用于电能计量远程在线监测系统的标准测量单元及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种监测系统，尤其涉及一种用于电能计量远程在线监测系统的标准 测量单元及其方法。
【背景技术】
[0002] 电能计量是电力工业部门经济工作的重要组成部分，保证电能计量装置准确、可 靠运行，是生产组织、经营管理和领导决策的重要依据。随着电力体制改革的深入，特别 是厂网分开以后，对电能计量监测系统的技术管理要求越来越高，但是，由于技术手段的限 制，尤其是监测系统中的测量单元，仍存在测量精度较低、监测效率也较低且检验周期长、 故障处理不及时等诸多问题。
[0003] 现有用于电能计量远程在线监测系统的标准测量单元主要存在如下问题：一是测 量单元缺少二次回路测量方法，使得测量精度较低，而最终影响监测系统的测量精度；二是 测量单元缺少测量误差检测及计算功能，由于现场负荷状况的实时变化，功率因数也是实 时变化的，特别受暂时瞬态过程的影响，系统误差在现场运行时也是不断变化的，测量单元 缺少误差检测及计算功能而大大降低了测量精度精度，从而大大降低了监测系统的测量精 度；三是针对现场装设有主副表的情况下，不能满足同时监测校验主副表的有功或无功误 差，大大降低了监测系统运行效率。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术中现有用于电能计量远程在线监测系统的标准测量单元主 要存在如下缺点：一是测量单元缺少二次回路测量方法，使得测量精度较低，而最终影响监 测系统的测量精度；二是测量单元缺少测量误差检测及计算功能，由于现场负荷状况的实 时变化，功率因数也是实时变化的，特别受暂时瞬态过程的影响，系统误差在现场运行时也 是不断变化的，测量单元缺少误差检测及计算功能而大大降低了测量精度精度，从而大大 降低了监测系统的测量精度；三是针对现场装设有主副表的情况下，不能满足同时监测校 验主副表的有功或无功误差，大大降低了监测系统运行效率，提供一种采用二次回路测量 方法且具有测量误差检测及计算而大大提高系统测量精度的用于电能计量远程在线监测 系统的标准测量单元。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
[0006] 用于电能计量远程在线监测系统的标准测量单元，包括电流输入卡、电压输入卡、 负荷取样卡、母板，电流输入卡、电压输入卡、负荷取样卡均连接到母板，还包括连接到母板 的误差计算卡，电流输入卡、电压输入卡、负荷取样卡、误差计算卡相互之间均通过与母板 连接进行信号传输，分别从电流输入卡、电压输入卡、负荷取样卡、误差计算卡输入测量信 号并经过信号处理，再通过母板输出标准电能脉冲信号到标准电能脉冲输出端子。电流输 入卡、电压输入卡、负荷取样卡、误差计算卡均设有卡插头，电流输入卡、电压输入卡、负荷 取样卡、误差计算卡相互之间均通过与母板上的卡插头连接进行信号传输。
[0007] 标准测量单元主要对在线运行的电能表进行远程校验、对TA和TV的特性参数实 时在线监测，以及对二次回路故障进行判断。
[0008] 监测系统通过多路精密采集在线运行电能表的脉冲、电压、电流信号，再将采集的 信号进行A/D转化和数据处理实现对现场多块在线运行的电能表的校验。校验及检测的数 据实时存储在系统工控机硬盘中，可以在现场直接读取校验数据，也可以通过多种远程通 讯方式传送到后台PC机，后台管理中心可以通过接收该数据监控现场电能表的精度变化 情况，以便对故障电能表进行及时处理。
[0009] 监测系统采用将测试回路分别串联接入TA二次回路和并联接入TV二次回路的方 法测试，既能保证电流回路不会开路，又能保证电流采样不影响系统的测量精度。采用16 位多通道A/D转换器，高速的数字处理核心进行数字信号处理，并控制其它电子电路实现 不同通道的切换，从而达到对现场多路的进行循环测试或特定电能表进行测试的目的。
[0010] 监测系统可以通过远程的后台PC及对测试要求进行设置，包括测试要求和报警 门限值，使用具有友好、人性化界面的数据分析软件进行数据管理，方便用户实现对实时检 测数据的现代化管理。
[0011] 作为优选，电压输入卡上设有电压通道切换继电器、功能选择继电器组、A/D转换 器、CPLD模块、第一微处理器，电压通道切换继电器与功能选择继电器组之间通过电阻分压 电路连接，功能选择继电器组与A/D转换器之间通过程控运放电路连接，CPLD模块分别与 A/D转换器、第一微处理器连接，CPLD模块、第一微处理器均与误差计算卡连接，功能选择 继电器组分别与电流输入卡、负荷取样卡连接；第一微处理器控制CPLD模块输出三路频率 信号，一路输出采样时序信号进入A/D转换器，一路输出标准电能脉冲误差信号到误差计 算卡，另一路输出标准电能脉冲信号到标准电能脉冲输出端子。
[0012] 作为优选，误差计算卡上设有第二微处理器、与第二微处理器连接的标准电能脉 冲误差计算模块，第二微处理器连接有脉冲通道控制信号电源隔离电路、脉冲电源隔离及 整形电路，脉冲通道控制信号电源隔离电路与脉冲电源隔离及整形电路之间连接有脉冲通 道切换电路，脉冲通道切换电路连接有脉冲输入保护电路，第二微处理器与电压输入卡连 接，标准电能脉冲误差计算模块与母板连接，标准电能脉冲误差信号输出到标准电能脉冲 误差计算模块。
[0013] 作为优选，负荷取样卡上设有CT负荷电压取样模块、电流通道切换模块、电压通 道切换继电器，第一至第十路CT二次电压通过输入端子输入三十个CT负荷电压取样模块， CT负荷电压取样模块与电流通道切换模块连接，电流通道切换模块通过卡插头连接到母 板；第一至第四路PT二次电流通过输入端子输入电压通道切换继电器，电压通道切换继电 器经电流-电压转换电路并通过卡插头连接连接到母板。
[0014] 作为优选，电流输入卡上设有电流互感器、与电流互感器连接的继电器，继电器包 括短接继电器、与短接继电器连接的选通继电器。
[0015] 作为优选，电流输入卡包括并行设置的第一电流输入卡和第二电流输入卡，第一 至第五路三相电流信号、第六至第十路三相电流信号通过输入端子分别输入第一电流输入 卡、第二电流输入卡；第一至第四路电表端电压信号、第一至第四路PT二次电压信号通过 输入端子输入电压输入卡；第一至第十路主副表有无功脉冲信号通过输入端子输入误差计 算卡，误差计算卡分别通过接口连接有工控机、复位控制盒；第一至第四路PT二次电流信 号、第一至第十路CT二次电压信号通过输入端子输入负荷取样卡；母板上连接有键盘。
[0016] 作为优选，第一至第四路电表端电压信号、第一至第四路PT二次电压信号通过输 入端子并行输入电压输入卡，第一至第四路电表端电压信号通过输入端子依次经过电压通 道切换继电器、电阻分压电路、功能选择继电器组、程控运放电路后输入A/D转换器，第一 至第四路PT二次电压信号通过输入端子依次经过电压通道切换继电器、电阻分压电路、功 能选择继电器组、程控运放电路后输入A/D转换器。
[0017] 作为优选，第一至第四路PT二次电流信号、第一至第十路CT二次电压信号通过输 入端子并行输入负荷取样卡，第一至第四路PT二次电流信号通过输入端子依次经过功能 选择继电器组、程控运放电路后输入A/D转换器，第一至第十路CT二次电压信号通过输入 端子依次经过功能选择继电器组、程控运放电路后输入A/D转换器。
[0018] 作为优选，第二微处理器与复位控制盒连接，第二微处理器通过RS232通讯电路 与工控机连接，第二微处理器通过显示驱动电路与键盘连接，第二微处理器分别通过电流 通道切换控制信号驱动电路、电压通道切换控制信号驱动电路连接到母板。
[0019] 作为优选，还包括电源卡，电源卡作为供电电源，电源卡上设有卡插头，电源卡通 过卡插头连接到母板实现供电。
[0020] 第一电流输入卡、第二电流输入卡、电压输入卡、误差计算卡、负荷取样卡、电源卡 装设在机箱后面板上，形成板卡式安装结构。后面板端子的输入输出信号连接到第一电流 输入卡、第二电流输入卡、电压输入卡、误差计算卡、负荷取样卡、电源卡六块板卡，第一电 流输入卡、第二电流输入卡、电压输入卡、误差计算卡、负荷取样卡、电源卡的各块板卡各自 与母板上的六个卡插槽连接，母板起着各个板卡之间的信号连接的作用，另外还起着固定 各块板卡的作用。
[0021 ] 每路电流均为三相输入，每相一正一负。每相电流安装一个电流互感器，第一电流 输入卡和第二电流输入卡上均装有十五个电流互感器。每个电流互感器用两个继电器进行 切换，从功能上分为短接继电器和选通继电器，所以每个电流板卡上装有三十个切换继电 器。
[0022] 从电流互感器的一