本發(fā)明屬于pt二次回路壓降消除、監(jiān)測與測量技術(shù)；尤其涉及一種用于測量pt二次回路壓降與負(fù)荷的電路結(jié)構(gòu)及測量方法。

背景技術(shù)：

為了有效降低dl/t448-2000《電能計量管理技術(shù)管理規(guī)程》中規(guī)定的各類電能計量裝置pt二次回路的壓降，國內(nèi)目前出現(xiàn)了采用電壓跟隨器原理生產(chǎn)的用于消除pt二次回路壓降的壓降消除裝置；為了實現(xiàn)消除pt二次回路壓降同時又能保證pt計量精度，在pt出口端并聯(lián)接入與電能表阻抗匹配的精密電阻模塊是一種有效的方法。電阻模塊與電壓跟隨器模塊在pt二次回路中同時投切，構(gòu)成準(zhǔn)確消除壓降、保護(hù)原計量回路的壓降消除裝置功能器件模塊，等效電阻的阻值zx符合以下公式：zx＝z+z²/zin，其中z表示電能表阻抗，zin表示電壓跟隨器模塊輸入端的阻抗，電能表等同于在pt端運(yùn)行；如圖1所示。

dl/t448-2000《電能計量管理技術(shù)管理規(guī)程》中規(guī)定了各類電能計量裝置pt二次回路壓降的允許范圍與測量周期。目前生產(chǎn)的專用pt二次回路壓降測量儀大多采用測差法直接測量或者間接主、從機(jī)測量法，如圖2所示。

用測差法直接測量時工作人員持工作票到變電站現(xiàn)場進(jìn)行測量工作。在實際測量操作中存在以下問題：

(1)人工難以連續(xù)測量，測量供分析的數(shù)據(jù)少，工作效率低。

(2)每次測量人工在現(xiàn)場收放絞合屏蔽線纜，存在安全隱患。

(3)絞合屏蔽線纜在每個測量點(diǎn)每次測量接線前必須進(jìn)行絕緣測試。

(4)每次測量，用于測量取得數(shù)據(jù)的時間大大少于現(xiàn)場接線、絞合屏蔽線纜收放線、絞合屏蔽線纜絕緣測試、消缺的時間。

(5)大部分提供數(shù)據(jù)計算功能，需要人工進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

用間接主、從機(jī)測量法解決了用測差法直接測量的(2)(3)(4)(5)問題，但在實際測量工作中帶來了新問題：

(1)無線電通訊現(xiàn)場易受干擾，工作人員現(xiàn)場必須反復(fù)尋找能夠保障通訊的無線電天線位置；主、從機(jī)gps現(xiàn)場必須分別跟蹤到通訊衛(wèi)星方可進(jìn)行測量。

(2)設(shè)備必須主、從機(jī)配置，主機(jī)作為測量、數(shù)據(jù)處理的核心出現(xiàn)故障測量無法完成，設(shè)備保障性不高；

(3)因主、從機(jī)配套，設(shè)備重復(fù)購置。

無論用測差法直接測量或用間接主、從機(jī)測量法測量pt二次回路壓降，工作人員都必須持工作票、攜測量裝備、乘坐交通工具到變電站現(xiàn)場進(jìn)行測量工作，路途、現(xiàn)場工作時間較長，工作成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：提供一種用于測量pt二次回路壓降與負(fù)荷的電路結(jié)構(gòu)及測量方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)采用測差法直接測量或用間接主、從機(jī)測量法測量pt二次回路壓降，工作人員都必須持工作票、攜測量裝備、乘坐交通工具到變電站現(xiàn)場進(jìn)行測量工作，路途、現(xiàn)場工作時間較長，工作成本較高等技術(shù)問題。

本發(fā)明技術(shù)方案：

一種用于測量pt二次回路壓降與負(fù)荷的電路結(jié)構(gòu)，它包括壓降消除裝置，壓降消除裝置輸入端與pt二次回路連接，壓降消除裝置輸出端與電能表連接；在壓降消除裝置的輸入端設(shè)置有第一電壓測量pt1模塊和第一電流測量ct1模塊，第一電壓測量pt1模塊與第一ad轉(zhuǎn)換模塊連接，第一ad轉(zhuǎn)換模塊與第一電壓、相位檢測模塊連接；第一電流測量ct1模塊與第二ad轉(zhuǎn)換模塊連接，第一電壓、相位檢測模塊和第二ad轉(zhuǎn)換模塊分別與cpu模塊連接；在壓降消除裝置的輸出端設(shè)置有第二電壓測量pt2模塊和第二電流測量ct2模塊，第二電壓測量pt2模塊與第四ad轉(zhuǎn)換模塊連接，第四ad轉(zhuǎn)換模塊與第二電壓、相位檢測模塊連接；第二電流測量ct2模塊與第三ad轉(zhuǎn)換模塊連接，第三ad轉(zhuǎn)換模塊和第二電壓、相位檢測模塊分別與cpu模塊連接。

cpu模塊與顯示模塊連接。

cpu模塊與通訊模塊連接；通訊模塊與系統(tǒng)主站連接。

所述壓降消除裝置為基于電壓跟隨器原理的壓降消除裝置。

所述的用于測量pt二次回路壓降與負(fù)荷的電路結(jié)構(gòu)的測量方法，它包括：

壓降消除模式下回路壓降與負(fù)荷測量：壓降裝置投入運(yùn)行且正常工作時，通過現(xiàn)場手動或遠(yuǎn)程指令控制cpu模塊測量pt二次回路壓降與負(fù)荷；在同一時標(biāo)下第一電壓測量pt1模塊測得一組電壓向量ui,第二電壓測量pt2模塊測得一組電壓向量uo，將電壓向量ui與uo經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后在電壓幅值與相位檢測模塊中進(jìn)行電壓幅值和電壓相位計算，得出壓降消除模式下pt二次回路首端與回路末端與pt輸出端電壓向量的比差、角差、電壓向量差；同時，第一電流測量ct1模塊測量到pt二次回路壓降消除裝置前端電流ii，第二電流測量ct2模塊測量pt二次回路壓降消除裝置后端電流io，由vi*ii計算得到pt二次回路壓降消除裝置前端負(fù)荷，vi為ui幅值；由vo*io計算得到pt二次回路壓降消除裝置后端負(fù)荷，vo為uo幅值。

所述的用于測量pt二次回路壓降與負(fù)荷的電路結(jié)構(gòu)的測量方法，它還包括：

原狀態(tài)模式下pt二次回路壓降與負(fù)荷測量：壓降裝置退出運(yùn)行時，現(xiàn)場手動或遠(yuǎn)程指令控制cpu模塊測量原pt二次回路壓降與負(fù)荷；在同一時標(biāo)下電壓第一電壓測量pt1模塊測得一組電壓向量ui,第二電壓測量pt2模塊測得一組電壓向量uo，將電壓向量ui與uo經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后在電壓幅值與相位檢測模塊中進(jìn)行電壓幅值、電壓相位計算，得出原pt二次回路首端與回路末端與pt輸出端電壓向量的比差、角差、電壓向量差；同時，第一電流測量ct1模塊測量到pt二次回路電流ii，由vi*ii計算得到pt二次回路負(fù)荷。

cpu模塊采集到ui與uo，ii與io后實現(xiàn)對pt二次回路的監(jiān)測。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明在pt二次回路首端增加一個電壓采樣模塊，基于電壓跟隨器原理的壓降消除裝置輸入端增加一個電流采樣模塊，壓降消除裝置的出口端各增加一個電壓、一個電流采樣模塊，分別測量pt二次回路首端電壓、電流與pt二次回路末端電壓、電流。整個裝置由電壓采樣模塊、電壓與相位檢測模塊、cpu模塊、顯示模塊、通訊模塊組成；其中cpu模塊、顯示模塊、通訊模塊也可以與壓降消除裝置的功能模塊共用；cpu模塊可以按設(shè)定時間或接收現(xiàn)場指令或接收遠(yuǎn)程指令實施對pt二次回路壓降與負(fù)荷的在線測量，實時監(jiān)測pt二次回路工況。所有測量數(shù)據(jù)現(xiàn)場顯示或?qū)崟r傳輸至系統(tǒng)主站處理。

本發(fā)明為pt二次回路壓降測量提供了新的裝置。新裝置解決了當(dāng)前pt二次回路壓降、負(fù)荷測量工作中費(fèi)時費(fèi)工、存在安全隱患、效率低下問題。

本發(fā)明充分利用壓降消除裝置的公用電路資源，在pt二次回路首端增加一個電壓采樣模塊，在壓降消除裝置輸入端增加電流采樣模塊，在壓降消除裝置輸出端增加一個電壓采樣模塊，在壓降消除裝置輸出端增加一個電流采樣模塊，經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換與電壓、相位檢測模塊就能實現(xiàn)在線測量pt二次回路壓降、負(fù)荷，同時實現(xiàn)對pt二次回路工況的監(jiān)測。

本發(fā)明可遠(yuǎn)程實現(xiàn)無人自動測量，節(jié)省了大量人工、運(yùn)輸、差旅成本。測量工作周期可以縮短，為改變pt二次回路測量工作管理提供了技術(shù)手段。

實現(xiàn)測量功能的成本大幅度降低。

解決了現(xiàn)有技術(shù)采用測差法直接測量或用間接主、從機(jī)測量法測量pt二次回路壓降，工作人員都必須持工作票、攜測量裝備、乘坐交通工具到變電站現(xiàn)場進(jìn)行測量工作，路途、現(xiàn)場工作時間較長，工作成本較高等技術(shù)問題。

附圖說明：

圖1為基于電壓跟隨器原理的壓降消除裝置電路示意圖；

圖2為pt二次回路壓降測量示意圖；

圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式：

一種用于測量pt二次回路壓降與負(fù)荷的電路結(jié)構(gòu)(見圖3)，它包括壓降消除裝置，壓降消除裝置輸入端與pt二次回路連接，壓降消除裝置輸出端與電能表連接；在壓降消除裝置的輸入端設(shè)置有第一電壓測量pt1模塊和第一電流測量ct1模塊，第一電壓測量pt1模塊與第一ad轉(zhuǎn)換模塊連接，第一ad轉(zhuǎn)換模塊與第一電壓、相位檢測模塊連接；第一電流測量ct1模塊與第二ad轉(zhuǎn)換模塊連接，第一電壓、相位檢測模塊和第二ad轉(zhuǎn)換模塊分別與cpu模塊連接；在壓降消除裝置的輸出端設(shè)置有第二電壓測量pt2模塊和第二電流測量ct2模塊，第二電壓測量pt2模塊與第四ad轉(zhuǎn)換模塊連接，第四ad轉(zhuǎn)換模塊與第二電壓、相位檢測模塊連接；第二電流測量ct2模塊與第三ad轉(zhuǎn)換模塊連接，第三ad轉(zhuǎn)換模塊和第二電壓、相位檢測模塊分別與cpu模塊連接。

電壓測量pt1、pt2模塊測量精度不低于0.1％，電流測量ct1、ct2模塊測量精度不低于0.2％，pt1、pt2，ct1、ct2，a/d轉(zhuǎn)換，電壓與相位檢測模塊，cpu模塊，開關(guān)控制模塊、顯示模塊，通訊模塊構(gòu)成測量、監(jiān)測功能模塊；其中cpu模塊、開關(guān)控制模塊、顯示模塊、通訊模塊也可以與壓降消除裝置共用；以節(jié)約成本。

cpu模塊與顯示模塊連接。

cpu模塊與通訊模塊連接；通訊模塊與系統(tǒng)主站連接。

所述壓降消除裝置為基于電壓跟隨器原理的壓降消除裝置。

所述的用于測量pt二次回路壓降與負(fù)荷的電路結(jié)構(gòu)的測量方法，它包括：

壓降消除模式下回路壓降與負(fù)荷測量：壓降裝置投入運(yùn)行且正常工作時，k1、k2、k3均合上，現(xiàn)場手動或遠(yuǎn)程指令cpu測量pt二次回路壓降與負(fù)荷；通過現(xiàn)場手動或遠(yuǎn)程指令控制cpu模塊測量pt二次回路壓降與負(fù)荷；在同一時標(biāo)下第一電壓測量pt1模塊測得一組電壓向量ui,第二電壓測量pt2模塊測得一組電壓向量uo，將電壓向量ui與uo經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后在電壓幅值與相位檢測模塊中進(jìn)行電壓幅值和電壓相位計算，得出壓降消除模式下pt二次回路首端與回路末端與pt輸出端電壓向量的比差、角差、電壓向量差；同時，第一電流測量ct1模塊測量到pt二次回路壓降消除裝置前端電流ii，第二電流測量ct2模塊測量pt二次回路壓降消除裝置后端電流io，由vi*ii計算得到pt二次回路壓降消除裝置前端負(fù)荷，vi為ui幅值；由vo*io計算得到pt二次回路壓降消除裝置后端負(fù)荷，vo為uo幅值。

所述的用于測量pt二次回路壓降與負(fù)荷的電路結(jié)構(gòu)的測量方法，它還包括：

原狀態(tài)模式下pt二次回路壓降與負(fù)荷測量：壓降裝置退出運(yùn)行時，k1、k2、k3均斷開，現(xiàn)場手動或遠(yuǎn)程指令cpu測量原pt二次回路壓降與負(fù)荷。cpu指令測量模式開啟，裝置自動進(jìn)行測量現(xiàn)場手動或遠(yuǎn)程指令控制cpu模塊測量原pt二次回路壓降與負(fù)荷；在同一時標(biāo)下電壓第一電壓測量pt1模塊測得一組電壓向量ui,第二電壓測量pt2模塊測得一組電壓向量uo，將電壓向量ui與uo經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后在電壓幅值與相位檢測模塊中進(jìn)行電壓幅值、電壓相位計算，得出原pt二次回路首端與回路末端與pt輸出端電壓向量的比差、角差、電壓向量差；同時，第一電流測量ct1模塊測量到pt二次回路電流ii，由vi*ii計算得到pt二次回路負(fù)荷。

cpu模塊采集到ui與uo，ii與io后實現(xiàn)對pt二次回路的監(jiān)測。

測量模式

(1)現(xiàn)場手動測量：手動輸入測量指令。由cpu開啟測量模式，裝置自動進(jìn)行測量，現(xiàn)場顯示測量結(jié)果，存儲測量數(shù)據(jù)并將測量數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)主站處理。連續(xù)測量3次，每次間隔1min，最后一次測量后30s測量自動結(jié)束。

(2)遠(yuǎn)程自動測量：遠(yuǎn)程輸入測量指令，選擇測量模式，由cpu模塊發(fā)出指令，裝置自動進(jìn)行測量，現(xiàn)場顯示測量結(jié)果，存儲測量數(shù)據(jù)并將測量數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)主站處理。連續(xù)測量3次，每次間隔1min，最后一次測量后30s測量自動結(jié)束。本發(fā)明電壓測量模塊形成與壓降消除裝置分離的獨(dú)立模塊，與壓降消除裝置采用插拔式連接；便于整體壓降消除裝置功能的組合；也可以分散集成到壓降消除裝置中。

電壓測量模塊工作電源由壓降裝置工作電源提供

以上電路構(gòu)成了本發(fā)明的采用基于電壓跟隨器原理的壓降消除裝置測量pt二次回路壓降與負(fù)荷的電路結(jié)構(gòu)，同時實現(xiàn)對pt二次回路的監(jiān)測。

在壓降消除裝置沒有工作時，pt二次回路處于原二次回路狀態(tài)：

(1)在同一時標(biāo)下測得pt二次回路首端電壓ui與末端電壓uo，經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換、電壓與相位檢測模塊得到ui與uo三相電壓的幅值、相位，進(jìn)入cpu可以計算得到末端與首端的三相電壓差、比差、角差，其中比差f的計算公式為：

f(a)＝△v(a)/vi(a)，△v(a)＝vo(a)-vi(a)，

f(b)＝△v(b)/vi(b)，△v(b)＝vo(b)-vi(b)，

f(c)＝△v(c)/vi(c)，△v(c)＝vo(c)-vi(c)，

f(a)、f(b)、f(c)分別為比差f的對應(yīng)三相分項；vi(a)、vi(b)、vi(c)分別為

pt二次回路首端電壓ui對應(yīng)三相電壓幅值，vo(a)、vo(b)、vo(c)分別為pt

二次回路末端電壓uo對應(yīng)三相電壓幅值

角差δ的計算公式為：

δ(a)＝φo(a)-φi(a)，

δ(b)＝φo(b)-φi(b)，

δ(c)＝φo(c)-φi(c)，

δ(a)、δ(b)、δ(c)分別為角差δ的對應(yīng)三相分項；φi(a)、φi(b)、φi(c)、

分別為pt二次回路首端電壓ui對應(yīng)三相電壓相位，φo(a)、φo(b)、φo(c)

分別為pt二次回路末端電壓uo對應(yīng)三相電壓相位

壓降相對值△u/ui的計算公式為：

(2)同時測得壓降消除裝置輸入端電流ii，經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換進(jìn)入cpu計算得到回

路負(fù)荷

負(fù)荷大小為vi*ii

在壓降裝置工作模式下：

(1)在同一時標(biāo)下測得pt二次回路首端電壓ui與末端電壓uo，經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換、電壓與相位檢測模塊得到ui與uo三相電壓的幅值、相位，進(jìn)入cpu可以計算得到末端與首端的三相電壓差、比差、角差，其中比差f的計算公式為：

f(a)＝△v(a)/vi(a)，△v(a)＝vo(a)-vi(a)，

f(b)＝△v(b)/vi(b)，△v(b)＝vo(b)-vi(b)，

f(c)＝△v(c)/vi(c)，△v(c)＝vo(c)-vi(c)，

f(a)、f(b)、f(c)分別為比差f的對應(yīng)三相分項；vi(a)、vi(b)、vi(c)分別為pt二次回路首端電壓ui對應(yīng)三相電壓幅值，vo(a)、vo(b)、vo(c)分別為pt二次回路末端電壓uo對應(yīng)三相電壓幅值

角差δ的計算公式為：

δ(a)＝φo(a)-φi(a)，

δ(b)＝φo(b)-φi(b)，

δ(c)＝φo(c)-φi(c)，

δ(a)、δ(b)、δ(c)分別為角差δ的對應(yīng)三相分項；φi(a)、φi(b)、φi(c)、分別為pt二次回路首端電壓ui對應(yīng)三相電壓相位，φo(a)、φo(b)、φo(c)分別為pt二次回路末端電壓uo對應(yīng)三相電壓相位

壓降相對值△u/ui的計算公式為：

(2)同時測得壓降消除裝置輸入端電流ii，經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換進(jìn)入cpu計算得到壓降裝置前端回路負(fù)荷，負(fù)荷大小為vi*ii；測得壓降消除裝置輸出端電流io，經(jīng)過a/d轉(zhuǎn)換進(jìn)入cpu計算得到壓降裝置后端回路負(fù)荷，負(fù)荷大小為vo*io。

本發(fā)明無論壓降消除裝置是否處在工作狀態(tài)，裝置都實現(xiàn)對pt二次回路的工況監(jiān)測。