专利名称：三相电能表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力测量装置，特别是一种三相电能表。
技术背景 电能是国民经济中使用的最基本的能源，电能产业在国民经济总产值GDP中占10％以上。电能是一种即生即用的商品，在我国每年发电总量超过2万亿千瓦时，都即时地被用户消费，用户用电量通过电能表计量。居民用电由单相供电，使用单相电能表计量，居民的消耗大约占总电量的10％。占供电量90％以上的工矿、企业、事业单位等大用户均采用三相供电，所以三相电能表是用电结算中最重要的电能计量器具。一些大的用户还需要高压供电，同时还存在电力生产、电力传输企业间的电量结算，需要更高高压的网口高压电能表。
传统的三相电能表有两大类一类是三相四线制，一类是三相三线制。
典型的三相四线制电网中三相电能表的原理如图1中所示。三相四线电能表实际上由三个分别设置在A、B、C三相和地线N之间的电能计量机构W1、W2、W3组成，分别计量三相的用电量，每一个电能计量机构均包涵电流、电压两个支路，其数学表达为 式中P∑为三相总功率(电能是功率的积分，即用电功率的累加)； PW1，PW2，PW3为三个功率测量机构功率测量结果； uA，uB，uC为相电压，即每相火线对中线(地)的电压； iA，iB，iC为每一相的用电电流。
三相四线制电能表的计量结果准确，但需要引入电网的地线(中线)，因此测量结构较为复杂。
三相三线制电网中的电能表原理图如图2中所示。显然，这时计量三相电能只需要两个电能计量机构W1，W2，不同的只是W1，W2的电压支路分别跨接于A-B、C-B之间，这样使三相电能表结构和接线都大大简化了，是三相四线电能表的一个重要简化，其基本条件上是三相负载对称，即 iA+iB+iC＝0(2) 则有 iB＝-iA-iC (3) 这样(1)式就可以简化为 所以三相三线电能表得到了广泛的应用。
问题是(2)式的条件在通常情况下不能满足，三相负载在基本相同的情况下存在一个偏离Δi，即iA+iB+iC＝Δi(5) 这样(4)式的正确表达应是 (6)式中末尾一项就是三相三线电能表测量结果的误差。三相三线制电能表只需要引入三条火线，结构简单，但三相负载不平衡时存在原理性误差。
而且，目前的三相电能表都无法直接用于高压，它要通过电压互感器(PT)将高压转换为低压(100V)，它要将大电流通过电流互感器(CT)将大电流变为小电流(5A或1A)，不但提高了结构的复杂性和造价，同时还无法实现整体的计量校准和检定。
实用新型内容本实用新型克服了上述缺点，提供了一种计量准确、可以用于高压线路测量的三相电能表。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是一种三相电能表，包括 电流检测单元，用于检测所在线路的线电流； 电压检测单元，用于检测两两相间的线电压； 电能测算单元，接收各电流检测单元和电压检测单元的检测结果，计算出累计电能。
所述电压检测单元可为跨接在两相间的电压/电压变换器，将检测到的线电压信号，输出到所述电能测算单元中。
所述电压检测单元可包括跨接两相间，串联连接的分压器和电流/电压变换器，将检测到的串联电路中的电流信号，输出到所述电能测算单元中。
所述分压器可由多个串联的分压电阻构成。
所述分压电阻外环绕可有多个由电容连接的导电环。
所述导电环的输出端可连接有一个电源单元，将所述导电环输出的电流转换为直流电源输出。
所述电流检测单元可包括串联在所在线路中的电流/电压变换器，将检测到的线电流转换为电压信号，输出到所述电能测算单元中。
所述电能测算单元可包括 A/D转换模块，将电流检测单元和电压检测单元的检测结果，转经过模拟/数字信号，转化为A/D电平信号； 功率计算模块，根据所述A/D电平信号计算出功率值； 数字/频率转换模块，将计算出的功率值变换为相应频率的脉冲； 电能累计模块，将上述脉冲信号进行累计获得电能值。
本实用新型通过电流检测单元、电压检测单元分别检测获得准确比例于各相的线电流和线电压信号，再统一传送到所述电能测算单元中，由所述电能测算单元进行电能累计计算，在未提高硬件成本的前提下，消除由三相负载电流不平衡引起的原理性误差，极大地提高了测算结果的准确性，此外，采用检测作用于分压器上的电流的方式，实现对线电压的测量，可以无需使用电压互感器，使电能表本身不但具有较低的复杂度，还进一步提高高压线路电能测算的准确度，能够在高压电网的电能检测中得到更好的应用。
图1为现有技术中三相四线制电能表的结构示意图； 图2为现有技术中三相三线制电能表的结构示意图； 图3为本实用新型实施例一的结构示意图； 图4为本实用新型实施例二的结构示意图。
具体实施方式
如图3中所示，为本实用新型的一种优选实施例的结构示意图，本实施例为适用于线电压380V、10kV、35kV，相电流0-1000A的新型三相三线电能表，三相中的线电流iA、iB、iC分别通过串联在各自所在线路中的电流/电压变换器(以下简称I/V变换器)I/V①、I/V②、I/V③实现测量，将检测到的电流信号转换为电压信号，输出到所述电能测算单元中。而三个线电压uAB、uBC、uCA通过跨接在每两相间的电压/电压变换器(以下简称V/V变换器)V/V④、V/V⑤、V/V⑥，检测到的电压信号也输出到所述电能测算单元中。三路线电压信号和三路线电流信号同时作用于电能测算单元M⑦的输入端，所述电能测算单元，将接收到的上述由I/V①、I/V②、I/V③、V/V④、V/V⑤、V/V⑥测量到的模拟信号经A/D变换，转化为A/D电平信号，根据上述(6)式所描述的共B相三相三线电能表的数学表达，可得到共C相和共A相的三相三线电能表的数学表达分别为 如果取(6)、(7)、(8)式之平均值，则三相总的功率为 (10)式中末项为上述测量结果的误差项，考虑三相电压的对称性即 uA+uB+uC＝Δu(11) (10)式中的误差项变为 显然ΔP与(6)式中的误差相比大大降低了，通常情况下达到可以忽略的程度。
因此通过上述测量和计算获得的总的功率P∑，数字/频率转换模块(以下简称D/F转换)将计算获得的功率变换为相应频率的脉冲；最后通过对上述脉冲信号的累计得到电能值。上述测算、D/F转换和累计过程也可以通过计算机、芯片中的软件计算获得，其中uAB＝-uBA，uBC＝-uCB，uAC＝-uCA。
从本实施例中可以看出，本实用新型提供的三相电能表，其硬件成本和现行的三相四线电能表无太大差别，但它实现了一种无原理性误差的三相三线电能表，从外部看，其线路连接也与现有的三相三线电能表同样简单，因此推广和应用比较容易。
本实用新型的另一种实施例，提供了一种网口三相三线高压电能表，如图4中所示为本实施例的结构示意图。
为了确保安全，网口三相高压电能表由三个测量机构W1，W2，W3构成，其结构是完全相同的，所以仅以A相的W1为例加以说明。W1位于电网A相端口，电能传输方向由A→A′(反相则电能为负值)，A相线电流iA通过I/V变换器I/V①进行测量，将比例于iA的电压信号输出到电能测算单元M④的输入通道中；所述A、B两相间，串联有分压器RA和I/V变换器I/V③，RA中的电流流过I/V③产生比例于UAB的电压，因此通过检测到的与分压器RA串联电路中的电流转换为电压信号，输出到所述电能测算单元M④中；同理，所述A、C两相间的线电压，通过测量RC中的电流流过I/V②产生比例于UAC的电压，也输出到所述电能测算单元M④中。所述分压器由多个串联的分压电阻构成，以确保每一个分压电阻的电压和功耗的绝对安全。所述分压电阻外环绕有多个用电容连接的导电环构成相间的另一个电容分压支路，形成一个鼠笼状的等电位屏蔽机构，以确保电阻分压的准确和抗干扰。所述导电环构成的电容分压支路CA、CC的电流(典型值为2mA)，经过SP⑤收集并处理，转换为直流电源输出，为W1内部电流提供直流供电。
所述电能测算单元M④硬件结构与一个三相三线电能表芯片基本相同，并进行如下计算 同理 将上述三个测量机构的测量结果相加并除以3则得到 这便是上述实施例一中(10)式的三相电能测量结果，它和(6)-(10)式的顺序不同，但合成的结果是一样的。
本实施例中，W1，W2，W3三个测量机构分别选择A，B，C三个端口作为电的参考点，同时W1，W2，W3均设置于一个电和热的屏蔽机构中以确保本级的安全和稳定。由于本实施例应用于高压电能的测量，因此需要将各测量机构中电能测算单元M④各自的测量的线电压和线电流结果，通过载波芯片T⑥发送到地面，由地面载波系统进行接收，再传送到的另一电能测算单元中做进一步数据处理，由电能测算单元M④通过所述载波芯片T⑥发送出的结果不拘限于电能，还可以包括电流、电压以及保护信号等。因此本实施例能够在高压线路中的电能测算中得到更好的应用，例如应用于配电高压(10kV，35kV)电能计量柜中，或应用于制造电网高压(110kV，220kV及以上)的三相三线电能表中。
此外，所述电流/电压变换器还可以采用电流互感器CT加电阻取样替代实现，而所述电压/电压变换器也可以采用电压互感器PT替代实现。
以上对本实用新型所提供的三相电能表进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.一种三相电能表，其特征在于包括
电流检测单元，用于检测所在线路的线电流；
电压检测单元，用于检测两两相间的线电压；
电能测算单元，接收各电流检测单元和电压检测单元的检测结果，计算出累计电能。
2.根据权利要求1的三相电能表，其特征在于所述电压检测单元为跨接在两相间的电压/电压变换器，将检测到的线电压信号，输出到所述电能测算单元中。
3.根据权利要求1所述的三相电能表，其特征在于所述电压检测单元包括跨接两相间，串联连接的分压器和电流/电压变换器，将检测到的串联电路中的电流信号，输出到所述电能测算单元中。
4.根据权利要求3所述的三相电能表，其特征在于所述分压器由多个串联的分压电阻构成。
5.根据权利要求4所述的三相电能表，其特征在于所述分压电阻外环绕有多个由电容连接的导电环。
6.根据权利要求5所述的三相电能表，其特征在于所述导电环的输出端连接有一个电源单元，将所述导电环输出的电流转换为直流电源输出。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的三相电能表，其特征在于所述电流检测单元包括串联在所在线路中的电流/电压变换器，将检测到的线电流转换为A/D电平信号，输出到所述电能测算单元中。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的三相电能表，其特征在于所述电能测算单元包括
A/D转换模块，将电流检测单元和电压检测单元的检测结果，转经过模拟/数字信号，转化为A/D电平信号；
功率计算模块，根据所述A/D电平信号计算出功率值；
数字/频率转换模块，将计算出的功率值变换为相应频率的脉冲；
电能累计模块，将上述脉冲信号进行累计获得电能值。
专利摘要本实用新型涉及一种电力测量装置，特别是一种三相电能表。本实用新型通过电流检测单元、电压检测单元分别检测获得各相的线电流和线电压，再统一传送到所述电能测算单元中，由所述电能测算单元进行电能累计计算，在未提高硬件成本的前提下，消除由三相负载电流不平衡引起的原理性误差，极大地提高了测算结果的准确性，此外，采用检测作用于分压器上的电流的方式，实现对线电压的测量，可以无需使用电压互感器，使电能表本身不但具有较低的复杂度，还进一步降低高压线路电能测算的准确度，能够在高压电网的电能检测中得到更好的应用。
文档编号G01R22/10GK201011520SQ20072000301
公开日2008年1月23日 申请日期2007年1月29日 优先权日2007年1月29日
发明者瞿清昌 申请人:北京双目佳测控技术有限责任公司