[发明专利]多功能一体化高压计量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于10kV高压供电线路的电能计量装置，属计量技术领域。

背景技术

目前，10kV线路计量装置一般由2台（或3台）10kV电磁式电压互感器、2台（或3台）10kV电磁式电流互感器、一块电子式三相电能表、“费控”装置、10kV开关及其电动操作机构组成，各部件分体安装，松散组合在一起。10kV电磁式电压互感器将10kV高电压转换为100V的低电压输出，10kV电磁式电流互感器将10kV电压等级的大电流转换为低压5A的电流输出。电压互感器输出的100V电压接入三相电能表后，一路经分压网络进行二次降压后送人电能计量单元，另一路经隔离变压器后送人电能表的电源模块，为电能表提供工作电源。电流互感器输出的5A电流信号接入三相电能表后，经内置的电磁式小型电流互感器转换为mA级的电流信号传送给电能计量单元。电压互感器输出的100V电压接入“费控”装置后，一路经分压网络进行二次降压后传送给“费控”功能处理单元；另一路经隔离变压器后传送给“费控”装置的电源模块，为“费控”装置提供工作电源。电流互感器输出的5A电流信号接入“费控”装置后，经内置的电磁式小型电流互感器转换为mA级的电流信号传送给“费控”功能处理单元。这种高压电能计量装置存在以下不足：

由于电能表和“费控”装置分体安装，导致部分功能器件重复设置，增加了计量装置的制造成本，而且装置体积较大，通常需要一个专门的仪表箱，安装时外挂在开关柜/箱上。

为了治理谐波污染，要求计量设备能分辨谐波源用户并按下述方法计费：对于谐波源用户，计费总电能为基波电能加上其产生的谐波电能；对于非谐波源的用户，计费总电能为基波电能减去吸收的谐波电能。由于现有的高压计量设备采用同一通道测量基波和谐波，而谐波分量相对基波要小的多，因而谐波信号的信噪比很低，无法区别对待而实现高精准测量。

电磁式电流互感器采用铁芯材料，当被测电流含有直流分量时，二次输出端容易饱和，直流分量引入的剩磁将带来计量误差。只要用户的负载中含有电力电子产品，或者用户人为在用电回路中加入整流电路，就可以使电能表少计电能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种多功能一体化高压计量装置，以减小计量装置的体积，提高计量精度，降低安装难度。

本发明的问题是以下述技术方案实现的：

一种多功能一体化高压计量装置，构成中包括三相电压互感器、三相电流互感器、计量控制电路和由电动操作机构控制的高压开关，所述三相电压互感器和三相电流互感器分别采集高压供电线路的电压和电流信号，它们输出的计量信号接计量控制电路的信号输入端，所述高压开关串联于高压供电线路中，其电动操作机构的控制端接计量控制电路的控制信号输出端。

上述多功能一体化高压计量装置，所述计量控制电路包括信号调理电路、自适应带通滤波器组、采样保持电路、模数转换电路、计费微处理器、功率脉冲输出电路、费控微处理器、通信电路和继电器，所述信号调理电路包括电阻分压网络和可编程增益放大器，所述电阻分压网络的输入端接电压互感器的输出端，所述可编程增益放大器的输入端接电流互感器的输出端，信号调理电路的信号输出端依次经自适应带通滤波器组、采样保持电路、模数转换电路接计费微处理器的信号输入端口，所述功率脉冲输出电路的输入端接计费微处理器的有功功率输出端，输出端接校表仪器；所述费控微处理器通过通信接口与计费微处理器连接，通过通信电路与上位机通讯，并通过继电器控制高压开关的电动操作机构。

上述多功能一体化高压计量装置，所述自适应带通滤波器组包括基波带通滤波器、谐波带通滤波器和抗混叠滤波器，它们的输入端均接信号调理电路输出的待测信号，输出端依次经采样保持电路和模数转换电路的不同通道接计费微处理器，在谐波带通滤波器的输出端还设置有谐波可编程增益放大器。

上述多功能一体化高压计量装置，所述计量控制电路的构成中还包括锁相环电路，所述锁相环电路由鉴相器、低通环路滤波器、压控振荡器和分频电路组成，它们首尾相接成环形电路，所述鉴相器的输入端经施密特触发器接自适应带通滤波器组的输出端，压控振荡器的输出端接采样保持电路的采样脉冲信号输入端。

上述多功能一体化高压计量装置，所述电流互感器采用无铁芯的空心线圈。

上述多功能一体化高压计量装置，所述电压互感器的副边线圈包括计量绕组和供电绕组，所述计量绕组输出的计量信号分成两路，一路接信号调理电路的电阻分压网络，一路接计量控制电路的电源模块的输入端，所述供电绕组的输出端为高压开关的电动操作机构供电。