033]本发明的实施例结构如图2所示，包括高压等电位开口电流互感器1、高压等电位电流信号采集模块2、高压等电位电压取能电源模块3、高压电路金属屏蔽盒4、套管5、信号光纤6、金属箱体7、电子式电压互感器8、电容型取能互感器9、熔断器10、电压信号采集模块11、CPU模块12、通信模块13、低压侧电压取能电源模块14 ;其连接关系及工作原理:
[0034]高压等电位开口电流互感器I通过屏蔽盒的屏蔽线，将信号传输至高压等电位电流信号采集模块2中，其中，屏蔽盒的屏蔽金属层将高压等电位开口电流互感器I外的金属屏蔽壳和高压电路金属屏蔽盒相连，形成高压等电位的同时并完成电压取压；高压等电位电流信号采集模块2直接采集高压等电位开口电流互感器I的信号并完成数字处理，然后经信号光纤6输至CPU模块12 ;高压等电位电压取能电压模块3高压电路金属屏蔽盒4上的高压作为参考电位，从电容型取能互感器9中取能，并完成对高压等电位电流信号采集模块2的供能；高压电路金属屏蔽盒4通过航插和屏蔽线与高压等电位开口电流互感器I的信号极和外金属壳相连，并完成对高压电路的电磁屏蔽；套管5上端法兰上安装高压电路金属屏蔽盒4，居中法兰安装在金属箱体7上，套管除起到将高压分别引致电子式电压互感器8和电容型取能互感器9上的作用外，还起到光纤绝缘子的作用，即信号光纤6从套管5中穿过；信号光纤6将高压侧的数字电流信号传输给CPU模块12，并起到高低压信号隔离的作用；金属箱体7支撑套管并可靠接地，起到防雨、防尘、防紫外线等作用，另外也起到对电子式电压互感器8以及其它低压侧工作电路进行杂散电容以及电磁屏蔽的作用；电子式电压互感器8安装在金属箱体7内，负责测量电压，其信号直接传输给电压信号采集模块
11;电容型取能互感器9安装在金属箱体7内，负责电压分压取能，并分别给高压等电位电压取能电源模块3和低压侧电压取能电源模块14供能；熔断器10为内置于金属箱体中，每相电子式电压互感器8和电容型取能互感器9上各装一支，起到保护隔离的作用；电压信号采集模块11采集电子式电压互感器8的信号，数字化处理后传输给CPU模块12 ;CPU模块12负责同时采集电流电压信号、以及电能质量及电能量的计算，其完成计算后将数据传输至通信模块13 ;通信模块13负责CPU模块12 ;低压侧电压取能电源模块14负责给电压信号采集模块11、CPU模块12和通信模块13供能。
[0035]本实施例的各部件的实施方式及功能为:
[0036]高压等电位电流互感器I采用工作范围为-40至+70度，测量准确度为0.5及级以上的柔性罗氏线圈、或开口硬质骨架罗氏线圈、或开口磁芯线圈。
[0037]高压等电位电流采样模块2与低压侧的电压信号采集模块11原理和构成相同:如图3所示，主要由依次相连的模数转换器AD7606、微控制器MCU-STM32F103、多模光纤发送器HFBR-1414器件组成，其中电流信号直接进入AD7606进行数字采集转换，然后再将处理完的数字信号传输给STM32F103进行计算处理，最后处理完的信号传输给光纤发送器HFBR-1414再由其发送给CPU模块。
[0038]高压等电位电压取能电源模块3如图4所示，由整流桥D9，两个电容Cl、C2，和直流-直流稳压变换器U2组成，其中，取能互感器分得的电压经整流桥D9后成直流电压，经电容C2 (此直流电压的脉动成分比较大，需用一个不小于1500uf的电容C2进行平滑滤波)后输出到直流-直流稳压变换器U2，U2的输出接一个电容Cl滤波，得到一个稳定的电压。低压侧供能电源模块14的工作原理与高压等电位电压取能电源模块3的原理相同，只是工作的参考电位不同。
[0039]电容取能互感器9的实施例结构如图5所示，采用绝缘水平和介损指标符合国家标准的，电压因数为1.9的干式电容分压器(由三个电容器C4、C3、C5串联而成，高压等电位电压取能电源模块3、低压侧供能电源模块14分别连接在C3的两端)。
[0040]电子式电压互感器8采用绝缘水平和介损指标符合国家标准的，工作范围为为-40至+70度，测量准确度为0.5级及以上，电压因数为1.9的、基于电阻分压、或电容分压、或阻容分压原理的干式电子式电压互感器。
[0041]CPU模块12及通信模块13:如图6所示，其中CPU模块12主要由光纤接收器HFBR-2412、芯片MCU-STM32F103构成，通信模块13采用天线和通信器件S14432构成，具体的工作原理为:各路计算完成的电流电压信号通过光纤发送给光纤接收器HFBR-2412，然后输入给芯片MCU-STM32F103，并由其完成电能质量和电能的计算，计算结果传输给通信模块13最终由其完成通信远传。
[0042]套管5、信号光纤6、金属箱体7均采用本领域常规产品。
[0043]虽然参照本发明的某些优选实例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的一般专业技术人员应该明白，可以在形式和细节上对本发明作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
【主权项】
1.一种可在高压侧带电装拆的电能质量监测和电能计量装置，其特征在于，该装置包括:三组电流电压采集单元、CPU模块、低压侧电压供能电源模块及无线通信模块；每组电流采集单元均分别与CPU模块和低压侧电压供能电源模块相连，低压侧电压供能电源模块及通信模块分别与CPU模块相连。2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述每组电流采集单元均包括高压等电位开口电流互感器、高压等电位电流信号采集模块、高压等电位电压取能电源模块、电子式电压互感器、电容型取能互感器及电压信号采集模块；其中，高压等电位开口电流互感器输出端、高压等电位电压取能电源模块输出端分别与高压等电位电流信号采集模块输入端相连，电子式电压互感器输出端与电压信号米集模块输入端相连；电容型取能互感器输出端分别与高压等电位电压取能电源模块输入端和低压侧电压取能电源模块输入端相连，高压等电位电流信号采集模块与CPU模块双向相连，电压信号采集模块的输出端和输入端分别与低压侧电压取能电源模块、CPU模块相连。3.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述装置还包括三个高压电路屏蔽盒、三个套管、三根信号光纤、六个熔断器、一个金属箱体；三个高压电路金属屏蔽盒内分别放置一组电流电压采集单元的高压等电位电流信号采集模块和高压等电位电压取能电源模块，一个金属箱体内放置三组电流电压采集单元的其它器件，包括电子式电压互感器、电容型取能互感器、电压信号采集模块，以及CPU模块和低压侧电压取能电源模块；三个高压电路金属屏蔽盒通过三个套管与金属箱体相连；六根熔断器，其中三个熔断器上端分别通过三个高压电路金属屏蔽盒和三个套管中的金属管臂相连，三个熔断器下端分别与三组电流电压采集单元的三个电子式电压互感器相连，另外三个熔断器上端分别通过三个套管中金属管内的电极与三组电流电压采集单元的三个高压等电位电压取能电源模块，三个熔断器下端分别与三组电流电压采集单元的三个电容型取能互感器高压极相连；三根信号光纤穿过三个套管分别将三组电流电压采集单元的三个高压等电位电流信号采集模块与CPU模块相连。4.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述高压等电位电流互感器采用工作范围为-40至+70度，测量准确度为0.5及级以上的柔性罗氏线圈、或开口硬质骨架罗氏线圈、或开口磁芯线圈。5.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述高压等电位电流采样模块与低压侧的电压信号采集模块构成相同:主要由依次相连的ADC-AD7606、芯片MCU-STM32F103、光纤发送器HFBR-1414器件组成，其中电流信号直接进入ADC-AD7606进行数字采集转换，然后再将处理完的数字信号传输给MCU-STM32F103进行计算处理，最后处理完的信号传输给光纤发送器HFBR-1414再由其发送给CPU模块。6.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述高压等电位电压取能电源模块由全桥整流电路，两个电容(Cl、C2)，整流管和直流-直流稳压变换器组成，其中，取能互感器分得的电压经整流管、全桥整流电路整流后成直流电压，经第二电容(C2)进行平滑滤波后输出到直流-直流稳压变换器，直流-直流稳压变换器的输出接第一电容(Cl)滤波，得到一个稳定的电压。7.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述电容取能互感器由三个电容器(C4、C3、C5)串联而成的电压因数为1.9的干式电容分压器，高压等电位电压取能电源模块、低压侧供能电源模块分别连接在串联在中间的电容(C3)的两端。8.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述电子式电压互感器8采用绝缘水平和介损指标符合国家标准的，工作范围为为-40至+70度，测量准确度为0.5级及以上，电压因数为1.9的、基于电阻分压、或电容分压、或阻容分压原理的干式电子式电压互感器。9.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述CPU模块由光纤接收器HFBR-2412、芯片MCU-STM32F103构成；所述通信模块采用天线和通信器件S14432构成。
【专利摘要】本发明涉及一种可在高压侧带电装拆的电能质量监测和电能计量装置，属于电能质量在线监测和电能计量技术领域，该装置包括：三组电流电压采集单元、CPU模块、低压侧电压供能电源模块及无线通信模块；每组电流采集单元均分别与CPU模块和低压侧电压供能电源模块相连，低压侧电压供能电源模块及通信模块分别与CPU模块相连。该装置无需停电和断线安装，适用于户内户外环境，具有电能质量监测和电能计量的功能，以及测量范围和响应频带宽、在较宽的工作温度范围下准确度高的特性。
【IPC分类】G01R31/00, G01R22/06
【公开号】CN105004943
【申请号】CN201510303054
【发明人】陈喆, 宋玉刚
【申请人】北京智罗盘智能电气有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月4日