一種雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置，包括兩個(gè)電流信號(hào)傳感器、兩個(gè)金屬屏蔽盒和兩個(gè)電壓信號(hào)傳感器，金屬屏蔽盒內(nèi)為由工作電源、電能計(jì)量單元及通信模塊組成的高電壓計(jì)量裝置，電流信號(hào)傳感器和電壓信號(hào)傳感器都與電能計(jì)量單元連接，兩個(gè)電能計(jì)量單元之間通過(guò)光纖連接；工作電源分別與電壓信號(hào)傳感器和電能計(jì)量單元連接；電能計(jì)量單元通過(guò)通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示終端。本實(shí)用新型裝置體積更小、占用空間更小，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單；節(jié)省更多材料。降低高壓電能表本體生產(chǎn)成本；通訊更可靠更安全。數(shù)據(jù)重復(fù)保存，數(shù)據(jù)不易丟失。
【專利說(shuō)明】一種雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電能計(jì)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高壓三相電能計(jì)量裝置，特別涉及到一種高電位計(jì)量以及具有數(shù)據(jù)冗余和高低壓之間通信冗余特點(diǎn)的電能計(jì)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在已有的高電壓電能計(jì)量方法有很多種，大致分為以下三類，但都存在一些問(wèn)題:
[0003]第一類，分別用傳統(tǒng)電磁型電流、電壓互感器將高電壓、大電流降低成為通用的低電壓、小電流(例如:額定電壓100伏，額定電流5安或1A)，然后用低壓電能表進(jìn)行電能計(jì)量。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于:它是一種經(jīng)典的技術(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。它的缺點(diǎn)主要有:耗費(fèi)大量材料特別是有色金屬、無(wú)法整體檢驗(yàn)誤差、容易發(fā)生鐵磁諧振事故、計(jì)量準(zhǔn)確度低，低壓表計(jì)同電流互感器、電壓互感器分離，容易發(fā)生接線錯(cuò)誤，造成電量錯(cuò)記、漏記。特別是不容易避免竊電活動(dòng)的發(fā)生。
[0004]第二類，用非傳統(tǒng)的電壓和電流信號(hào)傳感器替代傳統(tǒng)電磁型互感器，同低壓電能表一起構(gòu)成電能計(jì)量裝置?，F(xiàn)在的多家高壓電能表就使用這個(gè)原理制成的。這一類技術(shù)的特點(diǎn)是，電能計(jì)量的信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理和通信都是在低壓側(cè)完成的。它的優(yōu)點(diǎn)在于電流、電壓信號(hào)傳感器小型化，以及傳感器與低壓電能表一體化，這可以節(jié)省材料和減小體積。它的缺點(diǎn)在于，這種技術(shù)在本質(zhì)上與傳統(tǒng)的技術(shù)原理是一樣的。技術(shù)并沒(méi)有本質(zhì)的進(jìn)步，且數(shù)據(jù)易丟失。
[0005]第三種，將非傳統(tǒng)電流、電壓信號(hào)傳感器置于高電位端，在高壓側(cè)獲取A、B、C三相的電壓和電流信號(hào)。使用計(jì)算機(jī)芯片和電子線路構(gòu)造成的電能計(jì)量單元，分別在高電位端對(duì)各相電流、電壓進(jìn)行信號(hào)處理和計(jì)算，得到每相的電能量。最后，對(duì)三相各自的電能量進(jìn)行總加得到三相電能計(jì)量結(jié)果。這種技術(shù)的主要特點(diǎn)是:電能計(jì)量的信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理和通信都是在高壓側(cè)完成的。它可以大幅節(jié)省金屬材料，很容易實(shí)現(xiàn)一體化整體校驗(yàn)，得到整體誤差。它的缺點(diǎn)在于:三相電能計(jì)量是由在A、C相單獨(dú)進(jìn)行的電能計(jì)量傳導(dǎo)至B相做總加完成的。這將會(huì)導(dǎo)致相間光纖通信通道的增加。除了增加生產(chǎn)制造成本外，這種結(jié)構(gòu)還會(huì)增加高壓電能表的故障發(fā)生概率。
[0006]以上是依照所謂“三表法”進(jìn)行計(jì)量的。對(duì)中心點(diǎn)不接地系統(tǒng)，還可以利用“兩表法”完成三相電能計(jì)量。這種技術(shù)的主要特點(diǎn)是:少用一個(gè)電流互感器、電壓互感器和計(jì)量單元，比三表法更節(jié)省金屬材料。
[0007]專利申請(qǐng)?zhí)枮?00810002310.1的《高壓電能直接計(jì)量系統(tǒng)和方法》電流采集模塊分別位于A、C相，與A、C相同電位，計(jì)量單元分為兩部分，分別位于A、C相，然后在B相進(jìn)行綜合累加，并同低壓終端通信。該方案是采用單通道模式并且數(shù)據(jù)只存儲(chǔ)一次，一旦發(fā)生高低壓之間的通訊中斷數(shù)據(jù)就傳送不下來(lái)。
實(shí)用新型內(nèi)容[0008]本實(shí)用新型的目的是要解決上述的技術(shù)問(wèn)題，提供一種雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置。分別在A、C兩相測(cè)量電壓、電流和分相電能，然后將數(shù)據(jù)傳給另一側(cè)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理總加得到合相電能后，兩相分別向低壓端傳輸數(shù)據(jù)，確保雙通道傳輸，計(jì)量與數(shù)據(jù)處理都在高電位進(jìn)行。從而避免現(xiàn)有的電能計(jì)量方法存在的問(wèn)題和不足。
[0009]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置，包括兩個(gè)電流信號(hào)傳感器、兩個(gè)金屬屏蔽盒和兩個(gè)電壓信號(hào)傳感器，金屬屏蔽盒內(nèi)為由工作電源、電能計(jì)量單元及通信模塊組成的高電壓計(jì)量裝置，電流信號(hào)傳感器和電壓信號(hào)傳感器都與電能計(jì)量單元連接，兩個(gè)電能計(jì)量單元之間通過(guò)光纖連接；工作電源分別與電壓信號(hào)傳感器和電能計(jì)量單元連接；電能計(jì)量單元通過(guò)通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示終端。
[0011]更進(jìn)一步的方案是:所述的雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置設(shè)置在一個(gè)絕緣外殼內(nèi)部，并且絕緣外殼內(nèi)部填充有絕緣材料。
[0012]更進(jìn)一步的方案是:所述的通信模塊通過(guò)光纖、無(wú)線、紅外或GPRS傳輸數(shù)據(jù)到顯示終端。
[0013]更進(jìn)一步的方案是:所述的電壓信號(hào)傳感器使用電磁式電壓互感器，或使用非鐵磁型傳感器。
[0014]更進(jìn)一步的方案是:所述的非鐵磁型傳感器為電容傳感器或電阻傳感器或阻容傳感器。
[0015]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在于提供一種雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量方法，具體如下:
[0016]一種雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量方法，使用前述的雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置，并具體包括:
[0017]將三相交流電的A相和C相確定為指定相、三相交流電的B相確定為基準(zhǔn)相，采用兩表法原理測(cè)量三相電能的方法，在高壓側(cè)測(cè)量三相電能量，具體步驟如下:
[0018]步驟1、電能計(jì)量單元使用A、C兩相電流作為電流輸入信號(hào)；
[0019]步驟2、電能計(jì)量單元使用AB、BC相間電壓作為電壓輸入信號(hào)；
[0020]步驟3、兩個(gè)電能計(jì)量單元工作在高電位下，分別以A相的電位和C相的電位作為工作的參考點(diǎn)電位，采集電流和電壓信號(hào)，計(jì)算各自分相的電能量；
[0021]步驟4、兩個(gè)電能計(jì)量單元將計(jì)算好的數(shù)據(jù)通過(guò)光纖分別傳給對(duì)側(cè)的電能計(jì)量單元;
[0022]步驟5、在收到對(duì)側(cè)的數(shù)據(jù)后，兩個(gè)電能計(jì)量單元分別對(duì)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理，得到所需要的合相電能量以及其他電氣量；
[0023]采用兩路采集、兩路計(jì)算的方法以達(dá)到數(shù)據(jù)冗余目的，即A相計(jì)量單元和C相計(jì)量單元分別計(jì)算合相電能數(shù)據(jù)；
[0024]步驟6、兩個(gè)電能計(jì)量單元對(duì)這些電氣量進(jìn)行存儲(chǔ)，利用各自的通信信道將計(jì)量數(shù)據(jù)同時(shí)傳入顯示終端中，實(shí)現(xiàn)高低壓之間通信信道的冗余。
[0025]更進(jìn)一步的方案是:在高壓側(cè)通過(guò)電壓信號(hào)傳感器測(cè)得相間電壓信號(hào)；用電流信號(hào)傳感器測(cè)得A相和C相的電流信號(hào)，將電壓信號(hào)傳感器和電流信號(hào)傳感器的輸出信號(hào)送到A、C相的計(jì)量單元；[0026]更進(jìn)一步的方案是:所述電流信號(hào)傳感器是設(shè)置在A相和C相的高電位上的，其一次輸入電流和二次輸出電流是等電位的；電壓信號(hào)傳感器的二次輸出電壓是分別位于A相和C相的聞電位上。
[0027]更進(jìn)一步的方案是:所述電能計(jì)量單元互為主計(jì)量單元和輔助計(jì)量單元，兩個(gè)電能計(jì)量單元在收到本側(cè)電壓信號(hào)傳感器與電流信號(hào)傳感器的輸出信號(hào)后，進(jìn)行本側(cè)電壓、電流和分相電能的計(jì)算，將計(jì)算好的數(shù)據(jù)通過(guò)光纖分別傳給對(duì)側(cè)的電能計(jì)量單元；在收到對(duì)側(cè)的數(shù)據(jù)后，兩個(gè)電能計(jì)量單元分別對(duì)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步處理，得到所需要的合相電能量以及其他電氣量；這些電氣量在就地存儲(chǔ)的同時(shí)通過(guò)通信模塊分別傳給低壓側(cè)的顯示終端。
[0028]更進(jìn)一步的方案是:所述指定相為A相和B相,基準(zhǔn)相為C相；或者指定相為B相和C相，基準(zhǔn)相為A相。
[0029]本實(shí)用新型可以將它們封裝在一起，形成一個(gè)一體化的整體裝置。也可以分別封裝制造為二個(gè)或三個(gè)分體，在使用的時(shí)候?qū)⑺鼈冞B接成為一個(gè)整體裝置。
[0030]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0031]1.采用一體化的結(jié)構(gòu)方式，更利于用戶的安裝；整體計(jì)量裝置大大減少了金屬的使用，使裝置既輕便又低碳環(huán)保，大幅度節(jié)約了制造成本；
[0032]2.采用雙通道計(jì)算、存儲(chǔ)手段以達(dá)到數(shù)據(jù)冗余的目的，使得數(shù)據(jù)更安全更易恢復(fù)；
[0033]3.采用雙通道通訊模式，使得通訊更為可靠，更不易受外界環(huán)境影響，減少通訊事故的發(fā)生；
[0034]4.電流、電壓信號(hào)采集部分與電能計(jì)量單元、工作電源和通信模塊一起被封裝在高電位的金屬屏蔽盒中；目的在于提高裝置的抗電磁干擾能力.保證和提高各部件和裝置的高電壓絕緣水平。
[0035]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較:
[0036]1.本實(shí)用新型的裝置體積更小、占用空間更小，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單；
[0037]2.節(jié)省更多材料。降低高壓本體生產(chǎn)成本；
[0038]3.通訊更可靠更安全；
[0039]4.數(shù)據(jù)重復(fù)保存，數(shù)據(jù)不易丟失。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1是本實(shí)用新型的電氣原理框圖；
[0041]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0043]如附圖1和2所示，在高壓三相交流電中，我們選定A相和C相作為指定相、以B相作為基準(zhǔn)相。在A相和C相分別裝有電流信號(hào)傳感器La、Lc,電能計(jì)量單元Ja、Jc、工作電源Da、Dc、通信模塊Ta、Tc，在AB相電壓之間裝有電壓信號(hào)傳感器Xab，在BC相電壓之間裝有電壓信號(hào)傳感器Xbc，電流信號(hào)傳感器和電壓信號(hào)傳感器的輸出信號(hào)分別接入電能計(jì)量單元Ja、Jc。[0044]當(dāng)電流信號(hào)與電壓信號(hào)都輸入各自的電能計(jì)量單元以后，電能計(jì)量單元Ja、Jc進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，A相通訊模塊Ta將處理好的數(shù)據(jù)傳入C相，C相通訊模塊Tc將處理好的數(shù)據(jù)傳入A相，然后各計(jì)量單元Ja、Jc再進(jìn)行電能疊加，最后采用雙通道的模式將數(shù)據(jù)傳入顯示終端或其他計(jì)量系統(tǒng)。
[0045]相間電壓信號(hào)傳感器Xab、Xbc可以使用電磁式電壓互感器，也可以使用非鐵磁型傳感器，如電容傳感器或電阻傳感器或阻容傳感器；電磁式電壓互感器的二次線圈分別處在A相和C相的高電位上。
[0046]電能計(jì)量單元的工作電源由相間電壓信號(hào)傳感器Xab、Xbc供給。
[0047]將電能計(jì)量單元Ja、Jc、工作電源Da、Dc和通信模塊Ta、Tc封裝在一個(gè)金屬屏蔽盒Sa、Sc中，對(duì)高壓電磁場(chǎng)進(jìn)行屏蔽，減弱或避免高壓電磁場(chǎng)對(duì)這些部件及其電路的干擾和影響。
[0048]將電流信號(hào)傳感器La、Lc、電壓信號(hào)傳感器Xab、Xbc、電能計(jì)量單元Ja、Jc、工作電源Da、Dc和通信模塊Ta、Tc、金屬屏蔽盒Sa、Sc利用絕緣材料Y封裝在一個(gè)絕緣外殼中W，形成一個(gè)高電壓直接接入式的電能計(jì)量裝置。
[0049]本實(shí)用新型不限于以A相和C相為指定相、B相為基準(zhǔn)相，也可以A相和B相為指定相、C相為基準(zhǔn)相，或B相和C為指定相、A相為基準(zhǔn)相。
[0050]如圖2所示，在本實(shí)用新型方案及據(jù)此制成的裝置中，傳感器、電能計(jì)量單元都處在指定相的高電位上。所以，電能計(jì)量結(jié)果需要通過(guò)通信傳遞到低電位也不排出其他的高電位指定的裝置或者網(wǎng)絡(luò)，提供給電能計(jì)量結(jié)果的需要者。高電位端的表體可以使用包括但不限于光纖、無(wú)線、紅外和GPRS作為通信媒介同低電位端的指定裝置或者網(wǎng)絡(luò)完成通信，把電能量和其他電氣量的計(jì)量和測(cè)量結(jié)果發(fā)往目的物，從而完成計(jì)量結(jié)果從高電位端到低電位端的通信傳遞。
[0051]如圖2所示，本實(shí)用新型方案及其構(gòu)成的計(jì)量裝置是由電壓信號(hào)傳感器、電流信號(hào)傳感器和電能計(jì)量單元構(gòu)成?？梢詫⑺鼈兎庋b在一起，形成一個(gè)一體化的整體裝置。也可以分別封裝制造為二個(gè)或三個(gè)分體，在使用的時(shí)候?qū)⑺鼈冞B接成為一個(gè)整體裝置。
【權(quán)利要求】
1.一種雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置，其特征在于:包括兩個(gè)電流信號(hào)傳感器、兩個(gè)金屬屏蔽盒和兩個(gè)電壓信號(hào)傳感器，金屬屏蔽盒內(nèi)為由工作電源、電能計(jì)量單元及通信模塊組成的高電壓計(jì)量裝置，電流信號(hào)傳感器和電壓信號(hào)傳感器都與電能計(jì)量單元連接，兩個(gè)電能計(jì)量單元之間通過(guò)光纖連接；工作電源分別與電壓信號(hào)傳感器和電能計(jì)量單元連接；電能計(jì)量單元通過(guò)通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置，其特征在于:所述的雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置設(shè)置在一個(gè)絕緣外殼內(nèi)部，并且絕緣外殼內(nèi)部填充有絕緣材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置，其特征在于:所述的通信模塊通過(guò)光纖或無(wú)線或紅外或GPRS或它們的組合傳輸數(shù)據(jù)到顯示終端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置，其特征在于:所述的電壓信號(hào)傳感器使用電磁式電壓互感器，或使用非鐵磁型傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置，其特征在于:所述的非鐵磁型傳感器為電容傳感器或電阻傳感器或阻容傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道數(shù)據(jù)冗余的高電壓電能直接計(jì)量裝置，其特征在于:所述的電流信號(hào)傳感器使用電磁型的電流互感器，或低功耗電流互感器。
【文檔編號(hào)】G01R22/06GK203772952SQ201420168423
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】侯鐵信, 卜正良 申請(qǐng)人:武漢國(guó)測(cè)恒通智能儀器有限公司