专利名称：一种三相供电计量监测仪的制作方法
技术领域：
一种三相供电计量监测仪，属于三相供电计量监测和防窃电技术领域。三相电的监测与计量，已有技术一般采用单功能仪表。电流、电压分别用电流表、电压表测量；功率用有功功率表和无功功率表测量；功率因素用功率因素表或相位计测量；电能用电能(度)表计量；失压(电压源断开)用失压计监测。上述各种仪表除电能表外，均无记忆功能，更无综合分析能力。至于现有的反窃电装置，一般均由窃电现象检测和拉闸停电两部分技术组成。这类反窃电装置对窃电行为的处置可谓理所应当，但实施中尚有某些问题，例如，有些生产过程(如炼钢)和操作(如医院手术)是不许中断的，如不予先通知就突然停电，有可能造成经济和人身安全方面的严重损害；若由于装置失灵而误停电，则更不堪设想。
本实用新型的目的是为克服上述已有技术的缺陷，提供一种综合性的三相供电计量监测仪，它可同时测量电流、电压、有功功率、电流对电压的相位差，能记录电流、电压、有功功率及负荷平衡状态等的异常变化，能捕捉利用计量回路不正确接线进行窃电的行为。
本实用新型由微处理器1，存储器2，实时时钟电路3，本地电压互感器4_1、4_2、4_3，本地电流互感器5_1、5_2、5_3，模拟开关6，放大电路7_1、7_2，A/D变换器8_1、8_2，整形电路9_1、9_2等组成一个置于监测现场的装置；作为一个完整的系统，还包括掌上电脑(俗称抄表机)和微机，掌上电脑和微机可为多台现场监测装置服务。
本地电压互感器将电网传来的三相电压作进一步的变换，本地电流互感器将三相负载电流作进一步的变换。模拟开关6用来选通某个电压互感器的电压信号和与之对应的电流互感器的电流信号。电压信号与电流信号分别放大后在微处理器控制下经A/D变换器分别转换成离散的样本信号，然后计算出电压有效值，电流有效值和有功功率。放大后的电压信号与电流信号又分别整形成二个方波信号，然后由微处理器测出它们前(或后)沿的时间差，从而获得电流对电压的相位差。实时时钟电路3提供实时时间，并定时触发微处理器进行一次采样过程，即对各组4_i和5_i(i＝1，2或3)完成一次采样计算过程。
利用微处理器的强大功能，我们可以对采样数据作必要的综合分析，以更好地实现对三相用电过程的监测与计量。
为此，我们可以定义若干异常情况，例如1.有功功率P异常1.1 P≤0把P≤0列为一种异常情况具有特别重要的意义。事实上，当各相电压电流均不为0时，有功功率P＞0，所以，此时若出现P≤0，则可以肯定计量回路接线错了，这不是无意的技术错误，那就是蓄意的窃电行为了。我们将相继两次采样算得的有功功率作比较，若有功功率由大于0到小于等于0的变化或由小于等于0到大于0的变化，就将此两次采样所得数据作为一条异常记录存入存储器。
1.2负荷变化过大对三相电用户的额定容量划分为几个分区，各个分区内各设定一个负荷变化限值。例如某三相电用户的额定容量为1000KVA，将其划分为三个分区第一分区0～300KVA，第二分区300KVA～600KVA，第三个分区600KVA～1000KVA。在第一分区可设定负荷变化限值为50KVA；第二分区负荷变化限值可设定为100KVA；第三分区负荷变化限值为200KVA。上述分区与负荷变化限定值只为举例，实际上可由用户按需设定。由于对三相电的采样是定时进行的，我们可以将本次测得有功功率与上次测得有功功率作比较，当其变化超过限值时，就将本次与上次的采样时间和采样数据作为记录存入存储器。
这样，我们就可以通过记录得知用户负荷随时间的分布规律，给供电部门提供调度电力的依据。
2.三相电压异常2.1各相(或线)电压有为0时。
2.2各相(或线)电压超过额定值±10％时。
3.三相电流异常3.1各相电流有为0时。
3.2各相电流彼此之差与其中最大者之比超过设定限值时。
4.功率因素角异常各相功率因素角相差超过设定限值即相位不平衡时。
将本次采样的结果与上次采样的结果相比较，当电压或电流或功率因素角从正常到异常，或者相反由异常到正常时，就把采样时间和采样数据作为一条记录存放在存储器中。
这样，从分析记录我们又可得知三相电压何时失压，何时恢复；何时超过额定值之±10％，又何时恢复正常。三相负荷何时失去平衡又何时恢复平衡。
掌上电脑用来校准实时时钟，进行初始化设定(如额定容量内的分区及各分区内功率变化限定值的设定、相位不平衡度的设定等)，抄录存储器内的记录并转输给微机。
微机中数据管理软件可对抄表机转输来的若干台监测仪数据分别建库并进行综合处理，打印数据分析报告。在具有远距离传输条件下，可以不要抄表机而由微机直接控制多台监测仪。
本实用新型采用了计算机技术，一台监测仪具有现有技术的多台仪表所具有的功能，可同时测量三相电压、三相负载电流、有功功率、各相功率因素角；还具有记忆和综合分析功能；可记录利用计量回路不正确接法的手段进行窃电的行为和发生时间，供电部门可根据此信息进行突然检查，捕捉窃电行为，经查证后再予适当处置，这比强行停电更为合情合理；可给出三相负荷随时间的分布规律，何时为用电高峰，何时为低谷，供电部门据此可合理调度电力；可给出三相负载的平衡状况，以便更合理地分配三相负载，并采取有效的无功补偿措施，以大大减少线路损失。
图1是三相供电计量监测仪的结构框图。
其中1是微处理器，2是存储器，3是实时时钟电路，4_1、4_2、4_3是本地电压互感器，5_1、5_2、5_3是本地电流互感器，
6是模拟开关， 7_1、7_2是放大电路，8_1、8_2是A/D变换器，9_1、9_2是整形电路，10是掌上电脑， 11是微机。
图2是三相四线制输入回路接法。
其中PTi即图1中的本地电压互感器4_i(i＝1、2、3)，CTi即图1中的电流互感器5_i(i＝1、2、3)，4052即图1中的模拟开关6。
图3是三相三线制输入回路接法。
其中PTi即图1中的本地电压互感器4_i(i＝1、3)，CTi即图1中的电流互感器5_i(i＝1、3)，4052即图1中的模拟开关6。
实施例1按本实用新型的技术特征，本实施例具体说明一种用于三相四线制的供电计量监测仪。
微处理器1采用16位单片机8797BH，它内含8K EPROM，一个具有8个通道的10位A/D变换器。电压信号经放大电路7_1后送8797BH的脚6(ACH0)，电流信号经放大电路7_2后送8797BH的脚5(ACH1)。ACH0与ACH1是8797BH中A/D变换器的A/D通道0与A/D通道1，当然也可利用别的A/D通道。
电压信号经整形电路9_1后成为方波，送入8797BH的脚25(HSI.1)，电流信号经整形电路9_2后成为另一个方波，送入8797BH的脚26(HSI.2)。HSI.1与HSI.2是8797BH的高速输入器的两个输入脚，利用8797BH的高速输入器功能就可测出电流对电压的相位差。
实时时钟电路可采用可编程的实时时钟芯片DS12887。掌上电脑可采用北京振中信达电子技术有限公司生产的THINPAD-600型汉字掌上型电脑。
对于相电压为220V的三相四线制系统，本例的输入回路接线见图2。模拟开关6可采用双四选一模拟开关4052。A相电压送本地电压互感器PT1的初级，其次级输出送4052的X0端；同样B相电压经本地电压互感器PT2变换后送4052的X1端；C相电压经本地电压互感器PT3变换后送到4052的X2端。PT1、PT2、PT3的变比为220V/3V。通常三相负载电流经一定变比(例如50A/5A)的电流互感器送出。本地电流互感器CT1、CT2、CT3其变比为5A/0.01A，它们的初级分别接收A相电流，B相电流和C相电流，它们的次级两端接有300Ω电阻将变换后的电流信号转换为0～3V电压信号并分别送到4052的Y0、Y1、Y2端。4052的X3和Y3端接地。在单片机控制下，使模拟开关4052选通i(i＝0、1、2)通道，则Xi与X接通，Yi与Y接通，相电压由X端输出给放大电路7_1而对应的相电流则从Y端输出给放大电路7_2。
实施例2按本实用新型的技术特征，本例给出一种用于三相三线制的供电计量监测仪。
本例与实施例1在硬件方面的区别仅在输入回路不一样。三相三线制输入回路的接法见图3。在三相三线制中，电网线电压通常由一定变比(例如10KV/100V)电压互感器给出。同样三相负载电流由一定变比(例如100A/5A)的两个电流互感器给出。本地电压互感器PT1、PT3的变比为100V/3V。PT1的次级按一定比例输出线电压UAB到4052的X0端，PT3的次级按一定比例输出线电压UCB到4052的X2端。本地电流互感器CT1、CT3的变比为50A/0.01A，它们的次级均并接300Ω电阻，以便将电流信号转换为电压信号。CT1的输出接4052的Y0端，CT3的输出接4052的Y2端。而4052的X1、X3、Y1、Y3各端均接地。选通4052的i(i＝0或2)通道时，则相应的线电压由4052的X端输出到放大电路7_1，相应的相电流经Y端输出到放大电路7_2。
权利要求1.一种三相供电计量监测仪，其特征在于1.1有一个微处理器，配有存储器；1.2用本地电压互感器PTi(i＝1，2或3)将三相电网电压互感器传来的三相电压作进一步的变换，用本地电流互感器CTi(i＝1，2或3)将电网传来的三相负载电流作进一步的变换；1.3微处理器通过模拟开关选通某个电压信号和与其相应的电流信号；1.4电压信号与电流信号分别放大后，在微处理器的控制下经A/D变换器分别转换成离散的样本信号，然后计算出电压有效值、电流有效值和有功功率；1.5整形电路将放大后的电流信号和电压信号各自转换成方波，然后由微处理器测出它们前(或后)沿的时间差，从而测得电流对电压的相位差；1.6对电压、电流、相位的采样，由实时时钟电路控制，定时进行，例如一分钟进行一次。
2.按权利要求1所述的三相供电计量监测仪，其特征在于所说的微处理器用8096系列单片机，所说的实时时钟电路用DS12887。
3.按权利要求1或2所述的三相供电计量监测仪其特征在于采用掌上电脑，掌上电脑经串行口与微处理器通讯，对微处理器进行初始化设定、读取实时数据、抄录异常记录，再将异常记录传输给微机作进一步数据处理。
4.按权利要求1或2所述的三相供电计量监测仪，其特征在于微处理器经串行口直接与微机通讯。
专利摘要一种三相供电计量监测仪,属于三相供电计量监测和防窃电技术领域。本实用新型用电压互感器和电流互感器分别对三相电压和电流作适当变换。微处理器控制模拟开关以选通某个电压和与之相应的电流信号。电压与电流信号分别放大后经A/D变换器转换成离散的样本信号,然后由微处理器计算出电压有效值电流有效值和有功功率。放大后的电压与电流信号分别整形成两个方波,然后由微处理器测出它们前(或后)沿的时间差,从而获得电流对电压的相位差。时间基准由实时时钟电路提供。本实用新型采用计算机技术,具有已有技术的多台仪表所具有的功能,可同时测量三相电压和电流的有效值,有功功率和各相功率因素角;还具有记忆和综合分析功能,可记录利用计量回路不正确接法的手段进行窃电的行为和发生时间,可给出三相负荷随时间的分布规律和三相负荷的平衡状况。
文档编号G01R11/00GK2363286SQ9920017
公开日2000年2月9日 申请日期1999年1月8日 优先权日1999年1月8日
发明者徐勇, 李奕, 徐钰岗, 曹建平 申请人:北京华奥电力设备有限公司