CN106908645A - 一种克服直流电能表分流器塞贝克效应的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种克服直流电能表分流器塞贝克效应的方法，其技术特点是包括以下步骤：在直流电能表输入端和分流器输出端之间连接在一起，在直流电能表输入端和分流器输出端上分别设置一个温度探头；通过两个温度探头得出直流电能表输入端和分流器输出端的温度差ΔT；测量得到分流器两端的压降U₁以及分流器的电阻R；采用修约算法计算得到直流电能表的准确电流值。本发明通过测量直流电能表的输入端子和分流器输出端子之间的温度差，利用修约算法主动补偿掉塞贝克效应引起的热电势误差，同时采用铜合金的接线端和测试导线，从而极大地减小由于不同金属的材料差异产生的热电势，减少了分流器的测量误差，提高了直流电能表的计量准确性。

Description

一种克服直流电能表分流器塞贝克效应的方法

技术领域

本发明属于电能计量技术领域，尤其是一种克服直流电能表分流器塞贝克效应的方法。

背景技术

直流电能表在测量直流电流时，根据测量电流的大小分为直接接入式和间接接入式两种测量方式，在测小电流时可以采用直接接入式，但在测大电流时通常都采用分流器间接接入式。分流器实际上是一个阻值很小但很标准的小电阻，测量时串联在电流回路中，利用大电流在小电阻上的压降，用一个电压表来测量这个压降值，以电流表的刻度来表示实际电流。目前有许多仪器可以精确地测量小的直流电流，但很少有仪器可以精确地测量直流大电流，而直流大电流目前是电动汽车、电网能量存储和光伏可再生能源装置等的负载典型值。

在采用分流器进行直流大电流测量时，往往有一个被大家忽略的现象，即塞贝克(Seebeck)效应，又称作第一热电效应，它是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。在两种金属A和B组成的回路中，如果使两个接触点的温度不同，则在回路中将出现电流，称为热电流。相应的电动势称为热电势，其方向取决于温度梯度的方向。一般规定热电势方向为：在热端电流由负流向正。这种效应会使分流器产生较大的偏移误差，从而影响直流电能表的计量准确性。目前行业内没有较好的避免直流电能表分流器塞贝克效应的方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种克服直流电能表分流器塞贝克效应的方法，解决直流电能表受塞贝克效应影响造成准确性低的问题。

本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种克服直流电能表分流器塞贝克效应的方法，包括以下步骤：

步骤1、在直流电能表输入端和分流器输出端之间连接在一起，在直流电能表输入端和分流器输出端上分别设置一个温度探头；

步骤2、通过两个温度探头测量直流电能表输入端和分流器输出端的温度t₁和t₂，得出直流电能表输入端和分流器输出端的温度差ΔT为：

ΔT＝t₁-t₂

步骤3、测量得到分流器两端的压降U₁以及分流器的电阻R；

步骤4、采用如下修约算法计算得到直流电能表的准确电流值I：

上式中，K为分流器接线端和检测导线的热电势系数。

所述分流器设有四个接线端，其中两个为输出端并与直流电能表输入端相连接，另外两个为输入端并连接检测导线，四个接线端均采用铜合金的连接端子，所述检测导线均采用铜合金的检测导线。

本发明的优点和积极效果是：

本发明在直流电能表的输入端子和分流器输出端子设置温度探头，通过测量直流电能表的输入端子和分流器输出端子之间的温度差，利用修约算法主动补偿掉塞贝克效应引起的热电势误差，同时采用铜合金的接线端和测试导线，从而极大地减小由于不同金属的材料差异产生的热电势，减少了分流器的测量误差，提高了直流电能表的计量准确性。

附图说明

图1是本发明的直流电能表分流器接线图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种克服直流电能表分流器塞贝克效应的方法，包括以下步骤：

步骤1、将直流电能表输入端和分流器输出端连接在一起，在直流电能表输入端和分流器输出端上分别设置一个温度探头。

为了避免引线电阻和接触电阻附加于分流器而引起误差，分流器通常做成四端形式，其接线如图1所示，由于分流器实际是一个阻值很小的电阻，当有直流电流通过时，产生压降，供直流电能表显示。直流电能表实际是电压表，直流电能表和分流器是配套使用的。在本步骤中，将直流电能表和分压器连接在一起使用。

步骤2、通过两个温度探头测量直流电能表输入端和分流器输出端的温度t₁和t₂，得出两端的温度差为：

ΔT＝t₁-t₂

步骤3、测量得到分流器两端的压降U₁，分流器的电阻R。

通过分流器两端的压降U₁、分流器的电阻R可以计算得到实际测得的电流值I₁为：

步骤4、采用如下修约算法计算得到直流电能表的准确电流值I：

由于实际测得的电流值I₁受到塞贝克效应产生的热电势的影响，有很大的误差，因此，本步骤通过上述公式进行修约，主动补偿掉塞贝克效应产生的热电势，从而得到准确的电流值I，显示在直流电能表上。

上式中，不同金属间因温度差产生的热电势大小如下式所示：ΔU＝K×ΔT，可见热电势的大小取决于选择系数K与温度差，K由金属材料决定，而温度差与分流器工作时的发热量大大相关。

本专利将通过选择系数K最小的材料来进一步减小热电势的影响，目前分流器通常采用锰铜合金，根据试验所得，铜与其他金属在不同温度差下连接所产生的热电势(典型值)如下表所示：

因此如果分流电阻结构中使用了不同的材料，比如连接端子和检测导线的材料不同于分流电阻的阻值部分材料，就会因塞贝克效应产生热电势。根据上表所示，在同一温度差下采用不同的金属，其热电势相差非常大，甚至远远超过直流电能表的起动电流，会产生偏移误差，即当实际电流为零时报告有电流读数。在本专利中，所述分流器设有四个接线端，其中两个为输出端并与直流电能表输入端相连接，另外两个为输入端并连接检测导线，分流器上的连接端A₁、A₂、A₃和A₄采用铜合金的连接端，检测导线X₁和X₂采用铜合金的检测导线，能够最大程度减小分流电阻结构中的材料差异，可以使热电势引起的误差减到最小。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种克服直流电能表分流器塞贝克效应的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、在直流电能表输入端和分流器输出端之间连接在一起，在直流电能表输入端和分流器输出端上分别设置一个温度探头；

步骤2、通过两个温度探头测量直流电能表输入端和分流器输出端的温度t₁和t₂，得出直流电能表输入端和分流器输出端的温度差ΔT为：

ΔT＝t₁-t₂

步骤3、测量得到分流器两端的压降U₁以及分流器的电阻R；

步骤4、采用如下修约算法计算得到直流电能表的准确电流值I：

$I=\frac{U_{1-}K\×\mathrm{\Δ}T}{R}$

上式中，K为分流器接线端和检测导线的热电势系数。

2.根据权利要求1所述的一种克服直流电能表分流器塞贝克效应的方法，其特征在于：所述分流器设有四个接线端，其中两个为输出端并与直流电能表输入端相连接，另外两个为输入端并连接检测导线，四个接线端均采用铜合金的连接端子，所述检测导线均采用铜合金的检测导线。