[实用新型]基于全数字化技术实现的电能采集零压降光纤传输装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电能计量电气回路中的电压信号传输技术，特别是涉及一种基于全数字化技术实现的电能采集零压降光纤传输装置。

背景技术

高压电力线路的电能计量，必须通过PT将高电压按精确的比例降至低压，再送电能表进行测量。通常情况下，PT与电能表的距离为几十至数百米，二者通过二次线路连接。而二次线路电缆存在一定的电阻，线路上的保险、控制开关刀闸和线路接头等也具有一定的接触电阻，因此，当PT负载电流通过二次回路时，将在这些电阻上产生压降。在一些变电站，继电保护装置、自动装置及其他监测仪表与电能表共用一个PT绕组，由此将产生更大的二次线压降。PT二次线压降致使电能表所测量的电压低于PT输出端口的电压，产生测量误差。这一负误差造成的电能量漏计致使发、供电企业每年产生上千万元的经济损失，成为供电企业亟待解决的技术问题。

针对PT二次输出的模拟电压信号传输过程中存在的电压降，国内外提出了很多方法，典型的有：加粗电压互器感二次连接导线的截面、减小二次连接导线的长度，以及减小各接点接触电阻；将电度表调快；装设电度表的专用二次回路采用专用计量回路；采用电压误差补偿器来补偿二次导线压降引起的比差和角差等，但上述方法都不同程度的存在缺陷，以至于长期以来，该问题没有得到很好的解决。

近年来也有文献表明可采用在PT二次电压的输出端就地将其数字化，并转换为光信号，通过光缆传输至控制室，在控制室还原成模拟信号，输入电能表，从而达到完全消除信号传输过程中电压降，大大提高整套电能计量装置准确度的目的。因此这种装置也被叫做零压降光纤传输装置或者零压降数字光电计量装置。如图1所示。

位于PT端子箱内的发射端将电压互感器二次输出电压信号转换成数字光脉冲信号后经光缆传输至接收装置，位于控制室内的接收端将数字脉冲光信号转换成电压信号再输出至电能表。所述的发射端由调理电路、模/数变换电路、电光变换电路组成，接收端由光电变换电路、数/模变换电路、放大输出电路组成。

但是这种方法在将PT二次端电压数字化的过程中，不可避免的会产生相位偏移，即一次电压的采样时间通常与二次电压信号模数转换器（不论是采用A/D或者别的模数转换器件）的采样时间不完全一致，原因往往是传输装置中的模拟元件（如信号调理电路中A/D转换前的抗混叠滤波器）产生相位偏移，或是一次电压信息到达A/D转换器之前的延时等。

一般这种延时在频域内表现为上述电压信号传输装置的相位差滞后一次电压波形的实际相位且超出限值。因此必须采取措施来消除这种由于延时引起的相位误差。消除误差的方法一般是采用在控制室将数字信号还原成模拟信号后，再采用模拟电路构成的移相器来进行相位误差的调整，以准确还原一次电压信号的相位。一般是在图1中的接收端中将信号从数字量转换成模拟量后，即数模转换之后的模拟信号放大输出环节实现。

由于这种电能采集零压降光纤传输装置的整体准确度等级为0.05级，其相应的相位误差不能超出±2分，因此，采用上述模拟电路构成的移相器很难达到要求，且在长期运行过程中，由于运行环境温度、湿度等因素的变化，使得模拟器件电阻电容等的稳定性受到影响，其电气参数一旦漂移，将很难满足传输装置整体相位误差不能超出±2分的要求。

发明内容

为了解决现有零压降光纤传输装置中模拟电路构成的移相器电气参数受运行环境温度、湿度等因素的变化，导致传输装置整体稳定性和准确度下降，不能满足实际工程需要的问题。本实用新型提供一种基于全数字化技术实现的电能采集零压降光纤传输装置。采取全数字化技术来实现数字移相，使得在零压降光纤传输装置中完全不需要采取模拟电路构成移相器，无需电阻电容等模拟器件，不受外界环境因素影响，大大提高了装置的稳定性和高准确度，具有工程实用价值。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

基于全数字化技术实现的电能采集零压降光纤传输装置,包括：发射端和接收端，所述发射端和接收端之间采用传输光缆或光纤连接，所述发射端包括依次连接的信号调理模块、模数转换模块和电光变换模块，所述接收端包括依次连接的光电变换模块、数字移相模块、数模变换模块和放大输出模块。

所述数字移相模块为FPGA微处理器。

本实用新型的优点在于：

采用全数字化技术来实现数字移相，从而达到用数字化方法消除装置输出的相位误差，实现电能采集零压降光纤传输装置的高稳定性和准确度。

附图说明

图1:电能采集零压降光纤传输装置构成原理框图；

图2:本实用新型全数字化电能采集零压降光纤传输装置构成原理框图；