一种一体化高压电能计量装置的制作方法

本发明属于一种高压计量装置，特别是一种新型的一体化高压电能计量装置，属于电能表领域。

背景技术：

现有高压电能计量装置由高压电压互感器、高压电流互感器、电能计量装置以及与之相连接的二次回路构成，在运行中存在诸多缺陷：

1、互感器设计上所采用的传统绝缘方法决定了互感器的体积很大，导致铜、铁和绝缘材料的大量消耗。

2、电流互感器的误差仅在低压状态下进行测试和检定，并未在高电压条件下进行，因此电流互感器在高压运行状态下的真实误差特性并不能确定。

3、在进行投运前检验和定期轮检时，需对每台互感器、二次压降和电能计量装置测量，根据每个部件的准确度通过综合误差计算公式来推算整体计量准确度，并不能直接提供一个整体误差数据。

4、传统高压电能计量装置在实际应用中具有局限性和固有缺陷，对于复杂的现场环境难以适应，使得节点的配电网电量信息无法有效获知。

技术实现要素：

本发明的目的就是基于现有技术的不足，提供一种新型的一体化高压电能计量装置。

本发明的技术方案是通过这样的技术方案实现的：一种新型的一体化高压电能计量装置，包括如下三部分：a相电能计量单元，c相电能计量单元和电能综合单元(位于b相)。其特征是所述a相和c相上均安装有低功耗电流互感器和高压单相电能计量单元。高压单相电能计量单元完成的电能计量数据通过光纤传送给b相电能综合单元，b相电能综合单元存储各类电量信息，并通过光纤隔离传送至低压设备，显示数据信息。a相电位直接放置电流计量。电流采样信号直接进入a相电位的计量模块。电压采样信号由横跨在相间的分压电容获得，分压臂低侧cl以a相为基准电位。cl上取得的电压直接传送至a相计量模块，在a相计量模块中计算出相乘的结果。该结果通过光纤传递至b相主控模块。c相计量模块与a相原理相同。电能计量单元采用专用芯片ad7753可以自动测量单相电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能累加、无功电能累加等参数，并且可以通过设置内部专用寄存器进行相位及误差补偿，得到准确的测试结果，测试结果保存在eeprom中，cpu采用stm32，主要完成对ad7753的控制以及与电能综合单元间的数据通信，并根据预先设置的时段实现分时收费功能。a相电能计量单元的工作电源，当系统电压在20％范围内变化时，相间高压经电容分压，由稳压管d1将电压限制在200v左右，为防止电流过大而损坏稳压管，在正常情况下电容器ch将最大电流限制在15ma，压敏电阻zr1主要在系统遭受雷击或操作过电压时起保护作用。

上述的一体化高压电能装置，其中，电流互感器是将专业电能计量芯片将计量电路与信号传感部分有机结合；高压电能计量装置采用非常规互感器技术将电能计量芯片电路安置在高压侧；高压电能计量装置是采用高压一次侧传感取样和二次计量电路相融合的整体式绝缘设计；高压电能计量装置是利用电子式互感器和电能计量装置技术相结合研制的三相三线制；高压电能计量装置电流计量直接放置在a相电位；高压电能计量装置电能计量单元采用专用芯片ad7753；高压电能计量装置的工作电源由电容取流电路提供；高压电能计量装置电能计量单元与传感器是一体化设计；高压电能计量装置电能综合单元主控芯片是stm32。

本发明由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

本发明使高压电能计量装置结构紧凑，体积小巧，重量轻便，制造工艺简化，不会产生铁磁谐振，具有安全、可靠、节能、节材、计量准确、防窃电性能好。同时，在计量准确度和绝缘性能指标等方面能够达到高压计量产品的技术要求。并且对提高供电高质量与经济效益产生积极的作用。

附图说明

附图1是高压电能计量装置原理图。

附图2是高压电能计量装置电能计量单元原理框图。

附图3是电能综合单元原理图。

附图4是高压电能计量单元工作电源图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

附图1是高压电能计量装置原理图。附图2是高压电能计量装置电能计量单元原理框图。附图3是电能综合单元原理图。附图4是高压电能计量单元工作电源图。如图1所示，三相三线制高压电能计量装置利用电子式互感器和电能计量装置技术相结合，包括如下三部分：a相电能计量单元，c相电能计量单元和电能综合单元(位于b相)。a相和c相上均安装有低功耗电流互感器和高压单相电能计量单元。高压单相电能计量单元完成的电能计量数据通过光纤传送给b相电能综合单元，而b相电能综合单元存储各类电量信息，并通过光纤隔离传送至低压设备，显示数据信息。其中，电流互感器是将专业电能计量芯片将计量电路与信号传感部分有机结合，实现了高压侧计算电能、谐波分析、测量精度高、抄表方便，辅助测量功能，不受安装位置影响，防窃电功能；同时还可以通过设备的串行口与计算机进行数据通讯，实现数据共享。采用非常规互感器技术将电能计量芯片电路安置在高压侧，实现了小型化的高压侧电能量直接计量。采用高压一次侧传感取样和二次计量电路相融合的整体式绝缘设计，避免了传统互感器必须面对的一次二次绝缘问题。

如图2所示，电能计量单元采用专用芯片ad7753可以自动测量单相电压、电流、有功功率、无功功率、有功电能累加、无功电能累加等参数，并且可以通过设置内部专用寄存器进行相位及误差补偿，得到准确的测试结果，测试结果保存在eeprom中，cpu采用stm32，主要完成对ad7753的控制以及与电能综合单元间的数据通信。电能计量单元与传感器的一体化设计，改变了电能计量装置的传统连结方式，实现了把传感器输出的电流、电压信号，按照计量模块输入要求，直接处理成可直接应用的弱信号，减少了标准电压信号的二次转换，取消了标准电流信号接口的锰铜分流电阻。

如图3所示，电能综合单元通过通信接收到位于a相和c相电能计量单元的电量信息，并进行处理得到综合的有功功率、无功功率、有功电能、无功电能等，并根据预先设置的时段实现分时收费功能。主控芯片stm32根据设定的电能常数和接收到的电能计量单元的数据输出有功和无功功率脉冲并实现远程抄表现场调试和信息对用户开放的功能。

如图4所示，关于a相电能计量单元的工作电源，当系统电压在20％范围内变化时，相间高压经电容分压，由稳压管d1将电压限制在200v左右。为防止电流过大而损坏稳压管，在正常情况下电容器ch将最大电流限制在15ma，压敏电阻zr1主要在系统遭受雷击或操作过电压时起保护作用。

技术特征：

技术总结
一种新型的一体化高压电能计量装置，属于电能表领域。包括如下三部分：A相电能计量单元，C相电能计量单元和电能综合单元(位于B相)。该装置将计量集成电路等电位悬浮在高压侧，采用芯片AD7753作为电能计量单元的核心进行整体计量，减少了计量环节的误差；利用STM32作为主控CPU，使装置重量大大减轻，具备低功耗、节约资源、易安装、信息化高的特点。高压电能计量装置作为一个新型高压计量产品，结构紧凑，制造工艺简化，不会产生铁磁谐振，具有安全、可靠、节能、节材、计量准确、防窃电性能好等优点。在计量准确度和绝缘性能指标等方面，能够达到高压计量产品的技术要求。

技术研发人员：张爱祥;张松;宋士瞻;王传勇;张健;王坤
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司枣庄供电公司;青岛大学
技术研发日：2017.04.01
技术公布日：2017.08.29