專利名稱：一種三相供電計量監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種三相供電計量監(jiān)測儀，屬于三相供電計量監(jiān)測和防竊電技術(shù)領(lǐng)域。三相電的監(jiān)測與計量，已有技術(shù)一般采用單功能儀表。電流、電壓分別用電流表、電壓表測量；功率用有功功率表和無功功率表測量；功率因素用功率因素表或相位計測量；電能用電能(度)表計量；失壓(電壓源斷開)用失壓計監(jiān)測。上述各種儀表除電能表外，均無記憶功能，更無綜合分析能力。至于現(xiàn)有的反竊電裝置，一般均由竊電現(xiàn)象檢測和拉閘停電兩部分技術(shù)組成。這類反竊電裝置對竊電行為的處置可謂理所應(yīng)當(dāng)，但實施中尚有某些問題，例如，有些生產(chǎn)過程(如煉鋼)和操作(如醫(yī)院手術(shù))是不許中斷的，如不予先通知就突然停電，有可能造成經(jīng)濟和人身安全方面的嚴(yán)重?fù)p害；若由于裝置失靈而誤停電，則更不堪設(shè)想。
本實用新型的目的是為克服上述已有技術(shù)的缺陷，提供一種綜合性的三相供電計量監(jiān)測儀，它可同時測量電流、電壓、有功功率、電流對電壓的相位差，能記錄電流、電壓、有功功率及負(fù)荷平衡狀態(tài)等的異常變化，能捕捉利用計量回路不正確接線進行竊電的行為。
本實用新型由微處理器1，存儲器2，實時時鐘電路3，本地電壓互感器4_1、4_2、4_3，本地電流互感器5_1、5_2、5_3，模擬開關(guān)6，放大電路7_1、7_2，A/D變換器8_1、8_2，整形電路9_1、9_2等組成一個置于監(jiān)測現(xiàn)場的裝置；作為一個完整的系統(tǒng)，還包括掌上電腦(俗稱抄表機)和微機，掌上電腦和微機可為多臺現(xiàn)場監(jiān)測裝置服務(wù)。
本地電壓互感器將電網(wǎng)傳來的三相電壓作進一步的變換，本地電流互感器將三相負(fù)載電流作進一步的變換。模擬開關(guān)6用來選通某個電壓互感器的電壓信號和與之對應(yīng)的電流互感器的電流信號。電壓信號與電流信號分別放大后在微處理器控制下經(jīng)A/D變換器分別轉(zhuǎn)換成離散的樣本信號，然后計算出電壓有效值，電流有效值和有功功率。放大后的電壓信號與電流信號又分別整形成二個方波信號，然后由微處理器測出它們前(或后)沿的時間差，從而獲得電流對電壓的相位差。實時時鐘電路3提供實時時間，并定時觸發(fā)微處理器進行一次采樣過程，即對各組4_i和5_i(i＝1，2或3)完成一次采樣計算過程。
利用微處理器的強大功能，我們可以對采樣數(shù)據(jù)作必要的綜合分析，以更好地實現(xiàn)對三相用電過程的監(jiān)測與計量。
為此，我們可以定義若干異常情況，例如1.有功功率P異常1.1 P≤0把P≤0列為一種異常情況具有特別重要的意義。事實上，當(dāng)各相電壓電流均不為0時，有功功率P＞0，所以，此時若出現(xiàn)P≤0，則可以肯定計量回路接線錯了，這不是無意的技術(shù)錯誤，那就是蓄意的竊電行為了。我們將相繼兩次采樣算得的有功功率作比較，若有功功率由大于0到小于等于0的變化或由小于等于0到大于0的變化，就將此兩次采樣所得數(shù)據(jù)作為一條異常記錄存入存儲器。
1.2負(fù)荷變化過大對三相電用戶的額定容量劃分為幾個分區(qū)，各個分區(qū)內(nèi)各設(shè)定一個負(fù)荷變化限值。例如某三相電用戶的額定容量為1000KVA，將其劃分為三個分區(qū)第一分區(qū)0～300KVA，第二分區(qū)300KVA～600KVA，第三個分區(qū)600KVA～1000KVA。在第一分區(qū)可設(shè)定負(fù)荷變化限值為50KVA；第二分區(qū)負(fù)荷變化限值可設(shè)定為100KVA；第三分區(qū)負(fù)荷變化限值為200KVA。上述分區(qū)與負(fù)荷變化限定值只為舉例，實際上可由用戶按需設(shè)定。由于對三相電的采樣是定時進行的，我們可以將本次測得有功功率與上次測得有功功率作比較，當(dāng)其變化超過限值時，就將本次與上次的采樣時間和采樣數(shù)據(jù)作為記錄存入存儲器。
這樣，我們就可以通過記錄得知用戶負(fù)荷隨時間的分布規(guī)律，給供電部門提供調(diào)度電力的依據(jù)。
2.三相電壓異常2.1各相(或線)電壓有為0時。
2.2各相(或線)電壓超過額定值±10％時。
3.三相電流異常3.1各相電流有為0時。
3.2各相電流彼此之差與其中最大者之比超過設(shè)定限值時。
4.功率因素角異常各相功率因素角相差超過設(shè)定限值即相位不平衡時。
將本次采樣的結(jié)果與上次采樣的結(jié)果相比較，當(dāng)電壓或電流或功率因素角從正常到異常，或者相反由異常到正常時，就把采樣時間和采樣數(shù)據(jù)作為一條記錄存放在存儲器中。
這樣，從分析記錄我們又可得知三相電壓何時失壓，何時恢復(fù)；何時超過額定值之±10％，又何時恢復(fù)正常。三相負(fù)荷何時失去平衡又何時恢復(fù)平衡。
掌上電腦用來校準(zhǔn)實時時鐘，進行初始化設(shè)定(如額定容量內(nèi)的分區(qū)及各分區(qū)內(nèi)功率變化限定值的設(shè)定、相位不平衡度的設(shè)定等)，抄錄存儲器內(nèi)的記錄并轉(zhuǎn)輸給微機。
微機中數(shù)據(jù)管理軟件可對抄表機轉(zhuǎn)輸來的若干臺監(jiān)測儀數(shù)據(jù)分別建庫并進行綜合處理，打印數(shù)據(jù)分析報告。在具有遠(yuǎn)距離傳輸條件下，可以不要抄表機而由微機直接控制多臺監(jiān)測儀。
本實用新型采用了計算機技術(shù)，一臺監(jiān)測儀具有現(xiàn)有技術(shù)的多臺儀表所具有的功能，可同時測量三相電壓、三相負(fù)載電流、有功功率、各相功率因素角；還具有記憶和綜合分析功能；可記錄利用計量回路不正確接法的手段進行竊電的行為和發(fā)生時間，供電部門可根據(jù)此信息進行突然檢查，捕捉竊電行為，經(jīng)查證后再予適當(dāng)處置，這比強行停電更為合情合理；可給出三相負(fù)荷隨時間的分布規(guī)律，何時為用電高峰，何時為低谷，供電部門據(jù)此可合理調(diào)度電力；可給出三相負(fù)載的平衡狀況，以便更合理地分配三相負(fù)載，并采取有效的無功補償措施，以大大減少線路損失。


圖1是三相供電計量監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)框圖。
其中1是微處理器，2是存儲器，3是實時時鐘電路，4_1、4_2、4_3是本地電壓互感器，5_1、5_2、5_3是本地電流互感器，
6是模擬開關(guān)， 7_1、7_2是放大電路，8_1、8_2是A/D變換器，9_1、9_2是整形電路，10是掌上電腦， 11是微機。
圖2是三相四線制輸入回路接法。
其中PTi即圖1中的本地電壓互感器4_i(i＝1、2、3)，CTi即圖1中的電流互感器5_i(i＝1、2、3)，4052即圖1中的模擬開關(guān)6。
圖3是三相三線制輸入回路接法。
其中PTi即圖1中的本地電壓互感器4_i(i＝1、3)，CTi即圖1中的電流互感器5_i(i＝1、3)，4052即圖1中的模擬開關(guān)6。
實施例1按本實用新型的技術(shù)特征，本實施例具體說明一種用于三相四線制的供電計量監(jiān)測儀。
微處理器1采用16位單片機8797BH，它內(nèi)含8K EPROM，一個具有8個通道的10位A/D變換器。電壓信號經(jīng)放大電路7_1后送8797BH的腳6(ACH0)，電流信號經(jīng)放大電路7_2后送8797BH的腳5(ACH1)。ACH0與ACH1是8797BH中A/D變換器的A/D通道0與A/D通道1，當(dāng)然也可利用別的A/D通道。
電壓信號經(jīng)整形電路9_1后成為方波，送入8797BH的腳25(HSI.1)，電流信號經(jīng)整形電路9_2后成為另一個方波，送入8797BH的腳26(HSI.2)。HSI.1與HSI.2是8797BH的高速輸入器的兩個輸入腳，利用8797BH的高速輸入器功能就可測出電流對電壓的相位差。
實時時鐘電路可采用可編程的實時時鐘芯片DS12887。掌上電腦可采用北京振中信達(dá)電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的THINPAD-600型漢字掌上型電腦。
對于相電壓為220V的三相四線制系統(tǒng)，本例的輸入回路接線見圖2。模擬開關(guān)6可采用雙四選一模擬開關(guān)4052。A相電壓送本地電壓互感器PT1的初級，其次級輸出送4052的X0端；同樣B相電壓經(jīng)本地電壓互感器PT2變換后送4052的X1端；C相電壓經(jīng)本地電壓互感器PT3變換后送到4052的X2端。PT1、PT2、PT3的變比為220V/3V。通常三相負(fù)載電流經(jīng)一定變比(例如50A/5A)的電流互感器送出。本地電流互感器CT1、CT2、CT3其變比為5A/0.01A，它們的初級分別接收A相電流，B相電流和C相電流，它們的次級兩端接有300Ω電阻將變換后的電流信號轉(zhuǎn)換為0～3V電壓信號并分別送到4052的Y0、Y1、Y2端。4052的X3和Y3端接地。在單片機控制下，使模擬開關(guān)4052選通i(i＝0、1、2)通道，則Xi與X接通，Yi與Y接通，相電壓由X端輸出給放大電路7_1而對應(yīng)的相電流則從Y端輸出給放大電路7_2。
實施例2按本實用新型的技術(shù)特征，本例給出一種用于三相三線制的供電計量監(jiān)測儀。
本例與實施例1在硬件方面的區(qū)別僅在輸入回路不一樣。三相三線制輸入回路的接法見圖3。在三相三線制中，電網(wǎng)線電壓通常由一定變比(例如10KV/100V)電壓互感器給出。同樣三相負(fù)載電流由一定變比(例如100A/5A)的兩個電流互感器給出。本地電壓互感器PT1、PT3的變比為100V/3V。PT1的次級按一定比例輸出線電壓UAB到4052的X0端，PT3的次級按一定比例輸出線電壓UCB到4052的X2端。本地電流互感器CT1、CT3的變比為50A/0.01A，它們的次級均并接300Ω電阻，以便將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。CT1的輸出接4052的Y0端，CT3的輸出接4052的Y2端。而4052的X1、X3、Y1、Y3各端均接地。選通4052的i(i＝0或2)通道時，則相應(yīng)的線電壓由4052的X端輸出到放大電路7_1，相應(yīng)的相電流經(jīng)Y端輸出到放大電路7_2。
權(quán)利要求1.一種三相供電計量監(jiān)測儀，其特征在于1.1有一個微處理器，配有存儲器；1.2用本地電壓互感器PTi(i＝1，2或3)將三相電網(wǎng)電壓互感器傳來的三相電壓作進一步的變換，用本地電流互感器CTi(i＝1，2或3)將電網(wǎng)傳來的三相負(fù)載電流作進一步的變換；1.3微處理器通過模擬開關(guān)選通某個電壓信號和與其相應(yīng)的電流信號；1.4電壓信號與電流信號分別放大后，在微處理器的控制下經(jīng)A/D變換器分別轉(zhuǎn)換成離散的樣本信號，然后計算出電壓有效值、電流有效值和有功功率；1.5整形電路將放大后的電流信號和電壓信號各自轉(zhuǎn)換成方波，然后由微處理器測出它們前(或后)沿的時間差，從而測得電流對電壓的相位差；1.6對電壓、電流、相位的采樣，由實時時鐘電路控制，定時進行，例如一分鐘進行一次。
2.按權(quán)利要求1所述的三相供電計量監(jiān)測儀，其特征在于所說的微處理器用8096系列單片機，所說的實時時鐘電路用DS12887。
3.按權(quán)利要求1或2所述的三相供電計量監(jiān)測儀其特征在于采用掌上電腦，掌上電腦經(jīng)串行口與微處理器通訊，對微處理器進行初始化設(shè)定、讀取實時數(shù)據(jù)、抄錄異常記錄，再將異常記錄傳輸給微機作進一步數(shù)據(jù)處理。
4.按權(quán)利要求1或2所述的三相供電計量監(jiān)測儀，其特征在于微處理器經(jīng)串行口直接與微機通訊。
專利摘要一種三相供電計量監(jiān)測儀,屬于三相供電計量監(jiān)測和防竊電技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型用電壓互感器和電流互感器分別對三相電壓和電流作適當(dāng)變換。微處理器控制模擬開關(guān)以選通某個電壓和與之相應(yīng)的電流信號。電壓與電流信號分別放大后經(jīng)A/D變換器轉(zhuǎn)換成離散的樣本信號,然后由微處理器計算出電壓有效值電流有效值和有功功率。放大后的電壓與電流信號分別整形成兩個方波,然后由微處理器測出它們前(或后)沿的時間差,從而獲得電流對電壓的相位差。時間基準(zhǔn)由實時時鐘電路提供。本實用新型采用計算機技術(shù),具有已有技術(shù)的多臺儀表所具有的功能,可同時測量三相電壓和電流的有效值,有功功率和各相功率因素角;還具有記憶和綜合分析功能,可記錄利用計量回路不正確接法的手段進行竊電的行為和發(fā)生時間,可給出三相負(fù)荷隨時間的分布規(guī)律和三相負(fù)荷的平衡狀況。
文檔編號G01R11/00GK2363286SQ9920017
公開日2000年2月9日 申請日期1999年1月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月8日
發(fā)明者徐勇, 李奕, 徐鈺崗, 曹建平 申請人:北京華奧電力設(shè)備有限公司