CN202018478U - 一种波动性负荷宽量程电能计量装置 - Google Patents

一种波动性负荷宽量程电能计量装置 Download PDF

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赵伟
罗孝龙
肖勇
陈锐民
孙卫明
陈金玲
吴先强
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Abstract

本实用新型涉及一种波动性负荷宽量程电能计量装置，包括电压采样电路、电流采样电路、多通道模数转换器及数据处理与管理单元，其中电压采样电路包括电压传感器与其信号调理单元，电流采样电路包括电流传感器、信号调理单元与可编程增益放大单元，可编程增益放大单元对输入电流的采样信号进行放大，放大倍数由数据处理与管理单元根据输入电流值大小进行动态调整。通过上述操作，使本电能计量装置能在宽负载电流范围内获得高计量精度。

Description

一种波动性负荷宽量程电能计量装置
技术领域
本实用新型涉及一种电能计量装置。
背景技术
目前常规电能计量装置原理框图如图1所示，包括电压采样电路、电流采样电路、多通道模数转换器、数据处理与管理单元，多通道模数转换器分别输入电压采样电路和电流采样电路的输出、输入至数据处理与管理单元；其中电压采样电路包括依次电连接的用于接收输入电压并转换为模拟小电压信号的电压传感器以及用于对模拟小电压信号进行调理的信号调理单元；电流采样电路包括依次电连接的用于接收输入电流并转换为模拟小电压信号的电流传感器以及用于对模拟小电压信号进行调理的信号调理单元；多通道模数转换器用于将模拟小电压信号转换为数字信号；数据处理与管理单元用于接受上述数字化的输入电压电流信号并计算出电压、电流有效值及电能量等值。
由于现有的电流传感器一般采用单变比电流互感器，决定了其负载动态范围不能太大：如果保证小电流精度，则最大负载降低；保证合适的最大负载，则小电流精度降低。
随着社会经济的发展，工农业用电和居民生活用电大幅度上升，如安装的电能计量装置量程不能满足要求，则需更换电能计量装置。宽量程计量装置可以在更大负载范围内满足电能计量的精度要求，因此用户负载增加后，只要在允许量程内，可以不更换电能计量装置。
经过检索，CN2589997Y与CN201289504Y可作为本实用新型新型的相关对比文献，但其技术特征与本实用新型有明显差别，CN2589997Y需要两组变比相同的电流互感器、两只9033模块，增加了装置成本；CN201289504Y每个电流通道均需要准备两套不同量程的模数转换设备，同时需要处理器来切换通道选择器，技术实现不便。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题：就是提供一种结构简单、技术实现方便的波动性负荷宽量程电能计量装置。
上述技术问题的解决是由以下技术方案实现的：
一种波动性负荷宽量程电能计量装置，包括电压采样电路、电流采样电路、多通道模数转换器、数据处理与管理单元，多通道模数转换器分别输入电压采样电路和电流采样电路的输出、输入至数据处理与管理单元；其特征是：所述的电流采样电路包括依次电连接的电流传感器、信号调理单元和用于对电流增益放大倍数进行控制的可编程增益放大单元，所述的数据处理与管理单元与可编程增益放大单元间有控制线电连接。
所述的电流采样电路至少包括两相电流采样电路。
在上述基础上，本实用新型还可以做进一步的改进：
所述的电流采样电路包括A相电流采样电路和C相电流采样电路，A相电流采样电路与C相电流采样电路分别连接多通道模数转换器。
再进一步改进：所述的电流采样电路包括A、B、C三相电流采样电路，各相电流采样电路分别连接多通道模数转换器。
有益效果：本实用新型中，由于在电流采样电路的信号调理单元采用较小阻值的采样电阻，提高电能计量装置的量程上限值，当输入电流较小时，可根据电流有效值动态调整可编程增益放大单元的放大倍数，保证小电流时电能计量装置仍有很高的计量精度。由此，本实用新型能适应负载电流范围很宽的工作状态，在1mA～25A的电流范围内本电能计量装置均能保证0.2S级精度要求。
附图说明
图1是常规电能计量装置的原理方框图；
图2是本实用新型实施例1的原理方框图；
图3是本实用新型实施例2的原理方框图；
图4是本实用新型实施例3的原理方框图。
具体实施方式
图1是常规电能计量装置的原理方框图，从图中可看的到常规电能计量装置包括电压采样电路、电流采样电路、多通道模数转换器、数据处理与管理单元，多通道模数转换器分别输入电压采样电路和电流采样电路的输出、输入至数据处理与管理单元；其中电流采样电路包括依次电连接的电流传感器、信号调理单元，数据处理与管理单元与可编程增益放大单元间有控制线电连接。
实施例1
参照图2，本实用新型的波动性负荷宽量程电能计量装置的实施例1，包括电压采样电路、电流采样电路、多通道模数转换器、数据处理与管理单元，多通道模数转换器分别输入电压采样电路和电流采样电路的输出、输入至数据处理与管理单元；其中电流采样电路包括依次电连接的电流传感器、信号调理单元和用于对电流增益放大倍数进行控制的可编程增益放大单元，数据处理与管理单元与可编程增益放大单元间有控制线电连接，电流采样电路至少包括两相电流采样电路。
电压传感器可采用直接电阻分压或PT转换方式，输入电压通过电压传感器转换成小电压信号，然后信号调理单元对输入电压的小电压采样信号进行高频滤波等处理后，将其送入多通道模数转换模块，转换成数字信号；电流传感器采用CT转换方式，输入电流通过电流传感器后形成按2000∶1缩小的采样电流，然后在信号调理单元中将小电流信号转换成输入电流的小电压采样信号，并对其进行高频滤波等处理，接着将信号送入可编程增益放大单元。
可编程增益放大单元完成对输入电流小电压采样信号的放大操作，其放大倍数由数据处理与管理单元动态调整，当输入电流较小时，可根据输入电流值设置合适的放大倍数，因此即使输入电流很小时，也能获得高计量精度；而当输入电流较大时，则不进行放大操作，使本装置获得大量程上限值。通过上述操作，使本装置能在宽负载电流范围内获得高计量精度。
最后将信号送入多通道模数转换模块，转换成数字信号。模数转换模块对各通道同步完成一次采样后，将采样得到的电压电流数字信号送入数据处理与管理单元，进行电能值、有效值、频率等电参量的计算，并完成相关事件判断、记录等管理功能。
实施例2
参照图3，本实施例的电压采样电路包括A相电压采样电路与C相电压采样电路，A、C相采样电路原理与实施例1的采样电路原理相同。本实施例使本装置能在宽负载电流范围内获得高计量精度。
实施例3
参照图4，本实施例的电压采样电路包括A相电压采样电路、B相电压采样电路与C相电压采样电路，A、B、C相采样电路原理与实施例1的采样电路原理相同。本实施例使本装置能在宽负载电流范围内获得高计量精度。

Claims (4)

1.一种波动性负荷宽量程电能计量装置，包括电压采样电路、电流采样电路、多通道模数转换器、数据处理与管理单元，所述的多通道模数转换器分别输入电压采样电路和电流采样电路的输出、输出至数据处理与管理单元；其特征是：所述的电流采样电路包括依次电连接的电流传感器、信号调理单元和用于对电流增益放大倍数进行控制的可编程增益放大单元，所述的数据处理与管理单元与可编程增益放大单元间有控制线电连接。
2.根据权利要求1所述的波动性负荷宽量程电能计量装置，其特征是：所述的电流采样电路至少包括两相电流采样电路。
3.根据权利要求2所述的波动性负荷宽量程电能计量装置，其特征是：所述的电流采样电路包括A相电流采样电路和C相电流采样电路。
4.根据权利要求2所述的波动性负荷宽量程电能计量装置，其特征是：所述的电流采样电路包括A、B、C三相电流采样电路，各相电流采样电路分别连接多通道模数转换器。
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