本發(fā)明涉及電量計(jì)量領(lǐng)域，尤其涉及一種零電流二次壓降動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)：

電流互感器、電壓互感器、電能表的誤差以及電壓互感器的二次壓降構(gòu)成了影響電能計(jì)量準(zhǔn)確性的主要因素。其中電壓互感器的二次壓降在現(xiàn)階段的影響已經(jīng)到了不容輕視的情況了。由于電壓互感器的二次壓降影響因素較多，并且這些影響因素測(cè)量十分困難，極易變化，再加上現(xiàn)場(chǎng)電壓互感器數(shù)量多等原因，使得電力系統(tǒng)多二次壓降的現(xiàn)狀缺乏有效的解決方法。

目前最為簡(jiǎn)單和常見(jiàn)的方法是加粗電壓互感器二次側(cè)導(dǎo)線的截面，減小二次側(cè)導(dǎo)線的長(zhǎng)度以及減小各個(gè)連接點(diǎn)的接觸電阻。然而，這種方法并不但沒(méi)有從根本上解決二次壓降的問(wèn)題，即使導(dǎo)線再粗、再短，二次壓降依然存在，而且，這種方法工程量大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種零電流二次壓降動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置。其能動(dòng)態(tài)為計(jì)量器補(bǔ)償壓降差，解決了由于電壓傳感器二次壓降導(dǎo)致計(jì)量器計(jì)量時(shí)所產(chǎn)生誤差的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種零電流二次壓降動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，包括：

檢測(cè)單元，用于檢測(cè)二次側(cè)輸出電壓與計(jì)量器輸入電壓之間的電壓差；

處理單元，用于將電壓差信號(hào)進(jìn)行放大并輸出到補(bǔ)償單元；

補(bǔ)償單元，用于將放大后的電壓差信號(hào)轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償電壓輸入到計(jì)量器；

所述檢測(cè)單元第一輸入端與二次側(cè)輸出端相連接，第二輸入端與計(jì)量器輸入端相連接，所述檢測(cè)單元輸出端與處理單元輸入端相連接；所述處理單元輸出端與補(bǔ)償單元輸入端相連接，所述補(bǔ)償單元輸出端與計(jì)量器輸入端相連接。

優(yōu)選的，所述檢測(cè)單元包括第一磁芯、輸入繞組、檢測(cè)繞組以及檢測(cè)電路；所述輸入繞組繞制在第一磁芯一側(cè)，所述檢測(cè)繞組繞制在第一磁芯另一側(cè)，所述檢測(cè)電路輸入端與檢測(cè)繞組相連接；所述檢測(cè)電路輸出端與所述處理單元相連接。

優(yōu)選的，所述處理單元包括放大電路，所述放大電路輸入端與檢測(cè)電路輸出端相連接，所述放大電路輸出端與補(bǔ)償單元相連接。

優(yōu)選的，所述補(bǔ)償單元包括第二磁芯、補(bǔ)償繞組以及輸出繞組；所述補(bǔ)償繞組繞制在第二磁芯一側(cè)，所述輸出繞組繞制在第二磁芯另一側(cè)；所述補(bǔ)償繞組與放大電路輸出端相連接；所述輸出繞組與計(jì)量器輸入端相連接。

優(yōu)選的，所述處理單元還包括過(guò)載短路保護(hù)電路，所述過(guò)載短路保護(hù)電路與補(bǔ)償繞組相連接，用于檢測(cè)放大電路的輸出電壓，當(dāng)放大電路的輸出電壓高于預(yù)設(shè)值時(shí)，斷開(kāi)放大電路的輸出回路。

優(yōu)選的，所述檢測(cè)電路包括：二極管D3、二極管D4、運(yùn)算放大器U5A、電阻R16；所述二極管D3的陽(yáng)極、二極管D4的陰極與運(yùn)算放大器U5A的同相輸入端相連接，所述二極管D3的陰極、二極管D4的陽(yáng)極與運(yùn)算放大器U5A的反向輸入端相連接，電阻R16一端與運(yùn)算放大器U5A的反向輸入端相連接，電阻R16另一端與運(yùn)算放大器U5A的輸出端相連接。

優(yōu)選的，所述放大電路包括：電阻R1、電阻R7、電阻R10、電阻R12電阻R20、電阻R15、繼電器JK1、集成功率放大器U4A、運(yùn)算放大器U4B、運(yùn)算放大器U2A、運(yùn)算放大器U2B；運(yùn)算放大器U4B的反向輸入端通過(guò)電阻R20與運(yùn)算放大器U5A的輸出端連接；運(yùn)算放大器U4B的輸出端通過(guò)電阻R15與集成功率放大器U4A的反相輸入端連接；集成功率放大器U4A的輸出端通過(guò)繼電器JK1與補(bǔ)償繞組的一端連接；補(bǔ)償繞組的另一端通過(guò)電阻R22與地連接；補(bǔ)償繞組的另一端還通過(guò)電阻R1與運(yùn)算放大器U2A的反相輸入端連接；運(yùn)算放大器U2A的輸出端通過(guò)電阻R7與運(yùn)算放大器U2B的反相輸入端連接；運(yùn)算放大器U2B的輸出端通過(guò)電阻R10與電阻R12分壓后與運(yùn)算放大器U4B的同相輸入端連接。

優(yōu)選的，所述的過(guò)載短路保護(hù)電路包括：電阻R6、繼電器JK1、電壓比較器U1、電壓比較器U3；繼電器JK1的開(kāi)關(guān)端的兩端分別與集成功率放大器U4A的輸出端和補(bǔ)償繞組的輸入端連接；集成功率放大器U4A的輸出端通過(guò)電阻R6與電壓比較器U1的反相輸入端和電壓比較器U3的同相輸入端連接。

優(yōu)選的，所述第一磁芯為超微晶環(huán)形磁芯。

優(yōu)選的，所述第二磁芯為硅鋼片環(huán)形磁芯。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：1、只要電壓互感器的輸出電壓與計(jì)量器的輸入電壓不等，就會(huì)在二次側(cè)導(dǎo)線產(chǎn)生電流，補(bǔ)償裝置將實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的改變計(jì)量器的輸入電壓，保證電壓互感器的輸出電壓與計(jì)量器的輸入電壓相等，二次側(cè)導(dǎo)線電流為零；2、補(bǔ)償范圍寬，不會(huì)發(fā)生過(guò)補(bǔ)償和欠補(bǔ)償現(xiàn)象；3、直接安裝到計(jì)量器輸入端，不需要改變電壓互感器二次側(cè)導(dǎo)線的接線；4、補(bǔ)償精度較高；5、當(dāng)二次側(cè)發(fā)生過(guò)載短路時(shí)，能立即斷開(kāi)補(bǔ)償裝置輸出，不會(huì)對(duì)計(jì)量器產(chǎn)生補(bǔ)償電壓；6、體積小，重量輕，線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，便于安裝調(diào)試。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中的一種零電流二次壓降動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的框架示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中的一種零電流二次壓降動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中檢測(cè)電路的電路原理圖；

圖4為圖2中放大電路的電路原理圖；

圖5為圖2中過(guò)載短路保護(hù)電路的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，圖1為本發(fā)明中的一種零電流二次壓降動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)框架圖，在圖1中，零電流二次壓降動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置包括：

檢測(cè)單元10，用于檢測(cè)電壓互感器二次側(cè)輸出電壓與計(jì)量器輸入電壓之間的電壓差；

處理單元20，用于將電壓差信號(hào)進(jìn)行放大并輸出到補(bǔ)償單元；

補(bǔ)償單元30，用于將放大后的電壓差信號(hào)轉(zhuǎn)換為補(bǔ)償電壓輸入到計(jì)量器；

檢測(cè)單元第一輸入端與電壓互感器二次側(cè)輸出端相連接，第二輸入端與計(jì)量器輸入端相連接，檢測(cè)單元輸出端與處理單元輸入端相連接；處理單元輸出端與補(bǔ)償單元輸入端相連接，補(bǔ)償單元輸出端與計(jì)量器輸入端相連接。

通過(guò)檢測(cè)單元?jiǎng)討B(tài)檢測(cè)電壓互感器二次側(cè)輸出電壓與輸入計(jì)量器之間的電壓差，將電壓差信號(hào)進(jìn)行放大處理，再通過(guò)補(bǔ)償單元進(jìn)行一定比例轉(zhuǎn)換，輸出補(bǔ)償電壓到計(jì)量器來(lái)彌補(bǔ)計(jì)量器輸入電壓與電壓互感器二次側(cè)輸出電壓之間的差值。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)計(jì)量器輸入電壓與電壓互感器二次側(cè)輸出電壓，使計(jì)量器輸入電壓與電壓互感器二次側(cè)輸出電壓值相等，減少產(chǎn)生誤差。

如圖2所示，圖2為檢測(cè)單元、處理單元以及補(bǔ)償單元的具體結(jié)構(gòu)，為本發(fā)明的優(yōu)選方式，并不是本發(fā)明的唯一方式，其他通過(guò)檢測(cè)計(jì)量器輸入電壓與電壓互感器二次側(cè)輸出電壓兩端電壓差，進(jìn)行電壓差處理，再通過(guò)輸出補(bǔ)償值進(jìn)行補(bǔ)償?shù)膶?shí)施方式均在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)，應(yīng)均在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。

在圖2中，檢測(cè)單元10包括第一磁芯4、輸入繞組2、檢測(cè)繞組5以及檢測(cè)電路，所述檢測(cè)電路與處理單元都位于控制盒6中；所述輸入繞組2繞制在第一磁芯4一側(cè)，檢測(cè)繞組5繞制在第一磁芯4另一側(cè)，檢測(cè)電路輸入端與檢測(cè)繞組5相連接；在電控制盒6中，檢測(cè)電路輸出端與所述處理單元相連接。輸入線圈2、檢測(cè)線圈5的匝數(shù)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而設(shè)定的。第一磁芯4的材料與形狀也是根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而設(shè)定的。優(yōu)選的，第一磁芯為超微晶環(huán)形磁芯。

處理單元包括放大電路，放大電路輸入端與檢測(cè)電路輸出端相連接，放大電路輸出端與補(bǔ)償單元相連接。

優(yōu)選的，處理單元還包括過(guò)載短路保護(hù)電路，過(guò)載短路保護(hù)電路與補(bǔ)償繞組相連接，用于檢測(cè)放大電路的輸出電壓，當(dāng)放大電路的輸出電壓高于預(yù)設(shè)值時(shí)，斷開(kāi)放大電路的輸出回路。

補(bǔ)償單元包括第二磁芯8、補(bǔ)償繞組7以及輸出繞組9；補(bǔ)償繞組9繞制在第二磁芯8一側(cè)，輸出繞組9繞制在第二磁芯8另一側(cè)；補(bǔ)償繞組7與放大電路輸出端相連接；輸出繞組9與計(jì)量器3輸入端相連接。補(bǔ)償線圈7、輸出線圈9的匝數(shù)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而設(shè)定的。第二磁芯8的材料與形狀根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而設(shè)定的。優(yōu)選的，所述第二磁芯為硅鋼片環(huán)形磁芯。

輸入繞組兩端分別與電壓互感器二次側(cè)輸出端和計(jì)量器輸入端相連接。計(jì)量器通過(guò)電壓互感器二次側(cè)輸出端輸出電壓供電進(jìn)行工作，由于電壓互感器二次側(cè)到計(jì)量器之間輸送導(dǎo)線存在電阻，電壓互感器二次側(cè)輸出端到計(jì)量器之間存在壓降，即在輸入繞組兩端產(chǎn)生壓降差，從而輸入繞組產(chǎn)生電流，檢測(cè)電流產(chǎn)生感應(yīng)電流，輸入到檢測(cè)電路將檢測(cè)電路轉(zhuǎn)換為檢測(cè)電壓。

放大電路對(duì)檢測(cè)電壓進(jìn)行放大輸出到補(bǔ)償繞組，從而輸出繞組感應(yīng)出一定比例的補(bǔ)償電壓輸出到計(jì)量器輸入端，此補(bǔ)償值等于前面所述的電壓互感器二次側(cè)與計(jì)量器輸入端之間的電壓差，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)量器的輸入電壓等于電壓互感器二次側(cè)輸出電壓，減少了計(jì)量器計(jì)量電壓的誤差。

如圖3所示，圖3為檢測(cè)電路原理圖。在圖3中，檢測(cè)電路包括：二極管D3、二極管D4、運(yùn)算放大器U5A、電阻R16；所述二極管D3的陽(yáng)極、二極管D4的陰極與運(yùn)算放大器U5A的同相輸入端相連接，所述二極管D3的陰極、二極管D4的陽(yáng)極與運(yùn)算放大器U5A的反向輸入端相連接，電阻R16一端與運(yùn)算放大器U5A的反向輸入端相連接，電阻R16另一端與運(yùn)算放大器U5A的輸出端相連接。該二次電流檢測(cè)電路主要實(shí)現(xiàn)，將電壓互感器二次側(cè)輸出電壓與計(jì)量器輸入電壓之間電壓差在輸入繞組中產(chǎn)生的電流檢測(cè)出來(lái)，并將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)輸入到放大電路中。以上電路結(jié)構(gòu)只是檢測(cè)電路一個(gè)較優(yōu)選方式，其他只要能實(shí)現(xiàn)將檢測(cè)繞組的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閱握{(diào)跟隨的電壓信號(hào)的電路結(jié)構(gòu)均應(yīng)在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。

如圖4所示，圖4為放大電路原理圖。在圖4中，放大電路包括：電阻R1、電阻R7、電阻R10、電阻R12電阻R20、電阻R15、繼電器JK1、集成功率放大器U4A、運(yùn)算放大器U4B、運(yùn)算放大器U2A、運(yùn)算放大器U2B；運(yùn)算放大器U4B的反向輸入端通過(guò)電阻R20與運(yùn)算放大器U5A的輸出端連接；運(yùn)算放大器U4B的輸出端通過(guò)電阻R15與集成功率放大器U4A的反相輸入端連接；集成功率放大器U4A的輸出端通過(guò)繼電器JK1與補(bǔ)償繞組的一端連接；補(bǔ)償繞組的另一端通過(guò)電阻R22與地連接；補(bǔ)償繞組的另一端還通過(guò)電阻R1與運(yùn)算放大器U2A的反相輸入端連接；運(yùn)算放大器U2A的輸出端通過(guò)電阻R7與運(yùn)算放大器U2B的反相輸入端連接；運(yùn)算放大器U2B的輸出端通過(guò)電阻R10與電阻R12分壓后與運(yùn)算放大器U4B的同相輸入端連接。該放大電路主要實(shí)現(xiàn)，將檢測(cè)電路轉(zhuǎn)換后的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行放大，并輸入到補(bǔ)償單元中。以上電路結(jié)構(gòu)只是放大電路一個(gè)較優(yōu)選方式，其他只要滿足對(duì)額定頻率范圍內(nèi)的電壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)放大這一基本功能的電路結(jié)構(gòu)均應(yīng)在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。

如圖5所示，圖5為過(guò)載短路保護(hù)電路原理圖。在圖5中，過(guò)載短路保護(hù)電路包括：電阻R6、繼電器JK1、壓比較器U1、電壓比較器U3；繼電器JK1的開(kāi)關(guān)端的兩端分別與集成功率放大器U4A的輸出端和補(bǔ)償繞組的輸入端連接；集成功率放大器U4A的輸出端通過(guò)電阻R6與電壓比較器U1的反相輸入端和電壓比較器U3的同相輸入端連接。當(dāng)電壓互感器二次側(cè)發(fā)生了過(guò)載短路，集成功率放大器U4A的輸出電壓很大，電壓比較器U1和U3的第7引腳輸出為低電平，進(jìn)而控制繼電器JK1的開(kāi)關(guān)端斷開(kāi)，補(bǔ)償單元的輸出回路也被斷開(kāi)，補(bǔ)償單元不再為計(jì)量器3補(bǔ)償電壓。

零電流二次壓降補(bǔ)償裝置的工作原理如下：零電流二次壓降補(bǔ)償裝置串聯(lián)在電壓互感器1的輸出與計(jì)量器3的輸入之間；例如，當(dāng)電壓互感器1的輸出電壓為100V，由于計(jì)量器3的供電需要有電壓互感器1提供，因此在二次回路中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)約為0.1A的電流；當(dāng)這個(gè)0.1A的電流通過(guò)二次回路的開(kāi)關(guān)、熔斷器、端子排等，就產(chǎn)生了0.3V壓降，最終輸入到計(jì)量器3的輸入電壓則變?yōu)?9.7V，產(chǎn)生了0.3％的計(jì)量誤差；零電流二次壓降補(bǔ)償裝置通過(guò)檢測(cè)繞組5檢測(cè)出這個(gè)0.1A的電流，轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并通過(guò)放大電路，由輸出繞組9向計(jì)量器3的輸入端提供一個(gè)約為0.3V的正相補(bǔ)償電壓，增大計(jì)量器3的輸入電壓至100V，同時(shí)為計(jì)量器3提供了0.1A的供電電流；當(dāng)補(bǔ)償電壓過(guò)大，大于0.3V，達(dá)到0.4V時(shí)電壓互感器1的輸出與計(jì)量器3的輸入的連接導(dǎo)線上產(chǎn)生約為0.033A的負(fù)相電流，零電流二次壓降補(bǔ)償裝置會(huì)減小補(bǔ)償電壓，減小計(jì)量器3的輸入電壓，最終形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡，使電壓互感器1的輸出電壓與計(jì)量器3的輸入電壓相等。

本發(fā)明的有益效果在于：1、只要電壓互感器的輸出電壓與計(jì)量器的輸入電壓不等，就會(huì)在二次側(cè)導(dǎo)線產(chǎn)生電流，補(bǔ)償裝置將實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的改變計(jì)量器的輸入電壓，保證電壓互感器的輸出電壓與計(jì)量器的輸入電壓相等，二次側(cè)導(dǎo)線電流為零；2、補(bǔ)償范圍寬，不會(huì)發(fā)生過(guò)補(bǔ)償和欠補(bǔ)償現(xiàn)象；3、直接安裝到計(jì)量器輸入端，不需要改變電壓互感器二次側(cè)導(dǎo)線的接線；4、補(bǔ)償精度較高；5、當(dāng)二次側(cè)發(fā)生過(guò)載短路時(shí)，能立即斷開(kāi)補(bǔ)償裝置輸出，不會(huì)對(duì)計(jì)量器產(chǎn)生補(bǔ)償電壓；6、體積小，重量輕，線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，便于安裝調(diào)試。

對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。