CN202075343U - 一种三相电能表及三相电能校正系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于电力领域，提供了一种三相电能表及三相电能校正系统，该电能表包括：模数转换器、数字滤波器、电压相位校正、电流相位校正、有功功率积分、无功功率积分、有功乘法器、无功乘法器和有效值计算；所述三相电能表各相电路还包括：电压增益校正和电流增益校正。本实用新型提供的技术方案具有适用范围广，减少校正步骤，节省成本的优点。

Description

一种三相电能表及三相电能校正系统

技术领域

本实用新型属于电力领域，尤其涉及一种三相电能表及三相电能校正系统。

背景技术

电能表在生产过程中必需对有功电能精度或者无功电能精度进行校正，需要校正的误差包括增益误差和相位误差。目前通用的校正系统原理框图如图1(以三相电能表为例)所示：包括：标准源101、主控机102、三相电能表103和标准台104；

其中标准源101：输出标准的交流电压电流信号，作为电能表校正系统的标准信号源；

主控机102：作为整个校正系统的主控，负责管理标准源、电能表、标准台之间的数据传输；在校正时主控机有以下作用：读取标准台给出的电能误差；根据电能误差将校正值写入电能表，完成电能表的校正；对标准源进行控制，控制标准源信号输出的幅度和相位；

电能表103：作为被校正的对象，主要指三相电能表，该电能表的结构图如图2所示；

标准台104：作为校正系统的标准台，依据标准源输入信号和电能表输出脉冲，给出电能表103的测量误差。

在现有技术下，以三相四线电能表为例，大批量生产时校正的过程为：

1.需要标准源、电能表、主控机、标准台全部准备就绪；

2.在额定电流输入下，输入电压电流相位差为0时(阻性负载)校正A相的有功增益误差；

3.在额定电流输入下，输入电压电流相位差为0时(阻性负载)校正B相的有功增益误差；

4.在额定电流输入下，输入电压电流相位差为0时(阻性负载)校正C相的有功增益误差；

5.在额定电流输入下，输入电压电流相位差不为0(感性或者容性负载)，比如为30度，校正A相的相位误差和无功增益误差；

6.在额定电流输入下，输入电压电流相位差不为0(感性或者容性负载)，比如为30度，校正B相的相位误差和无功增益误差；

7.在额定电流输入下，输入电压电流相位差不为0(感性或者容性负载)，比如为30度，校正C相的的相位误差和无功增益误差；

8.如果电表的等级要求高，还要在小电流输入下再次重复上述过程。

9.如果电能表需要的参数比较多，比如图2中207所列参数，那么还需要分别对这些参数进行校正。

上述过程的缺点是：

1.需要大量配备昂贵的设备，尤其是标准源和标准台；

2.需要分别对分相的有功电能和无功电能进行校正，校正步骤多，费时费力；

3.由于电能脉冲输出频率与电能大小成正比，如果需要对小电流输入的精度进行校正，那么需要耗费的时间更长，一般在1％额定电流处的校正时间长达数分钟。

4.如果多功能电能表需要的参数很多，那么还需要分别对这些参数进行校正。

如图2：所示：三相电能表的A相电路包括：模数转换器ADC201、数字滤波器202、相位校正203、功率增益校正204、功率积分205和有效值计算(包括电流和电压)206、有功乘法器209、无功乘法器210和其他参数计算207；其中：

ADC201：模数转换器，完成电压电流信号的模拟-数字转换；

数字滤波器202：对模数转换后的数字信号进行滤波，滤除直流、低频、高频分量，保留基波和谐波分量。

相位校正203：对电压和电流通道的相位误差进行校正，通过对采样数据进行延时实现，可以在数字滤波器之前或者之后，校正的目的是减少电压与电流之间相位误差；

功率增益校正204：对有功功率和无功功率分别进行增益校正，修正电能表的初始增益误差；

功率积分205：对校正后的有功功率和无功功率进行积分，得到电能，并将电能量转换为与之成正比的脉冲频率输出；

有效值计算206：完成电压和电流有效值的计算，作为三相电能表的参数。

其他参数计算207：完成三相电能表可能需要的其他参数计算，包括基波电能、基波功率、基波有效值、视在电能、视在功率等。

需要说明的是，三相电能表还包括B相电路和C相电路，该B相电路和C相电路与A相电路完全一致，所以这里不再赘述。

现有的三相电能表结构使得系统在进行校正时，增益校正在电压电流乘积之后完成，该增益校正仅能校正有功功率，而无法校正其他的参数，例如无功功率、基波电能、基波功率、基波有效值、视在电能、视在功率等，所以该技术方案增益校正的局限性大，需要校正的步骤较多。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种三相电能表，旨在解决现有技术中三相电能表增益校正的局限性大，校正步骤多的问题。

本实用新型是这样实现的，一种三相电能表，该三相电能表各相电路包括：模数转换器、数字滤波器、电压相位校正、电流相位校正、有功功率积分、无功功率积分、有功乘法器、无功乘法器和有效值计算；

所述三相电能表各相电路还包括：电压增益校正和电流增益校正；

其中该电压增益校正的一端与该电压相位校正连接，另一端与该有功乘法器的输入端连接；

该电流增益校正的一端与该电流相位校正连接，另一端与该有功乘法器的输入端连接；该有功乘法器的输出端通过该有功功率积分输出有功电能脉冲输出；

该电压增益校正和电流增益校正的输出端还在移相后与无功乘法器的输入端连接，该无功乘法器的输出端通过无功功率积分输出无功电能脉冲输出。

可选的，所述三相电能表的各相电路还包括：与该电压增益校正和电流增益校正的输出端连接的计算电流和电压角度的角度计算模块。

可选的，所述角度计算模块包括：

计算电流角度的电流角度计算子模块和计算电压角度的电压角度计算子模块。

本实用新型还提供一种三相电能校正系统，该系统包括：主控机和标准源；该系统还包括上述三相电能表；

其中所述三相电能表与所述标准源和所述主控机连接；所述主控机还与所述标准源连接。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：由于本实用新型的技术方案中的三相电能表的增益校正在电压、电流采样通道完成，无需在电压电流乘积之后完成，由于本实用新型输入的电流、电压都是经过增益校正的电流、电压，所以后续的参数计算(例如有功功率、无功功率基波电能、基波功率、基波有效值、视在电能、视在功率)都不需要增益校正，所以本实用新型提供的技术方案具有适用范围广，减少校正步骤，节省成本的优点。

附图说明

图1为现有技术提供的校正系统的结构图；

图2为现有技术提供的三相电能表的A相结构图；

图3为本实用新型提供的三相电能表各相的结构图；

图4为本实用新型提供的三相电能校正系统结构图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种三相电能表，该三相电能表中各相(包括A、B、C三相)的电路结构如图3(以A相为例)所示，包括：模数转换器ADC201、数字滤波器202、电压相位校正2031、电流相位校正2032、有功功率积分2051、无功功率积分2052、有功乘法器209、无功乘法器210和有效值计算(包括电流和电压)206和其他参数计算207(其中提起他参数计算207为可以选择的模块)；该其他参数计算207具体可以包括：基波电能计算、基波功率计算、基波有效值计算、视在电能计算、视在功率计算的任意组合。

另外，该三相电能表还包括：电压增益校正2041和电流增益校正2042；其中电压增益校正2041的一端与电压相位校正2031连接，另一端与有功乘法器209输入端连接；该电流增益校正2042的一端与电流相位校正2032连接，另一端与有功乘法器209的输入端连接；该有功乘法器209的输出端通过有功功率积分2051输出有功电能脉冲输出；该电压增益校正2041和电流增益校正2042的输出端还在移相后与无功乘法器209的输入端连接，该无功乘法器209的输出端通过无功功率积分2052输出无功电能脉冲输出。

本实用新型提供的技术方案由于在乘法器之前就进行了增益校正，所以该输入的电流、电压本身的精度就很高，在后续参数计算中就无需进行增益校正，直接进行计算即可，而现有技术中每个参数计算之前均需要进行增益校正，现有的技术方案每个参数计算都要进行增益校正步骤，所以该步骤较多，另外，每个参数计算之前都需要进行增益校正也增加了增益校正的硬件配置，提高了设备成本，而本实用新型提供的技术方案仅需要提供电流和电压的增益校正，其他的后续参数在进行计算时均无需进行校正，能够直接计算，减少了整个三相电能表的步骤，减少了增益校正的硬件配置，节省了设备成本，另外，该增益校正的应用范围也得到了提高。

可选的，上述三相电能表中各相电路还包括：与该电流增益校正2042和电压增益校正2041的输出端连接的计算电流和电压角度的角度计算模块308；

其中该角度计算模块308可以包括：计算电流角度的电流角度计算子模块3081和计算电压角度的电压角度计算子模块3082。

在本实用新型增加了角度计算模块以后，能够计算电流和电压的角度，具有方便检测的优点。

本实用新型还提供一种三相电能校正系统，该系统如图4所示，包括：主控机402、标准源401和上述三相电能表403；

其中，主控机402与标准源401和三相电能表403连接，标准源401与三相电能表403连接；

上述三相电能表403的结构已在上述说明，这里不在赘述。

其中，标准源401：输出标准的交流电压电流信号，作为电能表校正系统的标准信号源；

主控机402：作为整个校正系统的主控，负责管理标准源、电能表之间的数据传输；

在校正时主控机有以下作用：

读取电能表的夹角、有效值参数；

将读取到的夹角、有效值与标准源的标称值对比，计算出增益误差和相位误差，并将误差校正值写入电能表；

对标准源进行控制，控制标准源信号输出的幅度和相位；

电能表403：作为被校正的对象，可以是三相三线电能表，也可以是三相四线电能表；

采用本实用新型提供的系统可以达到如下目的：

将所有的校正工作放在采样通道；

计量前端完成采样通道的增益和相位误差校正；

计量前端校正的依据是：电压、电流有效值；以及每个通道的夹角；

计量后端不参与校正，经过计量前端的校正，所有的功率、有效值、电能、功率因数、夹角等参数全部是准确的；

本实用新型的校正过程是：

1.只需要标准源、电能表、主控机准备就绪，不需要标准台；

2.标准源输出标准电压、电流信号到电能表，比如额定电流5A、额定电压220V、阻性负载；

3.主控机读取电能表三相每相的电压、电流有效值以及每相电压、电流的角度，将有效值和角度与标准值做对比，计算出误差；

4.主控机根据误差将校正值写入采样通道相位校正和增益校正寄存器，完成校正工作。

5.如果电表的等级要求高，那么将标准源切换到小电流输入下再次重复上述过程。

采用本实用新型提供的方案的能达到以下优点：

1.节约仪器成本：标准台不再是校正过程中必备的仪器，可以大量的节省仪器成本；

2.节省校正时间：所有校正过程在一个电压电流输入点完成，能够实现单点校正，不需要分很多个步骤才能完成校正，大大的节省了校正时间；

3.校正功能强大：单点校正不仅能够实现有功电能和无功电能等必备功能的校正，还能完成多功能电能表其他参数的校正，比如有效值、功率、夹角、功率因数等所有参数都可以在单点完成。

4.加快小信号校正：由于夹角、有效值、功率等参数更新与信号大小无关，所以小信号的校正速度与大信号相当，可以极大的加快小信号校正过程。

所以本实用新型提供的系统具有降低电能表生产过程的能耗，节约成本的优点。

本实用新型提供的技术方案具有适用范围广，减少校正步骤，节省成本的优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种三相电能表，该三相电能表各相电路包括：模数转换器、数字滤波器、电压相位校正、电流相位校正、有功功率积分、无功功率积分、有功乘法器、无功乘法器和有效值计算；其特征在于，

所述三相电能表各相电路还包括：电压增益校正和电流增益校正；

其中该电压增益校正的一端与该电压相位校正连接，另一端与该有功乘法器的输入端连接；

该电流增益校正的一端与该电流相位校正连接，另一端与该有功乘法器的输入端连接；该有功乘法器的输出端通过该有功功率积分输出有功电能脉冲输出；

该电压增益校正和电流增益校正的输出端还在移相后与无功乘法器的输入端连接，该无功乘法器的输出端通过无功功率积分输出无功电能脉冲输出。

2.根据权利要求1所述的三相电能表，其特征在于，所述三相电能表的各相电路还包括：与该电压增益校正和电流增益校正的输出端连接的计算电流和电压角度的角度计算模块。

3.根据权利要求2所述的三相电能表，其特征在于，所述角度计算模块包括：

计算电流角度的电流角度计算子模块和计算电压角度的电压角度计算子模块。

4.根据权利要求2所述的三相电能表，其特征在于，所述三相电能表还包括：

基波电能计算、基波功率计算、基波有效值计算、视在电能计算、视在功率计算中的任意组合。

5.一种三相电能校正系统，该系统包括：主控机和标准源；其特征在于，该系统还包括：如权利要求1-4任一所述的三相电能表；

其中所述三相电能表与所述标准源和所述主控机连接；所述主控机还与所述标准源连接。

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