033]本發(fā)明的實施例結構如圖2所示，包括高壓等電位開口電流互感器1、高壓等電位電流信號采集模塊2、高壓等電位電壓取能電源模塊3、高壓電路金屬屏蔽盒4、套管5、信號光纖6、金屬箱體7、電子式電壓互感器8、電容型取能互感器9、熔斷器10、電壓信號采集模塊11、CPU模塊12、通信模塊13、低壓側(cè)電壓取能電源模塊14 ;其連接關系及工作原理:
[0034]高壓等電位開口電流互感器I通過屏蔽盒的屏蔽線，將信號傳輸至高壓等電位電流信號采集模塊2中，其中，屏蔽盒的屏蔽金屬層將高壓等電位開口電流互感器I外的金屬屏蔽殼和高壓電路金屬屏蔽盒相連，形成高壓等電位的同時并完成電壓取壓；高壓等電位電流信號采集模塊2直接采集高壓等電位開口電流互感器I的信號并完成數(shù)字處理，然后經(jīng)信號光纖6輸至CPU模塊12 ;高壓等電位電壓取能電壓模塊3高壓電路金屬屏蔽盒4上的高壓作為參考電位，從電容型取能互感器9中取能，并完成對高壓等電位電流信號采集模塊2的供能；高壓電路金屬屏蔽盒4通過航插和屏蔽線與高壓等電位開口電流互感器I的信號極和外金屬殼相連，并完成對高壓電路的電磁屏蔽；套管5上端法蘭上安裝高壓電路金屬屏蔽盒4，居中法蘭安裝在金屬箱體7上，套管除起到將高壓分別引致電子式電壓互感器8和電容型取能互感器9上的作用外，還起到光纖絕緣子的作用，即信號光纖6從套管5中穿過；信號光纖6將高壓側(cè)的數(shù)字電流信號傳輸給CPU模塊12，并起到高低壓信號隔離的作用；金屬箱體7支撐套管并可靠接地，起到防雨、防塵、防紫外線等作用，另外也起到對電子式電壓互感器8以及其它低壓側(cè)工作電路進行雜散電容以及電磁屏蔽的作用；電子式電壓互感器8安裝在金屬箱體7內(nèi)，負責測量電壓，其信號直接傳輸給電壓信號采集模塊
11;電容型取能互感器9安裝在金屬箱體7內(nèi)，負責電壓分壓取能，并分別給高壓等電位電壓取能電源模塊3和低壓側(cè)電壓取能電源模塊14供能；熔斷器10為內(nèi)置于金屬箱體中，每相電子式電壓互感器8和電容型取能互感器9上各裝一支，起到保護隔離的作用；電壓信號采集模塊11采集電子式電壓互感器8的信號，數(shù)字化處理后傳輸給CPU模塊12 ;CPU模塊12負責同時采集電流電壓信號、以及電能質(zhì)量及電能量的計算，其完成計算后將數(shù)據(jù)傳輸至通信模塊13 ;通信模塊13負責CPU模塊12 ;低壓側(cè)電壓取能電源模塊14負責給電壓信號采集模塊11、CPU模塊12和通信模塊13供能。
[0035]本實施例的各部件的實施方式及功能為:
[0036]高壓等電位電流互感器I采用工作范圍為-40至+70度，測量準確度為0.5及級以上的柔性羅氏線圈、或開口硬質(zhì)骨架羅氏線圈、或開口磁芯線圈。
[0037]高壓等電位電流采樣模塊2與低壓側(cè)的電壓信號采集模塊11原理和構成相同:如圖3所示，主要由依次相連的模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7606、微控制器MCU-STM32F103、多模光纖發(fā)送器HFBR-1414器件組成，其中電流信號直接進入AD7606進行數(shù)字采集轉(zhuǎn)換，然后再將處理完的數(shù)字信號傳輸給STM32F103進行計算處理，最后處理完的信號傳輸給光纖發(fā)送器HFBR-1414再由其發(fā)送給CPU模塊。
[0038]高壓等電位電壓取能電源模塊3如圖4所示，由整流橋D9，兩個電容Cl、C2，和直流-直流穩(wěn)壓變換器U2組成，其中，取能互感器分得的電壓經(jīng)整流橋D9后成直流電壓，經(jīng)電容C2 (此直流電壓的脈動成分比較大，需用一個不小于1500uf的電容C2進行平滑濾波)后輸出到直流-直流穩(wěn)壓變換器U2，U2的輸出接一個電容Cl濾波，得到一個穩(wěn)定的電壓。低壓側(cè)供能電源模塊14的工作原理與高壓等電位電壓取能電源模塊3的原理相同，只是工作的參考電位不同。
[0039]電容取能互感器9的實施例結構如圖5所示，采用絕緣水平和介損指標符合國家標準的，電壓因數(shù)為1.9的干式電容分壓器(由三個電容器C4、C3、C5串聯(lián)而成，高壓等電位電壓取能電源模塊3、低壓側(cè)供能電源模塊14分別連接在C3的兩端)。
[0040]電子式電壓互感器8采用絕緣水平和介損指標符合國家標準的，工作范圍為為-40至+70度，測量準確度為0.5級及以上，電壓因數(shù)為1.9的、基于電阻分壓、或電容分壓、或阻容分壓原理的干式電子式電壓互感器。
[0041]CPU模塊12及通信模塊13:如圖6所示，其中CPU模塊12主要由光纖接收器HFBR-2412、芯片MCU-STM32F103構成，通信模塊13采用天線和通信器件S14432構成，具體的工作原理為:各路計算完成的電流電壓信號通過光纖發(fā)送給光纖接收器HFBR-2412，然后輸入給芯片MCU-STM32F103，并由其完成電能質(zhì)量和電能的計算，計算結果傳輸給通信模塊13最終由其完成通信遠傳。
[0042]套管5、信號光纖6、金屬箱體7均采用本領域常規(guī)產(chǎn)品。
[0043]雖然參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實例，已經(jīng)對本發(fā)明進行了圖示和描述，但本領域的一般專業(yè)技術人員應該明白，可以在形式和細節(jié)上對本發(fā)明作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
【主權項】
1.一種可在高壓側(cè)帶電裝拆的電能質(zhì)量監(jiān)測和電能計量裝置，其特征在于，該裝置包括:三組電流電壓采集單元、CPU模塊、低壓側(cè)電壓供能電源模塊及無線通信模塊；每組電流采集單元均分別與CPU模塊和低壓側(cè)電壓供能電源模塊相連，低壓側(cè)電壓供能電源模塊及通信模塊分別與CPU模塊相連。2.如權利要求1所述裝置，其特征在于，所述每組電流采集單元均包括高壓等電位開口電流互感器、高壓等電位電流信號采集模塊、高壓等電位電壓取能電源模塊、電子式電壓互感器、電容型取能互感器及電壓信號采集模塊；其中，高壓等電位開口電流互感器輸出端、高壓等電位電壓取能電源模塊輸出端分別與高壓等電位電流信號采集模塊輸入端相連，電子式電壓互感器輸出端與電壓信號米集模塊輸入端相連；電容型取能互感器輸出端分別與高壓等電位電壓取能電源模塊輸入端和低壓側(cè)電壓取能電源模塊輸入端相連，高壓等電位電流信號采集模塊與CPU模塊雙向相連，電壓信號采集模塊的輸出端和輸入端分別與低壓側(cè)電壓取能電源模塊、CPU模塊相連。3.如權利要求1所述裝置，其特征在于，所述裝置還包括三個高壓電路屏蔽盒、三個套管、三根信號光纖、六個熔斷器、一個金屬箱體；三個高壓電路金屬屏蔽盒內(nèi)分別放置一組電流電壓采集單元的高壓等電位電流信號采集模塊和高壓等電位電壓取能電源模塊，一個金屬箱體內(nèi)放置三組電流電壓采集單元的其它器件，包括電子式電壓互感器、電容型取能互感器、電壓信號采集模塊，以及CPU模塊和低壓側(cè)電壓取能電源模塊；三個高壓電路金屬屏蔽盒通過三個套管與金屬箱體相連；六根熔斷器，其中三個熔斷器上端分別通過三個高壓電路金屬屏蔽盒和三個套管中的金屬管臂相連，三個熔斷器下端分別與三組電流電壓采集單元的三個電子式電壓互感器相連，另外三個熔斷器上端分別通過三個套管中金屬管內(nèi)的電極與三組電流電壓采集單元的三個高壓等電位電壓取能電源模塊，三個熔斷器下端分別與三組電流電壓采集單元的三個電容型取能互感器高壓極相連；三根信號光纖穿過三個套管分別將三組電流電壓采集單元的三個高壓等電位電流信號采集模塊與CPU模塊相連。4.如權利要求1所述裝置，其特征在于，所述高壓等電位電流互感器采用工作范圍為-40至+70度，測量準確度為0.5及級以上的柔性羅氏線圈、或開口硬質(zhì)骨架羅氏線圈、或開口磁芯線圈。5.如權利要求1所述裝置，其特征在于，所述高壓等電位電流采樣模塊與低壓側(cè)的電壓信號采集模塊構成相同:主要由依次相連的ADC-AD7606、芯片MCU-STM32F103、光纖發(fā)送器HFBR-1414器件組成，其中電流信號直接進入ADC-AD7606進行數(shù)字采集轉(zhuǎn)換，然后再將處理完的數(shù)字信號傳輸給MCU-STM32F103進行計算處理，最后處理完的信號傳輸給光纖發(fā)送器HFBR-1414再由其發(fā)送給CPU模塊。6.如權利要求1所述裝置，其特征在于，所述高壓等電位電壓取能電源模塊由全橋整流電路，兩個電容(Cl、C2)，整流管和直流-直流穩(wěn)壓變換器組成，其中，取能互感器分得的電壓經(jīng)整流管、全橋整流電路整流后成直流電壓，經(jīng)第二電容(C2)進行平滑濾波后輸出到直流-直流穩(wěn)壓變換器，直流-直流穩(wěn)壓變換器的輸出接第一電容(Cl)濾波，得到一個穩(wěn)定的電壓。7.如權利要求1所述裝置，其特征在于，所述電容取能互感器由三個電容器(C4、C3、C5)串聯(lián)而成的電壓因數(shù)為1.9的干式電容分壓器，高壓等電位電壓取能電源模塊、低壓側(cè)供能電源模塊分別連接在串聯(lián)在中間的電容(C3)的兩端。8.如權利要求1所述裝置，其特征在于，所述電子式電壓互感器8采用絕緣水平和介損指標符合國家標準的，工作范圍為為-40至+70度，測量準確度為0.5級及以上，電壓因數(shù)為1.9的、基于電阻分壓、或電容分壓、或阻容分壓原理的干式電子式電壓互感器。9.如權利要求1所述裝置，其特征在于，所述CPU模塊由光纖接收器HFBR-2412、芯片MCU-STM32F103構成；所述通信模塊采用天線和通信器件S14432構成。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可在高壓側(cè)帶電裝拆的電能質(zhì)量監(jiān)測和電能計量裝置，屬于電能質(zhì)量在線監(jiān)測和電能計量技術領域，該裝置包括：三組電流電壓采集單元、CPU模塊、低壓側(cè)電壓供能電源模塊及無線通信模塊；每組電流采集單元均分別與CPU模塊和低壓側(cè)電壓供能電源模塊相連，低壓側(cè)電壓供能電源模塊及通信模塊分別與CPU模塊相連。該裝置無需停電和斷線安裝，適用于戶內(nèi)戶外環(huán)境，具有電能質(zhì)量監(jiān)測和電能計量的功能，以及測量范圍和響應頻帶寬、在較寬的工作溫度范圍下準確度高的特性。
【IPC分類】G01R31/00, G01R22/06
【公開號】CN105004943
【申請?zhí)枴緾N201510303054
【發(fā)明人】陳喆, 宋玉剛
【申請人】北京智羅盤智能電氣有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月4日