为电流互感器一次绕组非极性端；

S_a1、S_b1、S_c1----分别为电流互感器二次绕组极性端；

S_a2、S_b2、S_c2----分别为电流互感器二次绕组非极性端；

TV----为V接线电压互感器；

1～10----分别为电能表的接线端子；

TV_G----为双二次绕组双级电压互感器；

A₀、X₀----分别为双二次绕组双级电压互感器一次绕组N₁的高电位端、低电位端；

A_L、X_L----分别为双二次绕组双级电压互感器励磁绕组N_L的高电位端、低电位端；

1a、1n----分别为双二次绕组双级电压互感器二次绕组N₂的非极性端、极性端；

2a、2n----分别为双二次绕组双级电压互感器二次绕组N₃的非极性端、极性端；

I₁----为一次电流；

U₁----为一次电压

P₁、P₂----分别为宽量程零磁通电流比例变换器一次绕组极性端、非极性端；

W₁----为宽量程零磁通电流比例变换器一次绕组；

W₂----为宽量程零磁通电流比例变换器二次比例绕组；

W_T----为宽量程零磁通电流比例变换器二次检测绕组；

J₀₁、J₀₂、J₀₃、J₀₄、J₀₅----分别为宽量程零磁通电流互感器二次比例绕组量程切换继电器接点；

S₁----二次比例绕组N₂的极性端；

S₂、S₃、S₄、S₅、S₆----二次比例绕组N₂的比例分段绕组非极性端；

T₁、T₂-----分别为磁平衡检测绕组N_T的极性端和非极性端；

U_i----为宽量程零磁通电流比例变换器输出电压端；

R----为宽量程零磁通电流比例变换器二次电流取样电阻；

CPU----为任意一相电流电压采样单元的中央处理器；

AI、BI、CI----分别为A相、B相、C相升流器；

AU、BU、CU----分别为A相、B相、C相升压器；

L₁、L₂----分别为升流器的极性端；

A₁₁、X₁₁----分别为升压器输出的极性端、非极性端；

in+、in-----分别为升流器和升压器的电源输入端；

u_ai、u_bi、u_ci----分别为三相电压测量模块A相、B相、C相二次电压输入端；

U_A、U_B、U_C----分别为A相、B相、C相一次电压；

I_A、I_B、I_C----分别为A相、B相、C相一次电流；

A_UO+、B_UO+、C_UO+----分别为三相程控升压电源A相、B相、C相输出正极端；

A_UO-、B_UO-、C_UO-----分别为三相程控升压电源A相、B相、C相输出负极端；

A_IO+、B_IO+、C_IO+----分别为三相程控升流电源A相、B相、C相输出正极端；

A_IO-、B_IO-、C_IO-----分别为三相程控升流电源A相、B相、C相输出负极端；

A/D1、A/D2----分别为电压、电流模数转换集成电路；

V_IN----为模数转换集成电路模拟量输入端；

com----为公共端；

data bus----为数据总线；

GND----为公共端；

V⁺----为直流电源；

V_cc----为集成电路工作电源输入端；

直流电源----为充电电池。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施步骤作进一步的描述。

35kV及以下三相四线电能计量装置整体检验装置如附图1所示。包括一个三相电流、电压测控单元(10)，一个电流、电压比例变换及采样单元(20)，一个后台计算机(30)，一个无线数据交互装置(40)，一个光电脉冲转换器(50)，和三相四线试品(60)；以A相为例：三相电流、电压测控单元(10)的升压器输出端A₁₁与高压升流器输出端L₁连接，使一次电流回路等电位；电流、电压比例变换及采样单元(20)的P₁端与高压升流器输出端L₁连接，电流、电压比例变换及采样单元(20)的P₂端与三相四线试品(60)的P_A1端连接，三相四线试品(60)的P_A2端与三相电流、电压测控单元(10)的L₂端连接，形成一次电流回路；三相电流、电压测控单元(10)的X₁₁端与电流、电压比例变换及采样单元(20)的X₀端、1n端接地；电流、电压比例变换及采样单元(20)的1a端与三相电流、电压测控单元(10)的U_Ai端连接，三相电流、电压测控单元(10)的com端接地；B相、C相接线以此类推；光电脉冲转换器(50)与后台计算机(30)的I/O接口连接，将试品LED发送的光脉冲接收并转换为电平脉冲，供后台计算机(30)按比较法检验时使用；后台计算机(30)经无线数据交互装置(40)通过无线方式选址与三相电流、电压测控单元(10)、A相、B相和C相电流、电压比例变换及采样单元(20)通信，将电流、电压比例变换及采样单元(20)测量的A相、B相和C相的三个单相电能量脉冲进行累加计数形成三相电能量脉冲；将电流、电压比例变换及采样单元(20)测量的A相、B相和C相电流有效值、电压有效值、功率值、相位在显示屏幕的对应位置显示。

35kV及以下三相三线电能计量装置整体检验装置如附图2所示。在图1基础上改变接线方式实现。由于三相三线电能计量装置仅需要A相和C相电流、U_AB、U_CB线电压，因此，B相电流和电压元件可以关闭；A相和C相电流、电压元件的接线方式保持与三相四线电能计量装置一致，仅将三相三线试品(70)的U_B端接地即可。线电压U_AB、U_CB可将A相电压U_A和C相电压U_C之间的相位设定为-60°即可见图6。

三相电流、电压测控单元(10)如附图3所示。包括一个微处理器Ⅰ(101)，一个数字程控电流信号源及功率放大器(102)，一个数字程控电压信号源及功率放大器(103)，一个三相电压测量电路(104)，一个无线通信设备Ⅰ(105)，三个高压升流器(106)，和三个升压器(107)。微处理器(101)通过无线方式与后台计算机(30)通信获取各项指令，微处理器Ⅰ(101)根据上述指令控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)，数字程控电流信号源及功率放大器(102)根据微处理器(101)的控制指令将三相电流、电压功率输出至三个高压升流器(106)和三个升压器(107)，三个高压升流器(106)输出三相电流，三个升压器(107)输出三相电压，电流、电压向量图见图7；当试品为三相三线时，A相、C相高压升流器(106)输出A相、C相电流，A相、C相升压器(107)输出A相、C相电压，电流、电压向量图见图6；三相电压测量电路(104)监测电流、电压比例变换及采样单元(20)输出的三相电压及相位，微处理器Ⅰ(101)根据三相电压及相位测量数据控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)的三相电压输出，使三相电压对称平衡；后台计算机(30)对接收到的A相、B相、C相sinφ数值进行计算相位差φ＝arcsinφ，将A相、B相、C相的相位差φ发送至微处理器Ⅰ(101)，微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)对各相电流相位进行调整，使三相电流对称平衡；

电流、电压比例变换及采样单元(20)如附图4所示。A相、B相、C相均有相同该单元。包括一个宽量程零磁通电流比例变换器(201)，一个双二次绕组双级电压互感器(202)，二个A/D采样电路，一个无线通信设备Ⅱ(205)，一个充电电池(206)，一个微处理器Ⅱ(207)；充电电池(206)向无线通信设备Ⅱ(205)、微处理器Ⅱ(207)和二个A/D采样电路供电；双二次绕组双级电压互感器(202)的A₀端、A_L端、2n与宽量程零磁通电流比例变换器(201)的P₁端连接，双二次绕组双级电压互感器(202)的X₀端与X_L端连接；A/D采样电路Ⅰ(203)的输入端V_IN与双二次绕组双级电压互感器(202)的2a端连接，A/D采样电路Ⅱ(204)的输入端V_IN与宽量程零磁通电流比例变换器(201)的U_i端连接，A/D采样电路Ⅰ(203)A/D采样电路Ⅱ(204)的公共端com以及无线通信设备Ⅱ(205)、充电电池(206)、微处理器(207)的接地端GND连接至宽量程零磁通电流比例变换器(201)的P₁端，与电能计量装置整体检验装置一次电压等电位；微处理器Ⅱ(207)控制A/D采样电路Ⅰ(203)和A/D采样电路Ⅱ(204)对比例变换后的电流、电压信号实施同步采样和数据存储，并分别计算出电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、电能、相位，计算方法如下：

电压有效值计算：

电流有效值计算：

推导参见《电能计量技能考核培训教材》，中国电力出版社，陈向群主编，P139～P140；

一个周期内平均有功功率计算：

一个周期内有功电能计算：

推导参见《电能计量技能考核培训教材》，中国电力出版社，陈向群主编，P97～P98；

一个周期内平均无功功率计算：

一个周期内无功电能计算：

推导参见《电能计量技能考核培训教材》，中国电力出版社，陈向群主编，P133功率因数计算：

推导参见《电能计量技能考核培训教材》，中国电力出版社，陈向群主编，P135

式(1)～(8)中：T——正弦波周期时间；

n——一个周期内的采样次数；

U——电压有效值；

I——电流有效值；

P——一个周期内平均有功功率；

Q——一个周期内平均无功功率；

φ——相位

I(t_k)——在t_k时刻的电流瞬时值；

U(t_k)——在t_k时刻的电压瞬时值；

Δt——采样时间间隔；

——滞后t_k时刻四分之一周期的电流瞬时值；

宽量程零磁通电流比例变换器(201)如附图5所示。包括一个零磁通电流互感器，一个电流/电压取样电阻器，一个磁平衡检测及驱动电路，五个比例绕组量程切换继电器J₀₁、J₀₂、J₀₃、J₀₄、J₀₅。一次绕组W₁穿心一匝，具体实施时可由一次大电流导线替代；W₂为二次比例绕组，其抽头S₂、S₃、S₄、S₅、S₆分别对应1A、5A、20A、100A、500A五个电流量程；W_T为磁平衡检测绕组。电流量程与继电器接点的逻辑关系(见表1)；W_T绕组的T₁接磁平衡检测及驱动电路的信号输入端S_i，W₃绕组的T₂接磁平衡检测及驱动电路的com端；W₂绕组的S₁接输出端U_i，W₂绕组的S₂、S₃、S₄、S₅、S₆端分别接继电器的J₀₁、J₀₂、J₀₃、J₀₄、J₀₅开闭接点,继电器J₀₁～J₀₅的固定接点接磁平衡检测及驱动电路的电流输出端；电流取样电阻R串联在S₁与com端子之间。磁平衡检测及驱动电路的com接公共端com。其中，磁平衡检测绕组均匀绕制在环形铁芯1上，然后将环形铁芯2镶嵌在环形铁芯1内部，再将比例绕组均匀绕制在环形铁芯1和环形铁芯2上。一次绕组也均匀绕制在环形铁芯1和环形铁芯2上。

表1

注：表中“√”表示接点闭合，“×”表示接点断开。

绕组匝数计算：

依据电流互感器基本原理，一次电流与一次绕组匝数之积等于二次电流与二次绕组匝数之积，即：

I₁W₁＝I₂W₂……………(9)

式中：

I₁、I₂分别为一次电流、二次电流；

W₁、W₂分别为一次绕组匝数、二次绕组匝数；

由于W₁为1匝，I₂＝0.1A则：

各量程二次绕组由分段绕组线圈串联组成，各段绕组匝数见表2：

表2

参照图4，双二次绕组双级电压互感器包括第一级铁芯、第二级铁芯，第一级铁芯的一侧绕制励磁绕组N_L，第一级铁芯的另一侧和第二级铁芯上绕制一次绕组N₁和二次绕组N₂、二次绕组N₃，励磁绕组N_L的高电位端A_L与一次绕组N₁的高电位端A₀连接，励磁绕组N_L的低电位端X_L与一次绕组N₁的低电位端X₀连接；二次绕组N₃的极性端2n与一次绕组N₁的高电位端A₀连接，二次绕组N₃的非极性端2a设置在一次绕组N₁的高电位端A₀一侧。二次绕组N₃的非极性端2a与一次绕组N₁的低电位端X₀的绝缘距离应不小于一次绕组N₁的高电位端A₀与一次绕组N₁的低电位端X₀的距离。二次绕组N₃的非极性端2a与一次绕组N₁的高电位端A₀之间绝缘距离应不小于2mm。自一次绕组N₁的高电位端A₀引出A₀端，自一次绕组N₁的低电位端X₀引出X₀端，自二次绕组N₂的非极性端1a引出1a端，自二次绕组N₂的极性端1n引出1n端，自二次绕组N₃的非极性端2a引出2a端。

本发明提出的35kV及以下电能计量装置整体检验方法及装置，步骤如下：

(1)构建三相电流、电压测控单元(10)：微处理器Ⅰ(101)通过无线方式与后台计算机(30)通信，微处理器Ⅰ(101)通过data bus控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)、数字程控电压信号源及功率放大器(103)和三相电压测量电路(104)，数字程控电流信号源及功率放大器(102)、数字程控电压信号源及功率放大器(103)的输出端连接对应的三相电流、电压功率输出至三个高压升流器(106)和三个升压器(107)；

(2)构建宽量程零磁通电流比例变换器(201)，一次绕组W₁穿心一匝，具体实施时可由一次大电流导线替代；W₂为二次比例绕组，其抽头S₂、S₃、S₄、S₅、S₆分别对应1A、5A、20A、100A、500A五个电流量程，额定二次电流为0.1A；W_T为磁平衡检测绕组；W_T绕组的T₁接com端；W₂绕组的S₁接输出端U_i，W₂绕组的S₂、S₃、S₄、S₅、S₆端分别接继电器的J₀₁、J₀₂、J₀₃、J₀₄、J₀₅开闭接点,继电器J₀₁～J₀₅的固定接点接磁平衡电路的电流输出端；电流取样电阻R₁串联在S₁与com端子之间。磁平衡电路的com接公共端com。其中，磁平衡检测绕组均匀绕制在环形铁芯1上，然后将环形铁芯2镶嵌在环形铁芯1内部，再将比例绕组均匀绕制在环形铁芯1和环形铁芯2上。一次绕组也均匀绕制在环形铁芯1和环形铁芯2上。

(3)构建A相、B相、C相三个电流、电压比例变换及采样单元(20)：双二次绕组双级电压互感器(202)的A₀端、A_L端、2n与宽量程零磁通电流比例变换器(201)的P₁端连接，双二次绕组双级电压互感器(202)的X₀端与X_L端连接；A/D采样电路Ⅰ(203)的输入端V_IN与双二次绕组双级电压互感器(202)的2a端连接，A/D采样电路Ⅱ(204)的输入端V_IN与宽量程零磁通电流比例变换器(201)的U_i端连接，A/D采样电路Ⅰ(203)和A/D采样电路Ⅱ(204)公共端com以及无线通信设备Ⅱ(205)、充电电池(206)、微处理器Ⅱ(207)的接地端GND连接至宽量程零磁通电流比例变换器(201)的P₁端，与一次电压等电位；

(4)根据试品类型选择接线方式，若试品为三相四线型则进入步骤(5)，若试品为三相三线型则进入步骤(8)；

(5)组建35kV及以下三相四线电能计量装置整体检验装置如附图1所示。以A相为例：三相电流、电压测控单元(10)的升压器输出端A₁₁与高压升流器输出端L₁连接，使一次电流回路等电位；电流、电压比例变换及采样单元(20)的P₁端与高压升流器输出端L₁连接，电流、电压比例变换及采样单元(20)的P₂端与三相四线型试品(60)的P_A1端连接，三相四线型试品(60)的P_A2端与三相电流、电压测控单元(10)的L₂端连接，形成一次电流回路；三相电流、电压测控单元(10)的X₁₁端与电流、电压比例变换及采样单元(20)的X₀端、1n端接地；电流、电压比例变换及采样单元(20)的1a端与三相电流、电压测控单元(10)的U_Ai端连接，三相电流、电压测控单元(10)的com端接地；B相、C相接线以此类推；光电脉冲转换器(50)与后台计算机(30)的I/O接口连接，并将光电脉冲转换器(50)对准试品光脉冲LED；后台计算机(30)经无线数据交互装置(40)通过无线方式选址与三相电流、电压测控单元(10)、A相、B相和C相电流、电压比例变换及采样单元(20)通信；

(6)按三相四线型调整电压对称度，后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)按三相四线型调整三相电压对称度；微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)按图7电压向量将三相电压升至额定值；三相电压测量电路(104)测量三相电压有效值及相位，微处理器Ⅰ(101)根据三相电压及相位测量数据控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)的三相电压输出，使三相电压对称平衡，幅值对称度小于0.2％，相位对称度小于0.2°；

(7)按三相四线型调整电流对称度，后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)按三相四线型调整三相电流对称度；后台计算机(30)指令A相、B相、C相三个电流、电压比例变换及采样单元(20)将电流切换至指定电流量程，并测量A相、B相、C相电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、电能；微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)按图7电压、电流向量将三相电压、电流升至额定值；电流、电压比例变换及采样单元(20)将A相、B相、C相电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率数据发送至后台计算机(30)；后台计算机(30)对接收到的数值进行计算各相电流、电压相位φ＝arcsinφ，将A相、B相、C相的相位差φ发送至微处理器Ⅰ(101)，微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)对各相电流相位进行调整，使三相电流对称平衡：幅值对称度小于0.2％，相位对称度小于0.2°，将电流、电压降至0；

(8)组建35kV及以下三相三线型电能计量装置整体检验装置如附图2所示。B关闭相电流和电压元件；A相和C相电流、电压元件的接线方式保持与三相四线型电能计量装置一致，仅将三相三线型试品(70)的U_B端接地。

(9)按三相三线型调整电压对称度，后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)按三相三线型调整电压对称度；微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)按图6电压向量将A相和C相电压升至额定值；三相电压测量电路(104)测量A相和C相电压有效值及相位，微处理器Ⅰ(101)根据三相电压及相位测量数据控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)的A相和C相电压输出，使电压对称平衡：幅值对称度小于0.2％，相位对称度小于0.2°；

(10)按三相三线型调整A相和C相电流对称度，后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)按三相三线型调整电流对称度；后台计算机(30)指令A相、C相的电流、电压比例变换及采样单元(20)将电流切换至指定电流量程，并测量A相、C相电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、电能；微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)按图6电压、电流向量将A相和C相电压、电流升至额定值；电流、电压比例变换及采样单元(20)将A相、C相电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率数据发送至后台计算机(30)；后台计算机(30)对接收到的数值进行计算各相电流、电压相位φ＝arcsinφ，将A相、C相的相位差φ发送至微处理器Ⅰ(101)，微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)对各相电流相位进行调整，使电流对称平衡：幅值对称度小于0.2％，相位对称度小于0.2°；将电流、电压降至0；

(11)后台计算机(30)指令A相、B相、C相三个电流、电压比例变换及采样单元(20)将电流切换至指定电流量程，并测量A相、B相、C相电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、电能；后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器将三相(或A相、C相)电压升至额定值；后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)将三相(或A相、C相)电流升至指定值；此时，试品电能光脉冲LED开始闪烁发出光脉冲；

(12)后台计算机(30)根据采集的试品电能脉冲与电流、电压比例变换及采样单元(20)电能脉冲累计数，后台计算机根据设置的试品电能脉冲启停计数值n₀，当电能脉冲光电转换电路检测到试品电能表电能脉冲的第一个脉冲上升沿(或下降沿)时，后台计算机(30)启动电能脉冲计数器对三相电能脉冲进行计数，当电能脉冲光电转换电路接收到试品电能表电能脉冲的当第二个脉冲上升沿(或下降沿)时，n₀-1；如此循环，当n₀＝0时，后台PC停止三相电能脉冲的计数，保存标准装置三相电能脉冲计数值n，并将n代入式(11)计算试品的相对误差γ(％)；

式中：

γ：试品的相对误差；n₀：试品电能脉冲启停计数值；n：标准装置三相电能脉冲计数值；C₀：标准装置电能常数；C_X：试品电能常数；γ₀：标准表或检定装置的已定系统误差，％，不需要更正时γ₀＝0。；

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种35kV及以下电能计量装置整体检验装置，包括三相电流、电压测控单元(10)，电流、电压比例变换及采样单元(20)，后台计算机(30)，数据交互装置(40)，光电脉冲转换器(50)和试品；光电脉冲转换器(50)与后台计算机(30)的I/O接口连接，后台计算机(30)经数据交互装置(40)与三相电流、电压测控单元(10)、电流、电压比例变换及采样单元(20)通信；三相电流、电压测控单元(10)连接电流、电压比例变换及采样单元(20)；三相电流、电压测控单元(10)连接试品的电流互感器一次绕组非极性端，电流、电压比例变换及采样单元(20)连接试品的电流互感器一次绕组极性端；其特征在于：

所述电流、电压比例变换及采样单元(20)包括一个宽量程零磁通电流比例变换器(201)，一个双二次绕组双级电压互感器(202)，二个A/D采样电路(203)和(204)，一个无线通信设备Ⅱ(205)，一个充电电池(206)，一个微处理器Ⅱ(207)；充电电池(206)向无线通信设备Ⅱ(205)、微处理器Ⅱ(207)和二个A/D采样电路供电；双二次绕组双级电压互感器(202)的A₀端、A_L端、2n与宽量程零磁通电流比例变换器(201)的P₁端连接，双二次绕组双级电压互感器(202)的X₀端与X_L端连接；A/D采样电路Ⅰ(203)的输入端V_IN与双二次绕组双级电压互感器(202)的2a端连接，A/D采样电路Ⅱ(204)的输入端V_IN与宽量程零磁通电流比例变换器(201)的U_i端连接，A/D采样电路Ⅰ(203)A/D采样电路Ⅱ(204)的公共端com以及无线通信设备Ⅱ(205)、充电电池(206)、微处理器(207)的接地端GND连接至宽量程零磁通电流比例变换器(201)的P₁端，与电能计量装置整体检验装置一次电压等电位；微处理器Ⅱ(207)控制A/D采样电路Ⅰ(203)和A/D采样电路Ⅱ(204)对电流、电压进行同步采样，微处理器Ⅱ(207)连接无线通信设备Ⅱ(205)。

2.根据权利要求1所述的35kV及以下电能计量装置整体检验装置，其特征在于：所述数据交互装置是无线数据交互装置(40)，后台计算机(30)经无线数据交互装置(40)通过无线方式选址与三相电流、电压测控单元(10)、电流、电压比例变换及采样单元(20)通信。

3.根据权利要求1所述的35kV及以下电能计量装置整体检验装置，其特征在于：所述宽量程零磁通电流比例变换器(201)包括一个零磁通电流互感器、一个电流/电压转换电阻器、一个磁平衡检测及驱动电路、五个比例绕组量程切换继电器J₀₁、J₀₂、J₀₃、J₀₄、J₀₅，一次绕组W₁、二次比例绕组W₂、磁平衡检测绕组W₃；二次比例绕组W₂的抽头S₂、S₃、S₄、S₅、S₆分别对应1A、5A、20A、100A、500A五个电流量程；磁平衡检测绕组W₃的T₁接磁平衡检测及驱动电路的信号输入端S_i，磁平衡检测绕组W₃的T₂接磁平衡检测及驱动电路的com端；二次比例绕组W₂的S₁接输出端U_i，二次比例绕组W₂的S₂、S₃、S₄、S₅、S₆端分别接继电器的J₀₁、J₀₂、J₀₃、J₀₄、J₀₅开闭接点,继电器J₀₁～J₀₅的固定接点接磁平衡检测及驱动电路的的电流输出端；电流取样电阻R串联在S₁与com端子之间；磁平衡电路的com接公共端com。

4.根据权利要求1所述的35kV及以下电能计量装置整体检验装置，其特征在于：所述双二次绕组双级电压互感器包括第一级铁芯、第二级铁芯，励磁绕组N_L绕制在第一级铁芯上，一次绕组N₁和二次绕组N₂、二次绕组N₃绕制在第一级铁芯和第二级铁芯上，励磁绕组N_L的高电位端A_L与一次绕组N₁的高电位端A₀连接，励磁绕组N_L的低电位端X_L与一次绕组N₁的低电位端X₀连接；二次绕组N₃的极性端2n与一次绕组N₁的高电位端A₀连接，二次绕组N₃的非极性端2a设置在一次绕组N₁的高电位端A₀一侧；自一次绕组N₁的高电位端A₀引出A₀端，自一次绕组N₁的低电位端X₀引出X₀端，自二次绕组N₂的非极性端1a引出1a端，自二次绕组N₂的极性端1n引出1n端，自二次绕组N₃的非极性端2a引出2a端。

5.根据权利要求1所述的35kV及以下电能计量装置整体检验装置，其特征在于：三相电流、电压测控单元(10)包括一个微处理器Ⅰ(101)，一个数字程控电流信号源及功率放大器(102)，一个数字程控电压信号源及功率放大器(103)，一个三相电压测量电路(104)，一个无线通信设备Ⅰ(105)，三个高压升流器(106)，和三个升压器(107)，微处理器Ⅰ(101)通过无线方式与后台计算机(30)通信，微处理器Ⅰ(101)通过data bus控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)、数字程控电压信号源及功率放大器(103)和三相电压测量电路(104)，数字程控电流信号源及功率放大器(102)、数字程控电压信号源及功率放大器(103)的输出端连接对应的三相电流、电压功率输出至三个高压升流器(106)和三个升压器(107)。

6.一种35kV及以下电能计量装置整体检验方法，其特征在于：(1)采用二次电流等电位采样方法，迫使电流比例变换器的二次回路与一次回路等电位，将电流比例变换器一次回路与二次回路的电压差为零，达到消除泄漏电流的目的；(2)采用二次电压采样电路与电流采样电路等电位方法，满足电能量的高精度测量电流、电压值必须同步采样的要求；(3)为适应电流、电压高压等电位测量，采用双二次绕组双级电压互感器替换普通双级电压互感器，普通双级电压互感器仅有一个二次绕组，双二次绕组双级电压互感器在保留原有一个二次绕组基础上，增加一个以一次电压为参照电位的二个二次绕组；(4)电流、电压测量单元处于高电压状态，由CPU控制电流、电压测量单元同步采样，CPU将电流、电压同步采样值通过无线通信设备传输给后台计算机；(5)后台计算机控制三相电流、电压的升降，并根据测量数据进行调整，将接收到的三相电能量脉冲数累加，并与试品电能表的电能量脉冲进行比较计算出误差，根据采样数据计算并显示三相电流、电压、功率、相位、误差信息。

7.一种35kV及以下电能计量装置整体检验方法，其特征在于：基于权利要求5所述的35kV及以下电能计量装置整体检验装置，对于三相四线型试品(60)，

按三相四线型调试电压对称度，后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)按三相电压向量图调整三相电压对称度；微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)按电压向量将三相电压升至额定值；三相电压测量电路(104)测量三相电压有效值及相位，微处理器Ⅰ(101)根据三相电压及相位测量数据控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)的三相电压输出，使三相电压对称平衡；

按三相四线型调试电流对称度，后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)按三相电流向量图调整三相电流对称度；后台计算机(30)指令A相、B相、C相三个电流、电压比例变换及采样单元(20)将电流切换至指定电流量程，并测量A相、B相、C相电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、电能；微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)按电压、电流向量将三相电压、电流升至额定值；电流、电压比例变换及采样单元(20)将A相、B相、C相电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率数据发送至后台计算机(30)；后台计算机(30)对接收到的数值进行计算各相电流、电压相位φ＝arcsinφ，将A相、B相、C相的相位差φ发送至微处理器Ⅰ(101)，微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)对各相电流相位进行调整，使三相电流对称平衡；将电流、电压降至0；

8.根据权利要求7所述的35kV及以下电能计量装置整体检验方法，其特征在于：后台计算机(30)指令A相、B相、C相三个电流、电压比例变换及采样单元(20)将电流切换至指定电流量程，并测量A相、B相、C相电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、电能；后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器将三相电压升至额定值；后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)将三相电流升至指定值；此时，试品电能光脉冲LED开始闪烁发出光脉冲；

后台计算机(30)根据采集的试品电能脉冲与电流、电压比例变换及采样单元(20)电能脉冲累计数，后台计算机(30)根据设置的试品电能脉冲启停计数值n₀，当电能脉冲光电转换电路检测到试品电能表电能脉冲的第一个脉冲上升沿或下降沿时，后台计算机(30)启动电能脉冲计数器对三相电能脉冲进行计数，当电能脉冲光电转换电路接收到试品电能表电能脉冲的当第二个脉冲上升沿或下降沿时，n₀-1；如此循环，当n₀＝0时，后台PC停止三相电能脉冲的计数，保存标准装置三相电能脉冲计数值n，并将n代入式(11)计算试品的相对误差γ(％)；

$\mathrm{\γ}=(\frac{n_0{C}_X}{{\mathrm{nC}}_0}-1)\×100+{\mathrm{\γ}}_0\mathrm{...}\left(11\right)$

式中：

γ：试品的相对误差；n₀：试品电能脉冲启停计数值；n：标准装置三相电能脉冲计数值；C₀：标准装置电能常数；C_X：试品电能常数；γ₀：标准表或检定装置的已定系统误差，％，不需要更正时γ₀＝0。

9.一种35kV及以下电能计量装置整体检验方法，其特征在于：基于权利要求5所述的35kV及以下电能计量装置整体检验装置，对于三相三线型试品(70)

按三相三线型调整电压对称度，后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)按三相电压向量图调整电压对称度；微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)按图6电压向量将A相和C相电压升至额定值；三相电压测量电路(104)测量A相和C相电压有效值及相位，微处理器Ⅰ(101)根据三相电压及相位测量数据控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)的A相和C相电压输出，使A相和C相电压对称平衡；

按三相三线型调整A相和C相电流对称度，后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)按三相电流向量图调整电流对称度；后台计算机(30)指令A相、C相的电流、电压比例变换及采样单元(20)将电流切换至指定电流量程，并测量A相、C相电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、电能；微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)按图6电压、电流向量将A相和C相电压、电流升至额定值；电流、电压比例变换及采样单元(20)将A相、C相电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率数据发送至后台计算机(30)；后台计算机(30)对接收到的数值进行计算各相电流、电压相位φ＝arcsinφ，将A相、C相的相位差φ发送至微处理器Ⅰ(101)，微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)对各相电流相位进行调整，使电流对称平衡；将电流、电压降至0。

10.根据权利要求9所述的35kV及以下电能计量装置整体检验方法，其特征在于：后台计算机(30)指令A相、B相、C相三个电流、电压比例变换及采样单元(20)将电流切换至指定电流量程，并测量A相、B相、C相电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、电能；后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器将A相、C相电压升至额定值；后台计算机(30)指令微处理器Ⅰ(101)控制数字程控电流信号源及功率放大器(102)将A相、C相电流升至指定值；此时，试品电能光脉冲LED开始闪烁发出光脉冲；

后台计算机(30)根据采集的试品电能脉冲与电流、电压比例变换及采样单元(20)电能脉冲累计数，后台PC根据设置的试品电能脉冲启停计数值n₀，当电能脉冲光电转换电路检测到试品电能表电能脉冲的第一个脉冲上升沿或下降沿时，后台计算机(30)启动电能脉冲计数器对三相电能脉冲进行计数，当电能脉冲光电转换电路接收到试品电能表电能脉冲的当第二个脉冲上升沿或下降沿时，n₀-1；如此循环，当n₀＝0时，后台PC停止三相电能脉冲的计数，保存标准装置三相电能脉冲计数值n，并将n代入式(11)计算试品的相对误差γ(％)；

$\mathrm{\γ}=(\frac{n_0{C}_X}{{\mathrm{nC}}_0}-1)\×100+{\mathrm{\γ}}_0\mathrm{...}\left(11\right)$

式中：

γ：试品的相对误差；n₀：试品电能脉冲启停计数值；n：标准装置三相电能脉冲计数值；C₀：标准装置电能常数；C_X：试品电能常数；γ₀：标准表或检定装置的已定系统误差，％，不需要更正时γ₀＝0。