專利名稱：一種電能表半波整流試驗線路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電能測量，具體涉及一種能精確檢驗電能表在電流信 號為半波整流波形情況下電能測量誤差的試驗線路。
背景技術(shù)：
目前，由于電能具有方便傳輸和轉(zhuǎn)化等特出優(yōu)點，使得電能作為 動力或能源廣泛使用于工業(yè)、商業(yè)和民用領(lǐng)域等各行各業(yè)，而電能表
用于計量用戶使用的電量，是電能提供方(如供電公司)和用戶(如 居民)之間進(jìn)行貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)。
由于用戶負(fù)載千差萬別，產(chǎn)生的電流波形也千差萬別，所以，電 能表在各種電流波形情況下能否準(zhǔn)確測量，誤差是否在要求的范圍內(nèi)， 直接涉及供用雙方的利益，關(guān)系重大。
舉個例子來說，如果用戶串聯(lián)一個二極管給電爐盤通電，則電流 為半波整流波形(半周期正弦波)，此類現(xiàn)象出現(xiàn)的可能性非常大。所 以國家和國際標(biāo)準(zhǔn)都特別規(guī)定了要對電能表進(jìn)行半波整流試驗，即在 電流為半波整流波形(正半周期正弦波形，含有直流和偶次諧波)情 況下進(jìn)行電能測量誤差的試-驗。
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17215-2002/IEC61036:2000 (以下簡稱"國家標(biāo) 準(zhǔn)GB/T17215"),在其規(guī)范性附錄B之B.1章節(jié)中，給出了半波整流 試驗線路圖(如圖1所示)，注1到注5說明了使用條件，并給出了半 波整流波形(如圖2所示)。對照圖1分析國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17215推薦的半波整流試驗線路，可 以發(fā)現(xiàn)有以下幾點不足1、試驗中增加的損耗比較大，為了試驗一個 被試表在半波整流情況下的電能測量誤差，增加了相當(dāng)于被試表電流 線路損耗20多倍的損耗，除兩個電阻RB增加20倍損耗外，還包括一 個平衡阻抗和兩個整流二極管的損耗；2、操作比較繁瑣，因為被試表 的阻抗、最大電流lMAX有多種規(guī)格，需要準(zhǔn)備多組不同電流承受能力、 不同阻值的電阻RB; 3、測量準(zhǔn)確度低，兩個整流二極管的正向?qū)?壓降相差0.1V (伏)是很正常的，由此引入的誤差卻較大；4、 一次檢 -瞼一只，效率比較低。
下面通過一個具體的例子來說明上述不足到底有多大。
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17215中4.4.1.2電流線路一節(jié)規(guī)定，1級電能表 的每一電流線路在基本電流情況下的視在功率，最大為4VA (伏安)。
若某一款1級電能表的基本電流18為30A (安)、最大電流lMAX 為100A,每一電流線路的視在功率在ls時為2.7VA,是合乎規(guī)定的。 才姿照視在功率與線路阻抗、通過電流的平方成正比的規(guī)律，得到該款 表每一電流線路的視在功率在電流lMAX時為(100/30產(chǎn)2.7二30VA，在
電流IwiAx/^時為15VA,在電流lMAX/2時為7.5VA。
可見，按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17215推薦的半波整流試驗線路，試驗 上述該款表在半波整流情況下的電能測量誤差時，每一電流線路增加 了 20多倍的損耗，只算兩個電阻Re的損耗就有150W(瓦，=7.5*10*2， 單位用"瓦，，是因為電阻Rs是阻性負(fù)載，產(chǎn)生有功損耗)。如果該款 表是三相電能表，同時檢驗20只，增加的損耗將高達(dá)9千瓦 (=150*20*3,三相電流線^各)，以至于難以實施，所以一^:只針對一 個被試表進(jìn)行試驗，檢驗效率較低。該款電能表電流線路在電流為IwiAx/^時視在功率為15VA，端電
壓有效值為15/(IMAX/^"0.21V(IMAX》100A),峰值電壓為0,3V(雖
然被試表的測試電流的有效值是imax/2,但是其電流波形為Imax/^的
正半周，峰值電壓與通過整周期電流時的相同)。被試表與串聯(lián)電阻
Rs總的峰值電壓約為0.3* (1 + 10) =3.3V。如果整流二極管的正向?qū)?通壓降為0.7V,兩個整流二極管的壓降相差0.1 V，造成被試表支路、 平衡阻抗支路電流峰值差異比例約為0.1/(3.3+0.7) -2.5%,有效值
比例與峰值比例大體相當(dāng)，由于電能正比于有效值電流大小，所以兩 支路電能差異大約是2.5%。所以，用標(biāo)準(zhǔn)表所計整周期的電能折半來 檢驗被試表的電能誤差，其誤差將達(dá)到兩支路電能差異的 一 半即 1.25%,不能滿足精確檢驗的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是，如何提供一種電能表半波整流試 驗線路，可以精確檢驗被試表在電流為半波整流波形情況下的電能測 量準(zhǔn)確度，同時具有功耗低、檢驗效率高、操作簡單等優(yōu)點。
本發(fā)明技術(shù)問題這樣解決，構(gòu)建一種電能表半波整流試驗線路， 包括標(biāo)準(zhǔn)表，還包括交流恒流源、直流恒流源、隔直電容C1和被試表 支路，其中所述交流恒流源依次串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)表、隔直電容C1、被試表 支路構(gòu)成閉合環(huán)路；所述直流恒流源并聯(lián)在所述被試表支路兩端并這 樣工作直流恒流源輸出電流在所述^皮試表支^各上與所述交流恒流源 輸出電流疊加為半波整流波形。
按照本發(fā)明提供的電能表半波整流試驗線路，該試驗線路還包括 串在被試表支路上的電流傳感器及其連接的控制電路，所述控制電路的另 一端與直流恒流源的控制端連接，該電流傳感器及其連接的控制
電路這樣工作根據(jù)電流波形最小值是否為零自動調(diào)節(jié)直流恒流源輸
出電流使其在所述被試表支路上與所述交流恒流源輸出電流疊加為半 波整流波形。
按照本發(fā)明提供的電能表半波整流試驗線路，所述被試表支路是 一個被試表或若干個被試表的串聯(lián)組合，可以一次性檢驗多個表。
本發(fā)明提供的電能表半波整流試驗線路，較現(xiàn)有技術(shù)，能大大提 高檢驗被試表在電流為半波整流波形情況下電能測量誤差的準(zhǔn)確度， 滿足精確檢驗的要求，并且可以一次性檢驗多個表，具有功耗低、檢 驗效率高、操作簡單等優(yōu)點。


下面結(jié)合附圖和具體實施例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17215中采用的電能表半波整流試驗線路連 接示意圖2是半波整流波形示意圖3是本發(fā)明電能表半波整流試驗線路一連接示意圖； 圖4是本發(fā)明電能表半波整流試驗線路二連接示意圖。
具體實施例方式
下面按實施例一、二的順序，詳細(xì)介紹本發(fā)明的實施方法 (一)本發(fā)明實施例一
如圖3所示，本發(fā)明實施例一的一種半波整流試驗線路，其主要包括一個標(biāo)準(zhǔn)表、被試表支路、交流恒流源、直流恒流源、隔直電容
C1,其中交流恒流源依次串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)表、隔直電容C1、被試表支路構(gòu)
成閉合環(huán)路，直流恒流源并聯(lián)在一皮試表支3各兩端。
上述圖3所示，所述被試表支路可以是一個被試表，也可以是若 干個被試表的串聯(lián)組合。
下面介紹實施例 一 的 一種半波整流試驗線路的工作原理。
國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17215,在其規(guī)范性附錄B之B.1章節(jié)中，給出了 半波整流波形國際(如圖2),在前半周為正弦波形，后半周為0。圖 中波形峰值標(biāo)注為1,對應(yīng)實際電流峰值的100%,該波形的直流分量 為1/tt( =0.318， tt為圓周率)。若電流峰值為lp,則其有效值為lp/2, 直流分量為0.318Ip。
交流恒流源產(chǎn)生交流恒定電流，該交流恒定電流是國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T17215 (如圖2)所示的波形減去直流分量后所得的交流分量， 該交流分量依次通過標(biāo)準(zhǔn)表、隔直電容C1、 一皮試表支^各，由于直流恒 流源對交流電流呈現(xiàn)高阻抗，所以通過纟皮試表支^各的交流電流不會凈皮 分流。同時，直流恒流源產(chǎn)生的電流為國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17215 (如圖2) 所示波形的直流分量，方向是流進(jìn)隔直電容C1、被試表支路的連接點， 由于隔直電容C1的隔直作用，它僅流過被試表支路。根據(jù)疊加原理， 通過凈皮試表支路上的電流為交流分量加上直流分量，波形和國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T17215 (如圖2)所示一致。而且，標(biāo)準(zhǔn)表僅通過交流分量。
電能是電壓、電流的乘積對時間的積分，交流電壓、交流電流的 乘積可以積分出電能，交流電壓、直流電流的乘積積分出的電能為0， 通過^皮試表的電流僅交流分量對電能有貢獻(xiàn)。
因為通過標(biāo)準(zhǔn)表、^t試表支if各的電流交流分量一致，所施加的交 流電壓也一致，所以標(biāo)準(zhǔn)表、 一皮試表支^各上^皮試表測量的電能完全相同，可以用標(biāo)準(zhǔn)表對被試表進(jìn)行高準(zhǔn)確度的試-瞼。 下面計算直流恒流源需要提供的直流功率。
設(shè)被試表電流線路阻抗的模為ZL,電流線路損耗為電流有效值的
平方和阻抗的乘積，即lp/2*lp/2*ZL (=0.25lp*lp*ZL),兩端的峰值電 壓為lp*ZL,直流恒流源需要輸出的功率為直流分量和其兩端峰值電壓 的乘積，即0.318lp*lp*ZL,是被試表支路電流線路損耗的1.27(=4/tt)倍。
可見，本發(fā)明的試驗線路為試驗需要額外增加的損耗是被試表支 路電流線路損耗的1.27倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17215推薦方案 的20多倍。如果是舉例中的電能表型號，同時校驗20只三相電能表， 增加的總損耗為571.5 (=7.5*1.27*20*3,三相電流線路)，可以實施， 檢驗效率得以大幅度提高。
(二)本發(fā)明實施例二
如圖4所示，本發(fā)明的實施例二的一種半波整流試驗線路，在實 施例一的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)，較實施例一增加了一個串在被試表支路 上可以;險測交直流電流的電流傳感器41和一個控制電路42,所述電 流傳感器41輸入端IN+、 IN-串聯(lián)被試表支路上的被試表之后，并聯(lián)在 直流恒流源兩輸出端DC+、 DC-之間，電流傳感器41輸入端IN+與直 流恒流源兩輸出端DC+相連，所述控制電路42設(shè)置在電流傳感器41 的輸出端OUT、直流恒流源的控制端CON之間。
上述圖4所示的一種電能表半波整流試驗線路，所述^f皮試表支路 可以是一個被試表，也可以是若千個被試表的串聯(lián)組合。
綜合言之，相比于實施例一，實施例二增加了自動控制環(huán)節(jié)。交 流恒流源、直流恒流源是獨立控制的。交流恒流源輸出半波整流波形的交流分量后，電流傳感器41測量通過被試表支路的電流，輸出到控
制器42;控制器42判斷該電流波形的最小值是否為0,通過CON端 調(diào)節(jié)直流恒流源的輸出電流波形的最小值若小于0則增加直流恒流 源的輸出，若大于0則減小直流恒流源的輸出，直到該電流波形的最 小值等于0才停止調(diào)節(jié)，使被試表支路通過的電流為半波整流波形。 這樣可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，不需要人為調(diào)整。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所 做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1、一種電能表半波整流試驗線路，包括標(biāo)準(zhǔn)表，其特征在于，還包括交流恒流源、直流恒流源、隔直電容(C1)和被試表支路，其中所述交流恒流源依次串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)表、隔直電容(C1)、被試表支路構(gòu)成閉合環(huán)路；所述直流恒流源并聯(lián)在所述被試表支路兩端并這樣工作直流恒流源輸出電流在所述被試表支路上與所述交流恒流源輸出電流疊加為半波整流波形。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述電能表半波整流試驗線路，其特征在于， 所述被試表支路是一個或多個被試表的串聯(lián)組合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述電能表半波整流試驗線路，其特征在于， 該試驗線路還包括串在被試表支路上的電流傳感器(41 )及其連接的控 制電路(42),所述控制電路的另一端與直流恒流源的控制端連接，該電 流傳感器及其連接的控制電路這樣工作根據(jù)電流波形最小值是否為 零自動調(diào)節(jié)直流恒流源輸出電流使其在所述被試表支路上與所述交流 恒流源輸出電流疊加為半波整流波形。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述電能表半波整流試驗線路，其特征在于， 所述被試表支路是一個或多個被試表和所述電流傳感器(41)的串聯(lián)組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電能表半波整流試驗線路，包括標(biāo)準(zhǔn)表，還包括交流恒流源、直流恒流源、隔直電容(C1)和被試表支路，其中所述交流恒流源依次串聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)表、隔直電容(C1)、被試表支路構(gòu)成閉合環(huán)路；所述直流恒流源并聯(lián)在所述被試表支路兩端并這樣工作直流恒流源輸出電流在所述被試表支路上與所述交流恒流源輸出電流疊加為半波整流波形。這種線路能大大提高檢驗被試表在電流為半波整流波形情況下電能測量誤差的準(zhǔn)確度滿足精確檢驗的要求，并且可以一次性檢驗多個表，具有功耗低、檢驗效率高、操作簡單等優(yōu)點。
文檔編號G01R35/04GK101533082SQ20091010662
公開日2009年9月16日 申請日期2009年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月10日
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