本实用新型涉及一种电能计量仪表，尤其为一种用于高压电能双向计量的电能表。
背景技术：
并入电网的新能源（光伏、风电）系统，既具有电源特性，也具有负载特性，这样就会在中低压电网和高压电网中形成双向潮流。例如，当并网的光伏系统输出功率大于本地负载消耗的功率时，光伏系统会将多余电能馈入电网；若光伏系统输出功率小于本地负载消耗的功率，则会从电网取电，即光伏系统和电网同时给本地负载供电。为此，对高压电能表就提出了双向计量的实际要求。要求高压电能表功能齐全、正反向误差、精度一致，可分别记录馈入电网的电能与从电网取走消耗的电能，并同时能测量有功功率、功率因数、有效电压、有效电流等参数，从而为电网管理方、新能源营运者实时查看新能源并网运行状况，及时分析研究，控制调整输配电及电费核算奠定计量基础。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种能进行双向计量的高压电能表。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是，一种高压双向计量电能表，其构成包括：取电回路、电流传感器、电压采样与信号调理电路、电流信号调理电路、双向计量电路、微控制器电路、脉冲信号输出电路、通信电路、显示电路及表壳体，其特征在于：三相高压线路接入取电回路，同时也接入电压采样与信号调理电路，经采样调理后送给双向计量电路，三相高压线路的每一相线上分别安装有两个电流传感器，对该相线路的正向和反相电流分别采样，各电流传感器的采样信号接入电流信号调理电路，经调理后也送给双向计量电路，双向计量电路同时接受来自电压采样与信号调理电路的电压参数信号以及来自电流信号调理电路的电流参数信号，双向计量电路分为独立的正向计量电路和反向计量电路，分别计量各相高压线路的正向和反向电能量，微控制器电路连接并控制双向计量电路、脉冲输出电路、通信电路和显示电路。
在上述技术方案中，所述取电回路由分压电路和整流滤波稳压电路构成，分压电路采用电容分压电路，或电压互感器分压电路或者电阻分压电路，取电回路与高压相线的连接点位于该相线上两个电流传感器之间。
在上述技术方案中，所述电压采样与信号调理电路由分压采样电路和限幅与滤波网络电路构成，分压采样电路采用电阻分压电路采样电压信号，或采用电容分压电路采样电压信号，或采用电压互感器分压电路来采样电压信号，分压采样电路与高压相线的连接点位于该相线上两个电流传感器之间。
在上述技术方案中，所述电流传感器为电流互感器或电流分流器或磁光效应传感器或霍尔传感器。
在上述技术方案中，所述电流信号调理电路由限幅电路和滤波网络电路构成，电流信号调理电路划分为正向电流信号调理电路和反向电流信号调理电路，在正向电流信号调理电路中，正向电流信号经限幅电路和滤波网络电路处理，再输送到正向计量电路的电流信号输入端，同理，在反向电流信号调理电路中，反向电流信号经限幅电路和滤波网络电路处理，再输送到反向计量电路的电流信号输入端。
在上述技术方案中，所述正向计量电路和反向计量电路中所采用的计量芯片为ATT7022E。
在上述技术方案中，所述表壳体内部还设置有屏蔽盒，除取电回路、电压采样电路、电流互感器之外的其它电路均置于该屏蔽盒内，该屏蔽盒由单层或多层导磁材料制成，其表面设置有若干小孔，小孔孔径为2毫米至5毫米，用来降低涡流发热。
本实用新型的优点，
1.由一只高压电能表实现高压电能的双向计量功能。
2.采取了电容分压取电或采取电压互感器取电，简单可靠。
3.表壳体内部空间布置合理紧凑，高压线路与弱电电路有效隔离。
4.表壳体内所设置的屏蔽盒充分考虑到对强工频磁场的屏蔽和降低屏蔽盒自身的涡流发热效应。
附图说明
图1是本实用新型实施例一，三相四线接法的系统结构框图。
图2是本实用新型实施例一，三相四线接法电容分压取电回路示意图。
图3是本实用新型实施例一，三相四线接法电阻分压的电压采样与信号调理电路示意图。
图4是本实用新型实施例一，三相四线接法电流信号调理电路示意图。
图5是本实用新型实施例一，表壳体内部结构布置示意图。
图6是本实用新型实施例二，三相三线接法的系统结构框图。
图7是本实用新型实施例二，三相三线接法电容分压取电回路示意图。
图8是本实用新型实施例二，三相三线接法电阻分压的电压采样与信号调理电路。
以上附图中， 101是取电回路、CTA1是A相线正向电流互感器，CTA2是A相线反向电流互感器，CTB1是B相线正向电流互感器之一，CTB2是B相线反向电流互感器之二，CTC1是C相线正向电流互感器之一，CTC2是C相线反向电流互感器之二，102是电压采样与信号调理电路，103是电流信号调理电路，104是双向计量电路，105是微控制器电路，106是脉冲信号输出电路，107是通信电路，108是显示电路，109是整流滤波稳压电路，110是限幅与滤波网络电路，111是双向计量电路电压信号输入端，112是限幅与滤波网络电路，113是正向计量电路电流信号输入端，114是反向计量电路电流信号输入端，120是表壳体，121是取电回路，122是电压采样电路，123是抗涡流小孔，124是屏蔽盒，125是电流互感器，200是表壳体， 201是取电回路、CTA1是A相线正向电流互感器，CTA2是A相线反向电流互感器，CTC1是C相线正向电流互感器，CTC2是C相线反向电流互感器，202是电压采样与信号调理电路，203是电流信号调理电路，204是双向计量电路，205是微控制器电路，206是脉冲信号输出电路，207是通信电路，208是显示电路，209是整流滤波稳压电路，210是限幅与滤波网络电路，211是双向计量电路电压信号输入端。
具体实施方式
实施例一，本实施例为采用三相四线接法的高压双向计量电能表，其构成及接线方式如附图1所示。
本实施例中， ABC三相高压线路分别接入取电回路101和电压采样与调理电路102，取电回路101、电压采样与调理电路102与高压相线的连接点位于该相线上两个电流传感器之间，参见附图1。取电回路由电容分压电路和整流滤波稳压电路109构成，如附图2所示，三串电容组构成的电容分压电路将三条相线高压变换为电能表工作电源所需要电压。电压采样与信号调理电路102由分压采样电路和限幅与滤波网络电路110构成，如附图3所示，分压采样电路以电阻分压来采样电压信号，采样电压信号经限幅和滤波网络电路调理后，送至双向计量电路104的电压信号输入端111。A相线路上安装有两个电流互感器CTA1和CTA2，B相线路上安装有两个电流互感器CTB1和CTB2，C相线路上安装有两个电流互感器CTC1和CTC2，电流互感器CTA1、CTB1、CTC1对ABC三相线路中的正向电流分别采样，电流互感器CTA2、CTB2、CTC2对ABC三相线路中的反向电流分别采样，各电流互感器的采样信号接入电流信号调理电路103，该电流信号调理电路103由限幅电路和滤波网络电路112构成，如附图4所示，电流信号调理电路划分为正向电流信号调理电路和反向电流信号调理电路，在正向电流信号调理电路中，来自电流互感器CTA1、CTB1、CTC1的正向电流信号经限幅电路和滤波网络电路处理，再输送到正向计量电路电流信号输入端113，同理，在反向电流信号调理电路中，来自电流互感器CTA2、CTB2、CTC2的反向电流信号经限幅电路和滤波网络电路处理，再输送到反向计量电路的电流信号输入端114。双向计量电路104同时接受来自电压采样与信号调理电路102的电压参数信号以及来自电流信号调理电路103的电流参数信号，双向计量电路104又分为独立的正向计量电路和反向计量电路，在正向计量电路和反向计量电路中，分别采用两只型号为ATT7022E计量芯片来分别计量各相高压线路的正向和反向电能量，微控制器电路105分别连接并控制双向计量电路104、脉冲信号输出电路106、通信电路107、显示电路108。微控制器电路105采集和存储正向计量芯片和反向计量芯片传来的计量数据，送至显示电路108显示，并管理通信电路107与外部设备进行通信，管理脉冲信号输出电路106输出脉冲信号。
本实施例中，表壳体内部布置结构如附图5所示，在表壳体120内部还设置有屏蔽盒124，除取电回路121、电压采样电路122、电流互感器125之外的其它电路均置于该屏蔽盒124内，该屏蔽盒124由单层或多层铁质导磁材料制成，其表面设置有若干小孔123，小孔孔径为4毫米，屏蔽盒124既能有效屏蔽高压电能表附近强工频磁场对屏蔽盒内部电子元器件和电子线路的干扰，同时在屏蔽盒上设置小孔123，能有效地降低强工频磁场作用在铁质屏蔽盒体上的涡流发热效应。
本实施例中，取电回路采用了从三条高压相线上电容分压方式取电，如附图2所示。实际的取电回路还可以只从一条高压相线或从两条高压相线上采用电容分压方式取电。还可以从至少一条高压相线上采用电阻分压或电压互感器分压的方式取电。
实施例二，本实施例为采用三相三线接法的高压双向计量电能表。其构成及接线方式如附图6所示。
在本实施例中，ABC三相高压线路分别接入取电回路201和电压采样与调理电路202，取电回路201、电压采样与调理电路202与高压相线的连接点位于该相线上两个电流传感器之间，参见附图6。取电回路201由电容分压电路和整流滤波稳压电路209构成，如附图7所示，B相作为系统的电压参考点，两串电容组构成的电容分压电路将A相线和C相线高压变换为电能表工作电源所需要电压。电压采样与信号调理电路202由分压采样电路和限幅与滤波网络电路210构成，如附图8所示，分压采样电路以电阻分压来采样电压信号，采样电压信号经限幅与滤波网络电路210调理后，送至双向计量电路204的计量电路电压信号输入端211。A相线路上安装有两个电流互感器CTA1和CTA2，C相线路上安装有两个电流互感器CTC1和CTC2，电流互感器CTA1、CTC1对A相线路和C相线路中的正向电流分别采样，电流互感器CTA2、CTC2对A相线路和C相线路中的反向电流分别采样，各电流互感器的采样信号接入电流信号调理电路203，电流信号调理电路203由限幅电路和滤波网络电路构成，如附图4所示，电流信号调理电路划分为正向电流信号调理电路和反向电流信号调理电路，在正向电流信号调理电路中，来自电流互感器CTA1、CTC1的正向电流信号经限幅与滤波网络电路处理，再输送到正向计量电路的电流信号输入端，同理，在反向电流信号调理电路中，来自电流互感器CTA2、CTC2的反向电流信号经限幅与滤波网络电路处理，再输送到反向计量电路的电流信号输入端，双向计量电路204同时接受来自电压采样与信号调理电路202的电压参数信号以及来自电流信号调理电路203的电流参数信号，双向计量电路204又分为相互独立的正向计量电路和反向计量电路，在正向计量电路和反向计量电路中，分别采用两只型号为ATT7022E计量芯片来分别计量各相高压线路的正向和反向电能量。微控制器电路205分别连接并控制双向计量电路204、脉冲信号输出电路206、通信电路207、显示电路208。微控制器电路205采集和存储正向计量芯片和反向计量芯片传来的计量数据，送至显示电路208显示，并管理通信电路207与外部设备进行通信，管理脉冲信号输出电路206输出脉冲信号。
本实施例中，电流信号调理电路同实施例一，参见附图4，由于是三相三线接法，B相线作为系统的电压参考点，电流互感器CTB1和CTB2不需要向对应的限幅与滤波网络电路输送正向或反向的采样电流。
本实施例中，取电回路采用了从两条高压相线上电容分压方式取电，如附图7所示。实际的取电回路还可以只从一条高压相线上采用电容分压方式取电。还可以从至少一条高压相线上采用电阻分压或电压互感器分压的方式取电。
本实施例中，表壳体内部元器件及电路布置结构同实施例一，在此不重复描述。