CN109239455A - 具有监测二次回路故障功能的变电站关口电能计量表计 - Google Patents

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Abstract

本发明设计了一种具有监测二次回路故障功能的变电站关口电能表，能实时监测该关口电能表二次电压互感器、电流互感器回路的故障并向远程传送报错，使各部门第一时间了解电能表故障，减少损失，减轻检修人员工作量。包括电压采样电路、电流采样电路、电能计量装置、单片机以及显示模块和/或远程通讯模块；电压采样电路的输出端与电能计量装置的输入端相连接，电流采样电路的输出端通过滤波电路与电能计量装置的输入端相连接；电能计量装置的输出端与单片机的信号输入端相连接；单片机的信号输出端与显示模块和/或远程通讯模块相连接；电流采样电路的输出端还与单片机的信号输入端相连接。

Description

具有监测二次回路故障功能的变电站关口电能计量表计
技术领域
本发明设计了一种具有监测二次回路故障功能的变电站关口电能表，能实时监测该关口电能表二次电压互感器、电流互感器回路的故障并向远程传送报错，使各部门第一时间了解电能表故障，减少损失，减轻检修人员工作量。
背景技术
关口电能表是发电企业和电网企业、电网企业之间、电网企业和用户贸易结算的重要依据，是国家强制检定计量器具。发电上网、跨区域输电、跨省输电、大用户等重要关口计量点安装的关口电能表要求至少每3个月现场检测1次。关口电能表现场检测是逐只开展，工作量大，工作流程繁琐、复杂；且现场工作必须在带电的情况下进行操作，具备一定安全风险，稍有不慎会给系统带来较大的安全隐患。电子式电能计量表以其防窍电能力强、计量精度高、负荷特性较好、误差曲线平直、功率因数补偿性能较强、自身功耗低等优势迅速占领国内的电能表市场。然而目前市场上的电子式电能关口计量表还存在着寿命较短、易受外界干扰、工作可靠性差等问题。
发明内容
本发明为解决目前关口电能表现场检测是逐只开展，工作量大，工作流程繁琐、复杂；且现场工作必须在带电的情况下进行操作，具备一定安全风险的技术问题，提供一种具有监测二次回路故障功能的变电站关口电能计量表计。
本发明是采用以下技术方案实现的：一种具有监测二次回路故障功能的变电站关口电能计量表计，包括电压采样电路、电流采样电路、电能计量装置、单片机以及显示模块和/或远程通讯模块；电压采样电路的输出端与电能计量装置的输入端相连接，电流采样电路的输出端通过滤波电路与电能计量装置的输入端相连接；电能计量装置的输出端与单片机的信号输入端相连接；单片机的信号输出端与显示模块和/或远程通讯模块相连接；电流采样电路的输出端还与单片机的信号输入端相连接；
负载电流经过电流采样电路再通过滤波电路后转换成合适的电压信号送入到电能计量装置的电流通道，然后转换成有功功率以高频脉冲形式接入到单片机的输入端，电能计量装置输出的带电量信息的脉冲信号与从电流采样电路采集的电流信号相与，由单片机判别相与后的信号来实时监测电能表运行状况，按照如下四种情况实现自动故障检测：（a）计量脉冲输出为正常脉冲信号，电流采样电路采集的电流信号为高电平，两者相与后为正常脉冲信号，此时电能计量装置为正常工作状态，系统不报警；（b）计量脉冲输出为正常脉冲信号，电流采样电路采集的电流信号为低电平信号，两者相与后为低电平信号，此时电能计量装置为故障状态，系统报警；（c）计量脉冲输出为低电平信号，电流采样电路采集的电流信号为高电平信号，两者相与后为低电平信号，此时电能计量装置为故障状态，系统报警；（d）计量脉冲输出为低电平信号，电流采样电路采集的电流信号为低电平，两者相与后为低电平信号，此时电能计量装置为不工作状态，用户为不用电状态，系统不报警。
进一步的，本装置在工作时，首先进行装置的初始化，包括单片机、电能计量装置、显示电路和远程通讯模块的初始化，再进行电能脉冲复位以及系统各参数的初始化，然后单片机开始读取各项数据和电流采样信号，将电能计量装置输出的电流脉冲信号和采样电流信号相与，如果还有脉冲，则计算各项功率，然后把电能数据送出并进行显示处理，如果无脉冲，则通过远程通讯模块远程报送错误代码。执行完每个步骤，最后返回到开始重新执行命令。
进一步的，采用锰铜片作为电流采样器，所述滤波电路包括一对并联的电感，两个电感的一端分别与锰铜片正负极相连接，两个电感的另一端分别作为正负输出端与单片机相连接；两个电感的另一端之间还串接有一对电容，两个电容相连接的一端还接地；锰铜片与负载的火线相连接。
进一步的，电能计量装置采用电能计量芯片ADE7755，单片机采用STC89C52；显示模块采用LCD显示屏，RS485电路；所述锰铜片为500µΩ锰铜片。上述各装置或芯片使用寿命长，不易受外界环境干扰，可靠性高。
本发明针对目前电能计量装置技术监督管理中存在的问题，通过高精度智能化的标准电能表芯片，分析计算电能计量装置的实时故障，完成误差分析、在线监控、远程报警等功能。及时发现二次回路故障、CT、PT、电能表超误差现象，最大限度地缩短故障处理周期，可以大幅度提高电能计量工作效益，提升电能计量装置的可靠性。
附图说明
图1 所述装置结构框图。
图2将电流采样信号转换成电压信号并输送至电能计量芯片的电流采样回路示意图。
图3单片机在进行自动故障检测时可能出现的四种情况示意图。
图4本装置工作流程图。
具体实施方式
1、系统硬件设计：系统框图如图1所示，主要由电压、电流采样电路，电能计量电路，单片机控制电路，显示模块，远程通讯模块组成。单片机STC89C52控制整个电能计量电路的正常运行，监控芯片ADE7755的工作状态，从芯片ADE7755寄存器中读取有功、无功、视在功率和电流、电压值，输出到LCD显示电路，保存数据到存储器中以防止停电时数据的丢失，以及处理与远程计算机的数据通讯等。
2、电流采样回路：如图2所示，采用500µΩ锰铜片作为电流采样器，将电流信号经采样电阻转换成电压信号送电能计量芯片ADE7755的电流输入端。
3、电能计量回路：主要是由电压检测电路、电流检测电路和电能计量芯片ADE7755及其外围电路组成。负载电流经过电流检测电路再通过滤波电路后转换成合适的电压信号送入到电能计量芯片ADE7755的电流通道，然后转换成有功功率以高频脉冲形式接入到单片机STC89C52的输入端。
4、电能表自动故障监测的设计：本发明的主要特点和核心设计思想即是电能表故障监测的设计，即将电能计量芯片ADE7755输出的带电量信息的脉冲信号与从电流检测电路采集的电流信号相与，由单片机STC89C52判别相与后的信号来实时监测电能表运行状况，实现自动故障检测。如图3所示的四种可能情况：
第一种情况图（a）为电能表正常工作状态，不报警；第二种情况图（b）、第三种情况图（c）为电能表故障状态，第四种情况图（d）为电能表不工作状态，为用户不用电状态，不报警。
5、系统软件设计：首先进行电能计量电路的初始化，包括单片机、电能计量芯片、显示电路和远程通讯的初始化，再进行电能脉冲复位以及系统各参数的初始化，然后单片机STC89C52开始读取各项数据和电流采样信号，将计量芯片ADE7755输出的电流脉冲信号和采样电流信号相与，如果还有脉冲，则计算各项功率，然后把电能数据送出并进行LCD显示处理，如果无脉冲，则通过RS485电路远程报送错误代码。执行完每个步骤，最后返回到开始重新执行命令。如图4软件流程所示。

Claims (4)

1.一种具有监测二次回路故障功能的变电站关口电能计量表计，其特征在于，包括电压采样电路、电流采样电路、电能计量装置、单片机以及显示模块和/或远程通讯模块；电压采样电路的输出端与电能计量装置的输入端相连接，电流采样电路的输出端通过滤波电路与电能计量装置的输入端相连接；电能计量装置的输出端与单片机的信号输入端相连接；单片机的信号输出端与显示模块和/或远程通讯模块相连接；电流采样电路的输出端还与单片机的信号输入端相连接；
负载电流经过电流采样电路再通过滤波电路后转换成合适的电压信号送入到电能计量装置的电流通道，然后转换成有功功率以高频脉冲形式接入到单片机的输入端，电能计量装置输出的带电量信息的脉冲信号与从电流采样电路采集的电流信号相与，由单片机判别相与后的信号来实时监测电能计量装置运行状况，按照如下四种情况实现自动故障检测：（a）计量脉冲输出为正常脉冲信号，电流采样电路采集的电流信号为高电平，两者相与后为正常脉冲信号，此时电能计量装置为正常工作状态，系统不报警；（b）计量脉冲输出为正常脉冲信号，电流采样电路采集的电流信号为低电平信号，两者相与后为低电平信号，此时电能计量装置为故障状态，系统报警；（c）计量脉冲输出为低电平信号，电流采样电路采集的电流信号为高电平信号，两者相与后为低电平信号，此时电能计量装置为故障状态，系统报警；（d）计量脉冲输出为低电平信号，电流采样电路采集的电流信号为低电平，两者相与后为低电平信号，此时电能计量装置为不工作状态，用户为不用电状态，系统不报警。
2.如权利要求1所述的具有监测二次回路故障功能的变电站关口电能计量表计，其特征在于，本装置在工作时，首先进行装置的初始化，包括单片机、电能计量装置、显示电路和远程通讯模块的初始化，再进行电能脉冲复位以及系统各参数的初始化，然后单片机开始读取各项数据和电流采样信号，将电能计量装置输出的电流脉冲信号和采样电流信号相与，如果还有脉冲，则计算各项功率，然后把电能数据送出并进行显示处理，如果无脉冲，则通过远程通讯模块远程报送错误代码；执行完每个步骤，最后返回到开始重新执行命令。
3.如权利要求1或2所述的具有监测二次回路故障功能的变电站关口电能计量表计，其特征在于，采用锰铜片作为电流采样器，所述滤波电路包括一对并联的电感，两个电感的一端分别与锰铜片正负极相连接，两个电感的另一端分别作为正负输出端与单片机相连接；两个电感的另一端之间还串接有一对电容，两个电容相连接的一端还接地；锰铜片与负载的火线相连接。
4.如权利要求3所述的具有监测二次回路故障功能的变电站关口电能计量表计，其特征在于，电能计量装置采用电能计量芯片ADE7755，单片机采用STC89C52；显示模块采用LCD显示屏，远程通讯模块采用RS485电路；所述锰铜片为500µΩ锰铜片。
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