CN202339371U - 一种pt二次回路压降实时同步测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种PT二次回路压降实时同步测量装置，包括主站和辅站，其中：主站包括：第一控制模块，用于作为主站和辅站的控制中心，协调各模块按顺序完成测试流程；第一数据采集模块，与第一控制模块连接，采集输入到电能表的电压信号；第一人机界面模块，与第一控制模块连接，用于接受用户操作指令、显示测试状态与结果；第一光通信终端，与第一控制模块连接，用于主站与辅站间的通信，第一控制模块通过第一光通信终端向辅站发送同步信号，使主站与辅站进行同步信号采集；主站接收辅站采集到的数据，第一控制模块计算PT二次回路的比差、角差和压降，并通过第一人机界面模块进行显示；辅站包括：第二控制模块、第二数据采集模块、第二光通信终端。

Description

一种PT二次回路压降实时同步测量装置

技术领域

本实用新型涉及电能计量技术，尤其涉及一种电压互感器(Potential Transformer，简称PT)二次回路压降实时同步测量装置。

背景技术

电能计量的准确性关系到供电和用电部门经济利益，提高计量的准确度是电力系统各部门的共同要求。电能计量本质是对电能量的高精度测量，当测量精度满足国家相关标准要求，可作为用电费用结算的依据时，就叫做电能计量。电能计量系统包含两个必要部分：互感器和电能表。互感器又分为电压互感器PT和电流互感器(Current Transformer，简称CT)两种，分别对负载电路的电压和电流进行取样；电能表采集互感器输出的电压值，根据互感器的变比折算出负载电压和电流，计算出电能量。

国内大多数电能计量站都将互感器安装在室外、电能表安装在控制室内，它们之间通过几十米、几百米甚至上千米的导线连接，互感器连接示意图如图1所示。在图1中，电压互感器PT的二次出口端通过快速开关K、保险丝S接到电能表的电压线圈上，这段导线被称为“PT二次回路”；电流互感器CT的二次出口端连接到电能表Wh的电流线圈上，将电能表Wh指示的电量乘以PT和CT的变比系数，即为负载端的实际用电量。

由图1可看出，影响电能计量误差的因素有：互感器变比系数误差、电能表测量误差、PT二次回路压降。在这些因素中，互感器变比系数误差与电能表测量误差都可由第三方计量机构标定，在标定有效期内保持稳定。PT二次回路中，二次负荷电流与电路中的阻抗、感抗和容抗相互作用，使得电能表输入端与PT二次端信号存在比差和角差，对电能计量误差产生影响；同时，各电能计量站PT二次回路的实际线路千差万别，必须在现场对此比差和角差进行测量，作为PT二次回路管理的依据。

PT二次回路压降作为构成电能计量误差的重要部分，受到广泛关注，国内外都有严格的监测和控制标准。我国行业标准——DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》中规定：I、II类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器二次回路压降应不大于其额定二次电压的0.2％，其他电能计量装置中电压互感器二次电回路压降应不大于其额定二次电压的0.5％；运行中应对电压互感器二次回路压降进行定期检测，一般规定检测周期为两年。因此，需要一种可准确、安全、高效的用于检测PT二次回路压降的检测装置。

直接测量技术方案：如图2所示，为PT二次回路压降直接测量原理示意图，直接测量方案采用线车将户外现场的PT和CT二次端信号(通过L3、L2、长电缆)直接引入控制室，采用拉线式测试仪(通过L1)同步测量户外现场信号和控制室内电表端信号，计算出比差、角差和压降值等参数。直接测量技术方案的缺点体现在：可操作性差：每次测量都需要临时拉线，临时线缆可能越过如马路等障碍物，不便于实施；安全性差：临时拉线可能会引起停电或其他安全事故(例如2005年唐山热电厂，铺设临时电缆时110KV母线对地短路，造成电厂停电的重大事故)。

间接测量技术方案：现有PT二次回路压降间接测量原理示意图如图3所示，其基本原理是采用两个校准合格的测试站同时对户外现场和控制室内的信号进行测量，然后根据两个测试站的数据计算PT二次回路压降。现有间接测量方案存在的不足体现在：主站与辅站之间不能完全同步测量、因此不能测量角差；也有采用GPS卫星自动授时实现同步数据采集、无线电台进行数据传输的解决方案。但在无法接收GPS信号时，该方案不能实现两站同步；在禁止使用无线电台时，该方案不能实时数据传输与解算。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种PT二次回路压降实时同步测量装置，以实现同步采集与自动数据传输并可实时解算结果。

一方面，本实用新型实施例提供了一种电压互感器PT二次回路压降实时同步测量装置，所述装置包括位于电能表端的主站和位于电压互感器端的辅站，其中：

所述主站包括：

第一控制模块，用于作为所述主站和所述辅站的控制中心，协调各模块按顺序完成测试流程；

第一数据采集模块，与所述第一控制模块连接，用于采集输入到电能表的电压信号；

第一人机界面模块，与所述第一控制模块连接，用于接受用户操作指令、显示测试状态与结果；

第一光通信终端，与所述第一控制模块连接，用于所述主站与所述辅站间的通信，所述主站的所述第一控制模块通过所述第一光通信终端向辅站发送同步信号，使所述主站与所述辅站进行同步信号采集；所述主站通过所述第一光通信终端接收所述辅站采集到的数据，所述主站的第一控制模块计算PT二次回路的比差、角差和压降，并通过所述第一人机界面模块进行显示；

所述辅站包括：

第二控制模块，用于作为所述辅站的控制中心，协调所述辅站的各模块按顺序完成测试流程；

第二数据采集模块，与所述第二控制模块连接，用于采集电压互感器、电流互感器的电压信号；

第二光通信终端，与所述第二控制模块连接，用于所述辅站与所述主站间的通信，所述辅站的第二控制模块通过所述第二光通信终端接收所述主站发送的同步信号，使所述辅站与所述主站进行同步信号采集，并将采集到的数据通过所述第二光通信终端发送至所述主站。

可选的，在本实用新型的一实施例中，所述辅站还包括：第二人机界面模块，用于接受用户操作指令、显示所述辅站的测试状态与结果。

可选的，在本实用新型的一实施例中，所述第一控制模块和/或所述第二控制模块为基于高级精简指令集计算机ARM 9内核的嵌入式计算机。

可选的，在本实用新型的一实施例中，所述第一人机界面模块包含微型键盘和液晶显示面板。

可选的，在本实用新型的一实施例中，所述第二人机界面模块包含微型键盘和液晶显示面板。

可选的，在本实用新型的一实施例中，所述第一数据采集模块包括信号输入端口、信号调理电路、A/D芯片。

可选的，在本实用新型的一实施例中，所述第二数据采集模块包括信号输入端口、信号调理电路、A/D芯片。

可选的，在本实用新型的一实施例中，所述第一光通信终端与所述第二光通信终端通过光学天线实现点对点信号传输。

可选的，在本实用新型的一实施例中，所述第一光通信终端进行时分复用，在数据采集过程中，传递同步信号；在数据采集结束后，传递数据信号。

可选的，在本实用新型的一实施例中，所述第二光通信终端进行时分复用，在数据采集过程中，传递同步信号；在数据采集结束后，传递数据信号。

上述技术方案具有如下有益效果：因为采用光通信终端作为主站与辅站间的通讯工具，并可以对光通讯信号时分复用，实现了同步采集与自动数据传输并可实时解算结果，避免了在主站与辅站之间架设无线电台或铺设电缆，简化了设备结构，更有利于操作和维护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是互感器连接示意图；

图2为PT二次回路压降直接测量原理示意图；

图3为PT二次回路压降间接测量原理示意图；

图4为本实用新型实施例一种PT二次回路压降实时同步测量装置结构示意图；

图5为本实用新型实施例另一种PT二次回路压降实时同步测量装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图4所示，为本实用新型实施例一种PT二次回路压降实时同步测量装置结构示意图，所述装置包括位于电能表端的主站和位于电压互感器端的辅站，其中：

所述主站41包括：

第一控制模块411，用于作为所述主站和所述辅站的控制中心，协调各模块按顺序完成测试流程；

第一数据采集模块412，与所述第一控制模块连接，用于采集输入到电能表的电压信号；

第一人机界面模块413，与所述第一控制模块连接，用于接受用户操作指令、显示测试状态与结果；

第一光通信终端414，与所述第一控制模块连接，用于所述主站与所述辅站间的通信，所述主站的所述第一控制模块通过所述第一光通信终端向辅站发送同步信号，使所述主站与所述辅站进行同步信号采集；所述主站通过所述第一光通信终端接收所述辅站采集到的数据，所述主站的第一控制模块计算PT二次回路的比差、角差和压降，并通过所述第一人机界面模块进行显示；

所述辅站42包括：

第二控制模块421，用于作为所述辅站的控制中心，协调所述辅站的各模块按顺序完成测试流程；

第二数据采集模块422，与所述第二控制模块连接，用于采集电压互感器、电流互感器的电压信号；

第二光通信终端424，与所述第二控制模块连接，用于所述辅站与所述主站间的通信，所述辅站的第二控制模块通过所述第二光通信终端接收所述主站发送的同步信号，使所述辅站与所述主站进行同步信号采集，并将采集到的数据通过所述第二光通信终端发送至所述主站。

如图5所示，为本实用新型实施例另一种PT二次回路压降实时同步测量装置结构示意图，其结构除与图4中包含的硬件模块相同外，所述辅站还包括：第二人机界面模块423，用于接受用户操作指令、显示所述辅站的测试状态与结果。

可选的，所述第一控制模块411和/或所述第二控制模块421为基于高级精简指令集计算机ARM 9内核的嵌入式计算机。

可选的，所述第一人机界面模块413包含微型键盘和液晶显示面板。

可选的，所述第二人机界面模块423包含微型键盘和液晶显示面板。

可选的，所述第一数据采集模块412包括信号输入端口、信号调理电路、A/D芯片。

可选的，所述第二数据采集模块422包括信号输入端口、信号调理电路、A/D芯片。

可选的，所述第一光通信终端414与所述第二光通信终端424通过光学天线实现点对点信号传输。

可选的，所述第一光通信终端414进行时分复用，在数据采集过程中，传递同步信号；在数据采集结束后，传递数据信号。

可选的，所述第二光通信终端424进行时分复用，在数据采集过程中，传递同步信号；在数据采集结束后，传递数据信号。

下面介绍上述实施例的具体应用：

实际使用时，主站可以布置在控制间，辅站可以布置在户外现场。各模块工作原理与实现方法如下：

控制模块的核心是基于ARM(Advanced RISC Machines，高级精简指令集计算机)9内核的嵌入式计算机，运行linux操作系统，根据编制好的应用程序完成参数设置、测试流程控制、数值计算、状态显示、结果显示与存储等功能。

人机界面模块包含微型键盘和液晶显示面板两部分。微型键盘含有29个按键，包括10个数字和19个功能键，各功能键分别布置在液晶显示屏的右侧与下侧，按键对应的功能名称显示在液晶面板上，按下相应按键即可执行对应功能。液晶面板采用彩色TFT显示屏，分辨率800×480，以中文界面显示操作提示、运行状态和测试结果。

数据采集模块由信号输入端口、信号调理电路、高精度A/D芯片等组成。主站与辅站信号输入端口支持三相三线和三相四线两种接入方式。信号调理电路对互感器输出信号进行分压、阻抗变换和滤波，使其适应A/D芯片的输入要求并抑制高频噪声干扰。本方案采用的A/D芯片最高分别率为24bit，每通道实际采样频率25.6kHz。

光通信终端利用主站与辅站间传递的数字信号对高频脉冲信号进行调制，通过一对特殊“镜头”——光学天线，实现点对点信号传输。近年来，得益于二极管激光器技术、精密光学天线技术、CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)自动自动跟踪对准技术的发展，短程光通信终端在自动跟踪与对准、适应恶劣天气环境方面已经有了明显的进步，将逐渐进入民用通讯领域。本系统选用的光通信终端通讯速率可稳定在1G bit/s以上，作为主站与辅站间的同步信号使用时，其同步时差最低可在ns级，对于50Hz的工频信号，相当于角差测量分辨率为0.1′，完全能够满足本系统的要求(角差测量误差小于1′)。本方案对光通信终端进行时分复用，在数据采集过程中，传递同步脉冲信号；数据采集结束后，传递数据信号。

辅站与主站在硬件上可以相同，可以只是软件略有差异，主要体现在辅站向主站发送数据；主站负责接收数据并解算结果，并对结果进行显示与存储。

本实用新型通过对光通信终端进行时分复用，在PT二次回路压降测量主站与辅站间建立了同步采集与数据传输通道，实现了PT二次回路压降的同步与实时测量，避免了在主站与辅站之间架设无线电台或铺设电缆，简化了设备结构，更有利于操作和维护。

本实用新型实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电压互感器PT二次回路压降实时同步测量装置，其特征在于，所述装置包括位于电能表端的主站和位于电压互感器端的辅站，其中：

所述主站包括：

第一控制模块，用于作为所述主站和所述辅站的控制中心，协调各模块按顺序完成测试流程；

第一数据采集模块，与所述第一控制模块连接，用于采集输入到电能表的电压信号；

第一人机界面模块，与所述第一控制模块连接，用于接受用户操作指令、显示测试状态与结果；

第一光通信终端，与所述第一控制模块连接，用于所述主站与所述辅站间的通信，所述主站的所述第一控制模块通过所述第一光通信终端向辅站发送同步信号，使所述主站与所述辅站进行同步信号采集；所述主站通过所述第一光通信终端接收所述辅站采集到的数据，所述主站的第一控制模块计算PT二次回路的比差、角差和压降，并通过所述第一人机界面模块进行显示；

所述辅站包括：

第二控制模块，用于作为所述辅站的控制中心，协调所述辅站的各模块按顺序完成测试流程；

第二数据采集模块，与所述第二控制模块连接，用于采集电压互感器、电流互感器的电压信号；

第二光通信终端，与所述第二控制模块连接，用于所述辅站与所述主站间的通信，所述辅站的第二控制模块通过所述第二光通信终端接收所述主站发送的同步信号，使所述辅站与所述主站进行同步信号采集，并将采集到的数据通过所述第二光通信终端发送至所述主站。

2.如权利要求1所述PT二次回路压降实时同步测量装置，其特征在于，所述辅站还包括：

第二人机界面模块，用于接受用户操作指令、显示所述辅站的测试状态与结果。

3.如权利要求1所述PT二次回路压降实时同步测量装置，其特征在于，

所述第一控制模块和/或所述第二控制模块为基于高级精简指令集计算机ARM 9内核的嵌入式计算机。

4.如权利要求1所述PT二次回路压降实时同步测量装置，其特征在于，

所述第一人机界面模块包含微型键盘和液晶显示面板。

5.如权利要求2所述PT二次回路压降实时同步测量装置，其特征在于，

所述第二人机界面模块包含微型键盘和液晶显示面板。

6.如权利要求1所述PT二次回路压降实时同步测量装置，其特征在于，

所述第一数据采集模块包括信号输入端口、信号调理电路、A/D芯片。

7.如权利要求1所述PT二次回路压降实时同步测量装置，其特征在于，

所述第二数据采集模块包括信号输入端口、信号调理电路、A/D芯片。

8.如权利要求1所述PT二次回路压降实时同步测量装置，其特征在于，

所述第一光通信终端与所述第二光通信终端通过光学天线实现点对点信号传输。

9.如权利要求1所述PT二次回路压降实时同步测量装置，其特征在于，

所述第一光通信终端进行时分复用，在数据采集过程中，传递同步信号；在数据采集结束后，传递数据信号。

10.如权利要求1所述PT二次回路压降实时同步测量装置，其特征在于，

所述第二光通信终端进行时分复用，在数据采集过程中，传递同步信号；在数据采集结束后，传递数据信号。

Images