本發(fā)明屬于一種高壓計量裝置，特別是一種新型的一體化高壓電能計量裝置，屬于電能表領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有高壓電能計量裝置由高壓電壓互感器、高壓電流互感器、電能計量裝置以及與之相連接的二次回路構(gòu)成，在運行中存在諸多缺陷：

1、互感器設(shè)計上所采用的傳統(tǒng)絕緣方法決定了互感器的體積很大，導(dǎo)致銅、鐵和絕緣材料的大量消耗。

2、電流互感器的誤差僅在低壓狀態(tài)下進行測試和檢定，并未在高電壓條件下進行，因此電流互感器在高壓運行狀態(tài)下的真實誤差特性并不能確定。

3、在進行投運前檢驗和定期輪檢時，需對每臺互感器、二次壓降和電能計量裝置測量，根據(jù)每個部件的準(zhǔn)確度通過綜合誤差計算公式來推算整體計量準(zhǔn)確度，并不能直接提供一個整體誤差數(shù)據(jù)。

4、傳統(tǒng)高壓電能計量裝置在實際應(yīng)用中具有局限性和固有缺陷，對于復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境難以適應(yīng)，使得節(jié)點的配電網(wǎng)電量信息無法有效獲知。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型的一體化高壓電能計量裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是通過這樣的技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種新型的一體化高壓電能計量裝置，包括如下三部分：a相電能計量單元，c相電能計量單元和電能綜合單元(位于b相)。其特征是所述a相和c相上均安裝有低功耗電流互感器和高壓單相電能計量單元。高壓單相電能計量單元完成的電能計量數(shù)據(jù)通過光纖傳送給b相電能綜合單元，b相電能綜合單元存儲各類電量信息，并通過光纖隔離傳送至低壓設(shè)備，顯示數(shù)據(jù)信息。a相電位直接放置電流計量。電流采樣信號直接進入a相電位的計量模塊。電壓采樣信號由橫跨在相間的分壓電容獲得，分壓臂低側(cè)cl以a相為基準(zhǔn)電位。cl上取得的電壓直接傳送至a相計量模塊，在a相計量模塊中計算出相乘的結(jié)果。該結(jié)果通過光纖傳遞至b相主控模塊。c相計量模塊與a相原理相同。電能計量單元采用專用芯片ad7753可以自動測量單相電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能累加、無功電能累加等參數(shù)，并且可以通過設(shè)置內(nèi)部專用寄存器進行相位及誤差補償，得到準(zhǔn)確的測試結(jié)果，測試結(jié)果保存在eeprom中，cpu采用stm32，主要完成對ad7753的控制以及與電能綜合單元間的數(shù)據(jù)通信，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的時段實現(xiàn)分時收費功能。a相電能計量單元的工作電源，當(dāng)系統(tǒng)電壓在20％范圍內(nèi)變化時，相間高壓經(jīng)電容分壓，由穩(wěn)壓管d1將電壓限制在200v左右，為防止電流過大而損壞穩(wěn)壓管，在正常情況下電容器ch將最大電流限制在15ma，壓敏電阻zr1主要在系統(tǒng)遭受雷擊或操作過電壓時起保護作用。

上述的一體化高壓電能裝置，其中，電流互感器是將專業(yè)電能計量芯片將計量電路與信號傳感部分有機結(jié)合；高壓電能計量裝置采用非常規(guī)互感器技術(shù)將電能計量芯片電路安置在高壓側(cè)；高壓電能計量裝置是采用高壓一次側(cè)傳感取樣和二次計量電路相融合的整體式絕緣設(shè)計；高壓電能計量裝置是利用電子式互感器和電能計量裝置技術(shù)相結(jié)合研制的三相三線制；高壓電能計量裝置電流計量直接放置在a相電位；高壓電能計量裝置電能計量單元采用專用芯片ad7753；高壓電能計量裝置的工作電源由電容取流電路提供；高壓電能計量裝置電能計量單元與傳感器是一體化設(shè)計；高壓電能計量裝置電能綜合單元主控芯片是stm32。

本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的積極效果是：

本發(fā)明使高壓電能計量裝置結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，重量輕便，制造工藝簡化，不會產(chǎn)生鐵磁諧振，具有安全、可靠、節(jié)能、節(jié)材、計量準(zhǔn)確、防竊電性能好。同時，在計量準(zhǔn)確度和絕緣性能指標(biāo)等方面能夠達到高壓計量產(chǎn)品的技術(shù)要求。并且對提高供電高質(zhì)量與經(jīng)濟效益產(chǎn)生積極的作用。

附圖說明

附圖1是高壓電能計量裝置原理圖。

附圖2是高壓電能計量裝置電能計量單元原理框圖。

附圖3是電能綜合單元原理圖。

附圖4是高壓電能計量單元工作電源圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。

附圖1是高壓電能計量裝置原理圖。附圖2是高壓電能計量裝置電能計量單元原理框圖。附圖3是電能綜合單元原理圖。附圖4是高壓電能計量單元工作電源圖。如圖1所示，三相三線制高壓電能計量裝置利用電子式互感器和電能計量裝置技術(shù)相結(jié)合，包括如下三部分：a相電能計量單元，c相電能計量單元和電能綜合單元(位于b相)。a相和c相上均安裝有低功耗電流互感器和高壓單相電能計量單元。高壓單相電能計量單元完成的電能計量數(shù)據(jù)通過光纖傳送給b相電能綜合單元，而b相電能綜合單元存儲各類電量信息，并通過光纖隔離傳送至低壓設(shè)備，顯示數(shù)據(jù)信息。其中，電流互感器是將專業(yè)電能計量芯片將計量電路與信號傳感部分有機結(jié)合，實現(xiàn)了高壓側(cè)計算電能、諧波分析、測量精度高、抄表方便，輔助測量功能，不受安裝位置影響，防竊電功能；同時還可以通過設(shè)備的串行口與計算機進行數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。采用非常規(guī)互感器技術(shù)將電能計量芯片電路安置在高壓側(cè)，實現(xiàn)了小型化的高壓側(cè)電能量直接計量。采用高壓一次側(cè)傳感取樣和二次計量電路相融合的整體式絕緣設(shè)計，避免了傳統(tǒng)互感器必須面對的一次二次絕緣問題。

如圖2所示，電能計量單元采用專用芯片ad7753可以自動測量單相電壓、電流、有功功率、無功功率、有功電能累加、無功電能累加等參數(shù)，并且可以通過設(shè)置內(nèi)部專用寄存器進行相位及誤差補償，得到準(zhǔn)確的測試結(jié)果，測試結(jié)果保存在eeprom中，cpu采用stm32，主要完成對ad7753的控制以及與電能綜合單元間的數(shù)據(jù)通信。電能計量單元與傳感器的一體化設(shè)計，改變了電能計量裝置的傳統(tǒng)連結(jié)方式，實現(xiàn)了把傳感器輸出的電流、電壓信號，按照計量模塊輸入要求，直接處理成可直接應(yīng)用的弱信號，減少了標(biāo)準(zhǔn)電壓信號的二次轉(zhuǎn)換，取消了標(biāo)準(zhǔn)電流信號接口的錳銅分流電阻。

如圖3所示，電能綜合單元通過通信接收到位于a相和c相電能計量單元的電量信息，并進行處理得到綜合的有功功率、無功功率、有功電能、無功電能等，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置的時段實現(xiàn)分時收費功能。主控芯片stm32根據(jù)設(shè)定的電能常數(shù)和接收到的電能計量單元的數(shù)據(jù)輸出有功和無功功率脈沖并實現(xiàn)遠程抄表現(xiàn)場調(diào)試和信息對用戶開放的功能。

如圖4所示，關(guān)于a相電能計量單元的工作電源，當(dāng)系統(tǒng)電壓在20％范圍內(nèi)變化時，相間高壓經(jīng)電容分壓，由穩(wěn)壓管d1將電壓限制在200v左右。為防止電流過大而損壞穩(wěn)壓管，在正常情況下電容器ch將最大電流限制在15ma，壓敏電阻zr1主要在系統(tǒng)遭受雷擊或操作過電壓時起保護作用。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種新型的一體化高壓電能計量裝置，屬于電能表領(lǐng)域。包括如下三部分：A相電能計量單元，C相電能計量單元和電能綜合單元(位于B相)。該裝置將計量集成電路等電位懸浮在高壓側(cè)，采用芯片AD7753作為電能計量單元的核心進行整體計量，減少了計量環(huán)節(jié)的誤差；利用STM32作為主控CPU，使裝置重量大大減輕，具備低功耗、節(jié)約資源、易安裝、信息化高的特點。高壓電能計量裝置作為一個新型高壓計量產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)緊湊，制造工藝簡化，不會產(chǎn)生鐵磁諧振，具有安全、可靠、節(jié)能、節(jié)材、計量準(zhǔn)確、防竊電性能好等優(yōu)點。在計量準(zhǔn)確度和絕緣性能指標(biāo)等方面，能夠達到高壓計量產(chǎn)品的技術(shù)要求。

技術(shù)研發(fā)人員：張愛祥;張松;宋士瞻;王傳勇;張健;王坤
受保護的技術(shù)使用者：國網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司;青島大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.01
技術(shù)公布日：2017.08.29