CN204964744U - 一种便携式电能表现场校验系统 - Google Patents
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Abstract
一种便携式电能表现场校验系统，包括信号采集单元，电压传感器与电流传感器均与信号采集单元电连接，将采集到的标准电压信号与标准电流信号传递至信号检测单元，被校验电能表向信号采集单元输出脉冲信号，信号采集单元与校验平台电连接，由校验平台将标准电压信号、标准电流信号与被校验电能表发出的脉冲信号进行对比，从而计算出被校验电能表的误差。本实用新型提供一种便携式电能表现场校验系统，其电压传感器和电流传感器均采用开口式结构，从而可以在不干扰电力系统正常运行的情况下，对运行中的电能表进行准确的校验。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统测量领域，具体涉及一种便携式电能表现场校验系统。
背景技术
电能的准确计量是电力系统安全稳定运行的保证，也是供电公司和用户之间公平公正交易的保证，因而需要保证电能表的准确性，这就需要对电能表进行定期的校验或检修。电能表的现场校验中，需要获取一次电压互感器和一次电流互感器的二次输出电压和电流作为标准信号，进而通过标准电能计量装置进行电能计量，与被校验电能表进行误差比对，计算出被校验电能表的误差并提出解决方案。其中，便携式、高精度的电压传感器和电流传感器是获得准确校验结果的保证。
目前电能表现场校验中，一般采用小PT（电压互感器）或者电阻分压器等进行电压转换，将一次电压互感器的输出（100V/57.7V）转换为适合电能表的小电压信号。小PT和电阻分压器在测量电压时需要直接接入线路中，干扰线路的正常运行。在电流测量时，目前一般采用CT（电流互感器），CT也需要直接接入线路中。尽管目前有些校验方法采用钳形电流表实现，但是并未考虑校验中开口气隙产生的影响，导致校验结果准确度不高。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对目前电能表现场校验中传感器或者校验系统存在的不足，提供一种便携式电能表现场校验系统，用于在电能表现场校验中准确方便的获取所需的标准电压电流信号，进而对运行中的电能表进行校验。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种便携式电能表现场校验系统，包括信号采集单元，电压传感器与电流传感器均与信号采集单元电连接，将采集到的标准电压信号与标准电流信号传递至信号检测单元，被校验电能表向信号采集单元输出脉冲信号，信号采集单元与校验平台电连接，由校验平台将标准电压信号、标准电流信号与被校验电能表发出的脉冲信号进行对比，从而计算出被校验电能表的误差。
优选的，所述信号采集单元包括FPGA、第一A/D转换器、第二A/D转换器、电平转换模块、PCI接口，电压传感器和电流传感器分别与第一A/D转换器和第二A/D转换器电连接，然后与FPGA电连接，被校验电能表输出的脉冲信号通过电平转换模块后传递给FPGA；FPGA与校验平台之间采用PCI接口进行通讯。
优选的，所述电压传感器为开口式结构。
优选的，所述电压传感器包括低压电极、中压电极、高压电极，低压电极与中压电极构成低压臂电容，中压电极与高压电极构成高压臂电容，用于将一次电压导线中的电压信号转换为适合信号采集单元采集的小电压信号。
优选的，所述低压电极、中压电极、高压电极均由铝合金材料制成，低压电极与中压电极之间、中压电极与高压电极之间均由侧面板隔开，侧面板由环氧树脂材料制成，用于固定并隔离各电极。
优选的，所述低压电极与中压电极之间、中压电极与高压电极之间的介质为空气。
优选的，所述电流传感器为开口式结构。
优选的，所述电流传感器包括铁芯、测量线匝、补偿线匝，测量线匝缠绕于铁芯上，补偿线匝设于开口处。
优选的，所述测量线匝与补偿线匝均由直径为0.2mm的铜线绕制而成。
优选的，所述电平转换模块由OPA2227运算放大器构成，对被校验电能表的输出电能脉冲电平进行转换。
本实用新型涉及一种便携式电能表现场校验系统，有益效果如下：
1、电压传感器包含低压臂电容和高压臂电容，两电容分别由两个电极及其中的空气电介质构成，这种电容结构简单、制造方便。
2、电压传感器设计为开口式结构，由两个半环状的电容分压器构成，测量时直接夹在被测导线上即可，校验时不会干扰线路或者电网的正常运行，提高了现场操作的方便性。
3、电流传感器包含测量线匝和补偿线匝等部分，补偿线匝的存在可以降低开口气隙引起的误差，提高了电流传感器的准确度。标准电流传感器为开口式结构，测量时直接夹在被测一次电流导线上即可，操作简单方便。
4、本实用新型一种便携式电能表现场校验系统，具有体积小、重量轻、测量精度高、绝缘简单方便的特点，校验时无需与被测线路接触，可直接对运行中的电能表进行校验。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型信息采集单元的结构框图；
图3为本实用新型电压传感器的结构示意图；
图4为本实用新型电压传感器的立体结构示意图；
图5为本实用新型电流传感器的结构示意图；
图中：低压电极1、中压电极2、高压电极3、侧面板4、一次导线5、铁芯6、测量线匝7、补偿线匝8。
具体实施方式
如图1所示，一种便携式电能表现场校验系统，包括信号采集单元，电压传感器与电流传感器均与信号采集单元电连接，将采集到的标准电压信号与标准电流信号传递至信号检测单元，被校验电能表向信号采集单元输出脉冲信号，信号采集单元与校验平台电连接，由校验平台将标准电压信号、标准电流信号与被校验电能表发出的脉冲信号进行对比，从而计算出被校验电能表的误差。
所述的校验平台由工控机构成，其上安装Labview软件，基于Labview编写相应的校验软件。校验平台用于计算标准电能量和被校验电能表的电能量，分析并记录被校验电能表的误差。
如图2所示，所述信号采集单元包括FPGA、第一A/D转换器、第二A/D转换器、电平转换模块、PCI接口，FPGA为现场可编程门阵列，电压传感器和电流传感器分别与第一A/D转换器和第二A/D转换器电连接，然后与FPGA电连接，被校验电能表输出的脉冲信号通过电平转换模块后传递给FPGA；FPGA与校验平台之间采用PCI接口进行通讯。信号采集单元为一个PCI接口的板卡，可直接插入工控机的PCI插槽上。
如图3所示，所述电压传感器为开口式结构。从而可以在不干扰电力设备正常运行的情况下，直接获取一次电压信号，提高了现场操作的方便性。
所述电压传感器包括低压电极1、中压电极2、高压电极3，低压电极1与中压电极2构成低压臂电容，中压电极2与高压电极3构成高压臂电容，用于将一次电压导线5中的电压信号转换为适合信号采集单元采集的小电压信号。电压传感器额定输出为4V。
如图4所示，所述低压电极1、中压电极2、高压电极3均由铝合金材料制成，低压电极1与中压电极2之间、中压电极2与高压电极3之间均由侧面板4隔开，侧面板4由环氧树脂材料制成，用于固定并隔离各电极。
所述低压电极1与中压电极2之间、中压电极2与高压电极3之间的介质为空气。空气作为电介质，与电极构成相应的电容。
如图5所示，所述电流传感器为开口式结构。测量时直接夹在被测一次导线5上即可，从而可以在不干扰电力设备正常运行的情况下，直接获取一次电流信号，提高了现场操作的方便性。
所述电流传感器包括铁芯6、测量线匝7、补偿线匝8，测量线匝7缠绕于铁芯6上，补偿线匝设于开口处，校验时可能因闭合不紧密而存在开口气隙，导致测试结果产生误差。补偿线匝的存在可降低开口气隙存在的误差，提高校验结果的准确度。
所述测量线匝7与补偿线匝8均由直径为0.2mm的铜线绕制而成。
所述电平转换模块由OPA2227运算放大器构成，对被校验电能表的输出电能脉冲电平进行转换，转换成适合FPGA的I/O端口接收的电平值。
采用上述结构，本实用新型提供一种便携式电能表现场校验系统，其电压传感器和电流传感器均采用开口式结构，从而可以在不干扰电力系统正常运行的情况下，对运行中的电能表进行准确的校验。电压传感器采用环形金属电极和空气电介质构成的电容分压器实现，结构简单可靠。标准电流传感器采用补偿线匝的设计方式，提高了现场电流测量的准确度。该校验系统具有体积小、重量轻、测量精度高、频带宽、绝缘简单方便的特点，校验时无需与被测线路接触，也不会干扰其他电力设备的正常运行，更无需被校验电能表退出运行，提高了电能表现场校验的方便性。
Claims (10)
1.一种便携式电能表现场校验系统，包括信号采集单元，其特征在于：电压传感器与电流传感器均与信号采集单元电连接，将采集到的标准电压信号与标准电流信号传递至信号检测单元，被校验电能表向信号采集单元输出脉冲信号，信号采集单元与校验平台电连接，由校验平台将标准电压信号、标准电流信号与被校验电能表发出的脉冲信号进行对比，从而计算出被校验电能表的误差。
2.根据权利要求1所述一种便携式电能表现场校验系统，其特征在于：所述信号采集单元包括FPGA、第一A/D转换器、第二A/D转换器、电平转换模块、PCI接口，电压传感器和电流传感器分别与第一A/D转换器和第二A/D转换器电连接，然后与FPGA电连接，被校验电能表输出的脉冲信号通过电平转换模块后传递给FPGA；FPGA与校验平台之间采用PCI接口进行通讯。
3.根据权利要求1所述一种便携式电能表现场校验系统，其特征在于：所述电压传感器为开口式结构。
4.根据权利要求3所述一种便携式电能表现场校验系统，其特征在于：所述电压传感器包括低压电极（1）、中压电极（2）、高压电极（3），低压电极（1）与中压电极（2）构成低压臂电容，中压电极（2）与高压电极（3）构成高压臂电容，用于将一次电压导线（5）中的电压信号转换为适合信号采集单元采集的小电压信号。
5.根据权利要求4所述一种便携式电能表现场校验系统，其特征在于：所述低压电极（1）、中压电极（2）、高压电极（3）均由铝合金材料制成，低压电极（1）与中压电极（2）之间、中压电极（2）与高压电极（3）之间均由侧面板（4）隔开，侧面板（4）由环氧树脂材料制成，用于固定并隔离各电极。
6.根据权利要求4或5所述一种便携式电能表现场校验系统，其特征在于：所述低压电极（1）与中压电极（2）之间、中压电极（2）与高压电极（3）之间的介质为空气。
7.根据权利要求1所述一种便携式电能表现场校验系统，其特征在于：所述电流传感器为开口式结构。
8.根据权利要求7所述一种便携式电能表现场校验系统，其特征在于：所述电流传感器包括铁芯（6）、测量线匝（7）、补偿线匝（8），测量线匝（7）缠绕于铁芯（6）上，补偿线匝设于开口处。
9.根据权利要求8所述一种便携式电能表现场校验系统，其特征在于：所述测量线匝（7）与补偿线匝（8）均由直径为0.2mm的铜线绕制而成。
10.根据权利要求2所述一种便携式电能表现场校验系统，其特征在于：所述电平转换模块由OPA2227运算放大器构成，对被校验电能表的输出电能脉冲电平进行转换。
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| CN112946556A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-06-11 | 山东计保电气有限公司 | 电能计量准确性现场校准仪及方法 |
| CN112986896A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | 南方电网数字电网研究院有限公司 | 基于图形化编程的电能表测试系统、方法和装置 |
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