專利名稱：電壓互感器二次回路壓降的補(bǔ)償方法及補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可補(bǔ)償電壓互感器二次回路電壓降的方法和補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
迄今為止，高精度電壓互感器與二次回路電壓降補(bǔ)償裝置是兩個完全不同的產(chǎn)品。由于空載電流壓降及負(fù)載電流壓降的存在，使得未加補(bǔ)償?shù)碾妷夯ジ衅鞯碾妷赫`差通常為負(fù)值，且誤差較大，為了提高電壓互感器的精度，通常采用誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?匝數(shù)補(bǔ)償或串聯(lián)繞組補(bǔ)償)實(shí)現(xiàn)，但負(fù)載的不確定性造成采用誤差補(bǔ)償后的電壓互感器的精度也不可能達(dá)到很高的值，通常二次負(fù)荷在0.25～1.0額定值范圍內(nèi)的電壓誤差大于0.1％，相位差大于5’，負(fù)荷偏離該范圍會出現(xiàn)較大誤差，采用更高性能的導(dǎo)磁材料可使誤差進(jìn)一步減小，但設(shè)備成本增加?，F(xiàn)有的用于校檢的電壓互感器雖然精度較高，但具有體積大、重量重、價格高的不利于現(xiàn)場推廣使用的缺點(diǎn)，而通過采用附加勵磁繞組勵磁的零激磁電流電壓互感器、采用升壓器與校檢用的低壓高精度電壓互感器相結(jié)合的方式提高測量精度的電壓互感器都不適合現(xiàn)場使用。
在變電所、發(fā)電廠及變壓計(jì)量的大用戶，其電壓互感器二次電壓經(jīng)出口端子、開關(guān)、熔絲、電纜等組成的二次回路送入電能表，負(fù)載電流會在這些二次回路中產(chǎn)生二次壓降而帶來計(jì)量誤差。為了減小二次回路的計(jì)量誤差，目前出現(xiàn)了很多二次回路壓降補(bǔ)償裝置，這些裝置大都是通過在電壓互感器(PT)二次及電能表之間串入串聯(lián)變壓器來提升電壓而進(jìn)行壓降補(bǔ)償，該壓降補(bǔ)償方式容易引起用戶與電力部門的計(jì)量爭議而很難推廣；也有人提出了通過切換負(fù)載的方式來進(jìn)行壓降補(bǔ)償，但這種補(bǔ)償方式雖能轉(zhuǎn)移負(fù)載，但并不能切斷二次(因必須為低壓電壓互感器提供勵磁)回路，其低壓檢測單元的測量誤差會對補(bǔ)償結(jié)果產(chǎn)生影響，同時電壓互感器(PT)二次負(fù)載電流的大量減小會造成電壓互感器測量誤差的進(jìn)一步增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以對電壓互感器二次回路壓降進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，同時提供一種補(bǔ)償二次回路壓降的補(bǔ)償裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種電壓互感器二次回路壓降的補(bǔ)償方法，是在電壓互感器的二次回路中串聯(lián)接入電阻，通過控制該電阻上的壓降使其接近于零，從而使二次回路接近于開路，由電阻兩端取出采樣電壓進(jìn)行電壓隔離放大和功率放大并經(jīng)輸出變壓器輸出，輸出變壓器的輸出與負(fù)載并聯(lián)。
在二次回路中串聯(lián)的電阻采用分級投切的方法接入。
對二次回路壓降補(bǔ)償?shù)耐瑫r對電壓互感器原邊誤差進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償方法是減小未補(bǔ)償?shù)幕ジ衅饕淮卫@組匝數(shù)，使一次繞組的空載電流在電阻上的壓降等于減小的補(bǔ)償繞組產(chǎn)生的空載壓降。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述補(bǔ)償方法的補(bǔ)償裝置由分級電阻及其投切電路、電壓隔離放大電路、功率放大電路、輸出變壓器及用于將交流220V電源轉(zhuǎn)換為直流電源供電阻投切電路、電壓隔離放大電路和功率放大電路工作的電源電路組成，電阻的兩端作為電壓取樣端與電壓隔離放大電路的輸入端連接，電壓隔離放大電路的輸出端接功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端與輸出變壓器連接。
電阻投切電路采用繼電器，其常閉觸點(diǎn)與電阻并聯(lián)。
電壓隔離放大電路由隔離運(yùn)算放大器與級聯(lián)的運(yùn)算放大器連接組成。
功率放大電路采用集成功率放大電路，R與C串聯(lián)接于功率放大電路的輸出端與輸出變壓器之間用于相位補(bǔ)償。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明不采用電壓、電流互感器等檢測裝置，而是通過在二次回路中串入電阻來進(jìn)行電壓取樣，可以減少現(xiàn)有測量用小型電壓、電流互感器本身的測量誤差對二次壓降補(bǔ)償裝置精度的影響。
2、與在二次回路中串入串聯(lián)變壓器的電壓補(bǔ)償方式容易在用戶與電力供應(yīng)部門之間引起爭議相比，本發(fā)明由于采用電流補(bǔ)償方式，不會引起用戶與電力供應(yīng)部門之間的爭議。
3、傳統(tǒng)的二次壓降補(bǔ)償方法及裝置通常不考慮對電壓互感器測量誤差的影響，并且不能提高電壓互感器的測量精度，而本發(fā)明由于對電壓互感器的原邊繞組進(jìn)行了開路補(bǔ)償，因此在補(bǔ)償了二次壓降的同時，也提高了電壓互感器本身的測量精度，可將補(bǔ)償后的普通電壓互感器作為高精度電壓互感器使用。
4、本發(fā)明的補(bǔ)償方法及補(bǔ)償裝置在變電站供電電源故障停電時由于分級電阻自動切除，不會影響電能表的正常計(jì)量。
5、本發(fā)明的檢測電阻采用分級電阻投切方式，在投入裝置與切除過程中不會影響到電能表的正常計(jì)量，而采用串聯(lián)變壓器的電壓補(bǔ)償方式，在裝置投入時及切除后，串聯(lián)變壓器本身的壓降會影響電能表計(jì)量。
6、本發(fā)明由于采用使電壓互感器與電能表之間二次回路中電流近似為零的方式進(jìn)行工作，由于電壓隔離放大電路采用多級電壓放大，放大倍數(shù)很高，因此使得電能表的電壓線圈中與電壓互感器二次側(cè)電壓接近完全相等，從而使二次回路壓降為零。


圖1為本發(fā)明的電子補(bǔ)償裝置電路原理框圖；圖2為本發(fā)明的單相電子補(bǔ)償裝置中分級電阻及其投切電路2、電壓隔離放大電路3、功率放大電路4及輸出變壓器5的連接關(guān)系示意圖；圖3為本發(fā)明的電子補(bǔ)償裝置中供電電源的電路示意圖；圖4為本發(fā)明的一種三相電能計(jì)量系統(tǒng)具體實(shí)施例；圖5為本發(fā)明的一種單相電能計(jì)量系統(tǒng)具體實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明對電壓互感器二次回路壓降進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ峭ㄟ^在電壓互感器的二次回路中串聯(lián)接入電阻，通過控制該電阻上的壓降使其接近于零，從而使二次回路中的電流接近于零即接近于開路，由電阻兩端取出采樣電壓進(jìn)行電壓隔離放大和功率放大并經(jīng)輸出變壓器輸出，輸出變壓器的輸出與負(fù)載并聯(lián)，以此實(shí)現(xiàn)對電壓互感器二次回路壓降的補(bǔ)償。在二次回路中串聯(lián)的電阻采用分級投切的方法接入。在對二次回路壓降補(bǔ)償?shù)耐瑫r，為提高整個測量系統(tǒng)的精度，同時應(yīng)對電壓互感器的原邊進(jìn)行補(bǔ)償。對電壓互感器原邊誤差的補(bǔ)償方法是減小未補(bǔ)償?shù)幕ジ衅饕淮卫@組匝數(shù)，使一次繞組的空載電流在電阻上的壓降等于減小的補(bǔ)償繞組產(chǎn)生的空載壓降。
該發(fā)明不采用電流、電壓互感器等檢測電路，通過檢測分級投切電阻上的電壓是否為零來判斷二次回路電流是否切斷。
本發(fā)明的補(bǔ)償裝置原理框圖如圖1所示，電子補(bǔ)償裝置主要由用于將交流220V電源轉(zhuǎn)換為直流電源供芯片、功放及繼電器工作的電源電路1、分級電阻及其投切電路2、電壓隔離放大電路3、功率放大電路4、輸出變壓器5五部分組成，分級電阻的兩端作為電壓取樣端與電壓隔離放大電路的輸入端連接，電壓隔離放大電路的輸出端接功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端與輸出變壓器連接。
如圖2所示，補(bǔ)償裝置中的分級電阻及其投切電路2中的分級投切電阻R1、R2、R3彼此串聯(lián)，設(shè)備不通電時串聯(lián)連接的電阻所對應(yīng)的繼電器的常閉觸點(diǎn)閉合，使電壓互感器的二次側(cè)與電能表直接相接，雖然連線有二次壓降，但不影響電能表的計(jì)費(fèi)。設(shè)備通電時所對應(yīng)的繼電器的常閉觸點(diǎn)根據(jù)控制需要依次斷開，逐級增加串聯(lián)電阻。投切電路也可采用干簧管等其他投切裝置。串聯(lián)電阻分級投切的原則為先投入第一級小電阻值電阻(如R1)，檢測電路根據(jù)檢測的電阻上的電壓來進(jìn)行電壓隔離放大、功率放大，經(jīng)變壓器向負(fù)載(電表)輸出電流，由于裝置控制的目的是使電阻上的壓降接近于零，從而使電壓互感器到電能表之間流過的電流逐漸減少，直到接近于零，當(dāng)檢測到的第一級分級投切電阻上的電壓降很小，達(dá)到設(shè)定的投切下一級電阻的壓降值時，分級投切裝置通過閉合第二級投切繼電器的常開觸點(diǎn)再投切第二級電阻(如R2)，當(dāng)檢測到第一、第二級電阻上總壓降很小，達(dá)到設(shè)定的投切下一級電阻的電壓降時，再投切第三級電阻，以此類推。這樣在裝置投入過程中，不會造成電能表上電壓接近于零造成的計(jì)費(fèi)損失及防止電能表電壓線圈因電流變化速度過快而產(chǎn)生的瞬時過壓造成的電能表損壞。
電壓隔離放大電路3是由通用運(yùn)算放大器IC2、IC3(如LM324、TL084)和隔離運(yùn)算放大器IC1(如AD202、AD204)組成，采樣電阻兩端的電壓信號ΔU經(jīng)過隔離運(yùn)算放大器隔離后，再經(jīng)兩級電壓放大后送入功率放大電路4。功率放大電路4采用由IC4(如LM386、LM2877、TDA1556)為核心構(gòu)成的集成功率放大電路(或分立元件構(gòu)成的放大電路)，其中R與C串聯(lián)用于相位補(bǔ)償，C41與C42為電源濾波電容，功率放大電路4的輸入來自電壓隔離放大電路3的輸出，功率放大電路的輸出驅(qū)動與負(fù)載并聯(lián)的輸出變壓器5，由輸出變壓器5提供負(fù)載所需電流。對于三相系統(tǒng)，其電子補(bǔ)償裝置可由三個單相電子補(bǔ)償裝置組合而成。
如圖3所示，供電電源電路1取自單相220V交流電源，經(jīng)具有兩個次級線圈的輸出變壓器后分兩路輸出，每路輸出再經(jīng)過全波整流、電容濾波后連接型號為78XX如7805、7815、7824(IC5、IC7)與79XX如7905、7915、7924(IC6、IC8)的集成穩(wěn)壓電路，由集成穩(wěn)壓電路輸出用于供給電壓隔離放大電路3、功率放大電路4及繼電器工作的正、負(fù)直流電源。
圖4為本發(fā)明的一種三相電能計(jì)量系統(tǒng)具體實(shí)施例，該實(shí)施例使用在變電站的電能計(jì)量中，采用該裝置可以將電壓互感器I的測量誤差及二次回路中的出口端子、開關(guān)、熔絲、電纜等產(chǎn)生的二次壓降減小到近似為零。圖中電壓互感器I是原邊經(jīng)過負(fù)載開路誤差補(bǔ)償?shù)钠胀妷夯ジ衅?，該三相電壓互感器的二次?cè)與電子補(bǔ)償裝置中的分級電阻及其投切電路2串聯(lián)后再與三相電能表II相連，電壓隔離放大電路3檢測分級電阻上的電壓并進(jìn)行電壓隔離放大，然后送入功率放大電路4進(jìn)行功率放大后驅(qū)動輸出變壓器5，該輸出變壓器5與電能表負(fù)載II相并聯(lián)。由于分級投切電阻較大，極小的電流就可以在其兩端產(chǎn)生很大的電壓降，將該電壓與零電壓之差作為控制輸入信號，送入電壓隔離放大電路，電壓隔離放大電路的放大倍數(shù)很大，閉環(huán)控制的結(jié)果使得二次回路中的電流接近于零。電能表II的工作電流由本發(fā)明補(bǔ)償裝置的輸出變壓器提供。分級電阻及其投切電路2、電壓隔離放大電路3、功率放大電路4由將交流220V電源轉(zhuǎn)換為直流電源的電源電路1提供工作電源。
圖5所示為本發(fā)明的一種單相電能計(jì)量系統(tǒng)具體實(shí)施例。與三相系統(tǒng)的實(shí)施例一樣，采用該裝置可以將單相電壓互感器I的測量誤差及其二次回路中的電壓降減小到近似為零。圖中電壓互感器I是原邊經(jīng)過負(fù)載開路誤差補(bǔ)償?shù)钠胀▎蜗嚯妷夯ジ衅?，該單相電壓互感器的二次?cè)與電子補(bǔ)償裝置中的分級電阻及其投切電路2串聯(lián)后再與單相電能表II相連，分級電阻上的電壓經(jīng)電壓隔離放大電路3進(jìn)行電壓隔離放大，然后送入功率放大電路4進(jìn)行功率放大后驅(qū)動輸出變壓器5，該輸出變壓器5與單相電能表負(fù)載II相并聯(lián)。由于分級投切電阻較大，極小的電流就可以在其兩端產(chǎn)生很大的電壓降，將該電壓與零電壓之差作為控制輸入信號，送入電壓隔離放大電路，電壓隔離放大電路的放大倍數(shù)很大，閉環(huán)控制的結(jié)果使得二次回路中的電流接近于零。電能表II的工作電流由本發(fā)明補(bǔ)償裝置的輸出變壓器提供。分級電阻及其投切電路2、電壓隔離放大電路3、功率放大電路4由將交流220V電源轉(zhuǎn)換為直流電源的電源電路1提供工作電源。
權(quán)利要求
1.一種電壓互感器二次回路壓降的補(bǔ)償方法，其特征在于，是在電壓互感器的二次回路中串聯(lián)接入電阻，通過控制該電阻上的壓降使其接近于零，從而使二次回路接近于開路，由電阻兩端取出采樣電壓進(jìn)行電壓隔離放大和功率放大并經(jīng)輸出變壓器輸出，輸出變壓器的輸出與負(fù)載并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償方法，其特征在于，在二次回路中串聯(lián)的電阻采用分級投切的方法接入。
3.如權(quán)利要求1或2所述的補(bǔ)償方法，其特征在于，對二次回路壓降補(bǔ)償?shù)耐瑫r對電壓互感器原邊誤差進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償方法是減小未補(bǔ)償?shù)幕ジ衅饕淮卫@組匝數(shù)，使一次繞組的空載電流在電阻上的壓降等于減小的補(bǔ)償繞組產(chǎn)生的空載壓降。
4.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述補(bǔ)償方法的補(bǔ)償裝置，其特征在于，該裝置由分級電阻及其投切電路、電壓隔離放大電路、功率放大電路、輸出變壓器及用于將交流220V電源轉(zhuǎn)換為直流電源供電阻投切電路、電壓隔離放大電路和功率放大電路工作的電源電路組成，電阻的兩端作為電壓取樣端與電壓隔離放大電路的輸入端連接，電壓隔離放大電路的輸出端接功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端與輸出變壓器連接。
5.如權(quán)利要求4所述的補(bǔ)償裝置，其特征在于，電阻投切電路采用繼電器，其常閉觸點(diǎn)與電阻并聯(lián)。
6.如權(quán)利要求4所述的補(bǔ)償裝置，其特征在于，電壓隔離放大電路由隔離運(yùn)算放大器與級聯(lián)的運(yùn)算放大器連接組成。
7.如權(quán)利要求4所述的補(bǔ)償裝置，其特征在于，功率放大電路采用集成功率放大電路，R與C串聯(lián)接于功率放大電路的輸出端與輸出變壓器之間用于相位補(bǔ)償。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電壓互感器二次回路壓降的補(bǔ)償方法，是在電壓互感器的二次回路中串聯(lián)接入電阻，通過控制該電阻上的壓降使其接近于零，從而使二次回路接近于開路，由電阻兩端取出采樣電壓進(jìn)行電壓隔離放大和功率放大并經(jīng)輸出變壓器輸出，輸出變壓器的輸出與負(fù)載并聯(lián)。本發(fā)明還涉及一種補(bǔ)償裝置，該裝置由分級電阻及其投切電路、電壓隔離放大電路、功率放大電路、輸出變壓器及電源電路組成，電阻的兩端作為電壓取樣端與電壓隔離放大電路的輸入端連接，電壓隔離放大電路的輸出端接功率放大電路的輸入端，功率放大電路的輸出端與輸出變壓器連接。本發(fā)明通過切斷二次回路通過的電流轉(zhuǎn)移二次負(fù)載的方式進(jìn)行二次壓降補(bǔ)償，同時提高了電壓互感器的測量精度。本發(fā)明可廣泛地應(yīng)用于電能測量、儀器校驗(yàn)領(lǐng)域。
文檔編號G01R15/14GK1700023SQ20041001028
公開日2005年11月23日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者趙國生, 焦留成 申請人:趙國生