[实用新型]具有自动量程切换且基波和谐波分别计量的电能表

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种智能电能表的改进，属电能计量技术领域，具体地说是一种具有自动量程切换且基波和谐波分别计量的电能表。

背景技术

目前，所使用的智能电能表的配置大多都是根据负荷大小选择相应容量的电能表，这种电能表的不足在于：一是当负荷较小时，电能表的误差会明显增大，无法准确计量电能，给电力公司带来损失。为了克服以上不足，达到准确计量，通常采用人工控制切换量程的电能表，费时费力、操作不方便、不及时；二是随着大功率非线性负荷的增加，使得供电系统中电压、电流波形发生畸变，对电网造成严重影响，并使电能表计量误差显著增大。在实际的计量中，作为谐波源的用户，一方面产生了谐波功率，对电网造成了污染，另一方面被计量的总电能为其吸收基波电能减去向电网注入的谐波电能，在污染电网的同时缺少交了用电费，而对于基波用户，吸收基波电能的同时被迫吸收谐波电能，计算总电能为基波电能与谐波电能的代数和，实际上就是基波电能的同时谐波源产生的谐波电能一部分转移到正常使用的基波用户身上，影响基波用户电设备的正常电气性能的同时也增加了基波用户的用电费用，这显然是不公平的。如果无法对谐波电能进行正确计量，不论对电能的生产、分配、供用电公平性，还是对用户都是不利的。谐波电能准确计量的基础是快速、准确的谐波计量算法，而现有的谐波计量常用算法为快速傅里叶变换（FFT），通过将输入的电压与电流信号进行傅里叶变换，再计算基波、各次谐波功率。快速傅里叶变换（FFT）最大的缺点是存在着频谱泄露与栅栏效应，算出的频率、幅值、相位均有偏差，进而造成算出的基波、谐波功率不准确，尤其是当电网频率波动时，计量误差尤为明显。此外，由于快速傅里叶变换（FFT）算法不是一个实时性的算法，需要对信号整数倍周期采样，降低了计量系统的实时动态性能。通过检索可知，目前有关于“不同量程的电能表自动切换装置”和“数字式智能谐波电能表”的报道，其结构包括电压传感器、电流传感器、模数转换器、数字处理器、液晶显示器、数据存储器、通讯接口、按键接口，模数转换器采用16位A/D转换器ADS8343芯片，数字处理器采用77E58芯片，所使用的软件算法基本为快速傅里叶变换（FFT）。目前尚未见既能自动量程切换，又能避免频谱泄露、栅栏效应，尤其是电网频率波动时，不需要对电压电流信号整数倍周期采样，仅通过电压电流瞬时值就能得到无偏差的频率、幅值、相位信息，进而实施快速准确计量基波、各次谐波功率的电能表的报道。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种既能自动量程切换，又能避免频谱泄露、栅栏效应，尤其是电网频率波动时，不需要对电压电流信号整数倍周期采样，仅通过电压电流瞬时值就能得到无偏差的频率、幅值、相位信息，进而实施快速准确计量基波、各次谐波功率的具有自动量程切换且基波和谐波分别计量的电能表。

为了达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：该具有自动量程切换且基波和谐波分别计量的电能表，包括电压互感器、电流互感器、液晶显示器、功能按键和通讯模块，电压Uab和Ubc接入电压互感器，电流Ia和Ib接入电流互感器，其特征在于：所述的电压互感器的二次侧与电压信号调理器的输入端连接，电压信号调理器输出端连接基于TMS320f28335微处理器的数字信号处理器的A/D转换器的一个输入接口；所述的电流互感器的二次侧与电流信号调理及量程无触点切换器的输入端连接；电流信号调理及量程无触点切换器的输出端连接基于TMS320f28335微处理器的数字信号处理器的A/D转换器的另一个输入接口；所述的基于TMS320f28335微处理器的数字信号处理器的一侧设有SCI串行接口和通用I/O接口，液晶显示器输入端与SCI串行接口的输出端连接；同时，在基于TMS320f28335微处理器的数字信号处理器的SCI串行接口上与通讯模块相互连接；功能按键通过数据线接入通用I/O接口；在基于TMS320f28335微处理器的数字信号处理器的底端设有SD卡接口，SD卡接口与基于TMS320f28335微处理器的数字信号处理器内的SPI总线连接。

 本实用新型还通过如下措施实施：所述的TMS320f28335微处理器的具有高精度、低成本、功耗小、性能高、集成度高、A/D转换精确和具有32位浮点处理单元的特点，已广泛用于平衡、热计量等领域；其软件算法采用了二阶广义积分器（SOGI）和瞬时功率理论相结合，对基波功率和各次谐波功率进行实时双向计量，不需要对电压、电流进行整数倍的周期采样，避免了频谱泄露和栅栏效应，这样可大大的提高了谐波功率计算的准确率和实时性，其性能明显优于快速傅里叶变换（FFT）。