一种消除pt二次回路压降的电路和方法
【专利摘要】本发明公开了一种消除PT二次回路压降的电路，包括电压互感器二次回路和电能表，在所述二次回路中电压互感器出口端并联一电阻模块，在所述二次回路中电能表接线端子处串联接入一电压跟随器模块；所述电阻模块和电压跟随器模块连接一投切模块，由投切模块控制电阻模块和电压跟随器模块在电压互感器二次回路中同时处于连接或者断开状态。本发明还公开了一种消除PT二次回路压降的方法。
【专利说明】—种消除PT 二次回路压降的电路和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力行业，特别是一种基于电压跟随器原理实现的消除PT 二次回路压降的电路和方法。
【背景技术】
[0002]DL/T448-2000《电能计量管理技术管理规程》中规定了各类电能计量装置PT 二次回路压降的允许范围。PT二次回路压降在电力计量系统中是个老大难问题，近年来已有解决问题研究成果陆续报道，主要有以下几种方法:
[0003](I)减小二次回路导线阻抗。增大PT 二次回路导线截面、减小导线长度，减小回路中元器件接点接触电阻。
[0004](2)减小PT 二次回路电流，如采用专用的PT 二次计量回路。
[0005](3)在PT端将电信号转化为数字信号以光纤传输，在电能表端将数字信号转换成模拟信号供电能表使用以消除二次回路压降。
[0006](4)引入补偿装置抵消PT 二次回路压降引起的比差和角差。补偿装置有定值补偿器、电流跟踪式补偿器、电压跟踪式补偿器等。以电压跟踪式补偿器为例，实时测量PT 二次端电压和电能表计端电压，补偿器产生一个与PT 二次回路压降大小相等、方向相反的电压叠加于PT 二次回路，使压降等效为零。
[0007]方法(I) (2)是常用方法，但是二次回路导线阻抗仍然存在，并且随时间的推移，回路中元器件接点的氧化使接触电阻变大，压降随之增大，难以根本解决问题。
[0008]方法(3)前端电压测量的准确性、数模转换的同步性、准确度是该方法的难点，很多场合需要比对，实施代价高。
[0009]方法(4)补偿器需要铺设电缆获取比较信号，存在一定的电磁干扰，补偿电压还存在谐波问题，存在过补偿的风险。
[0010]无论采用什么方法，必须保证计量的准确性，符合计量法与现行的《电能计量管理技术管理规程》规定，体现公正性。
【发明内容】
[0011]发明目的:本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种消除PT二次回路压降的电路和方法。
[0012]为了解决上述技术问题，本发明公开了一种消除PT 二次回路压降的电路，在PT 二次回路中，于电压互感器出口端处并联一组电阻模块；于所述二次回路中电能表接线端子处串联一组电压跟随器模块；所述电阻模块和电压跟随器模块连接一投切模块，由投切模块控制电阻模块和电压跟随器模块在电压互感器和电能表之间的二次回路中同时处于连接或者断开状态。
[0013]本发明电路中，所述电阻模块的阻抗Zx符合以下公式:
[0014]Zx = Z+Z2/Zin,
[0015]其中Z表示电能表阻抗，Zin表示电压跟随器模块输入端的阻抗，为向量长度值。
[0016]本发明电路中，所述电压跟随器模块采用运放电压跟随器。
[0017]本发明电路中，所述电压跟随器模块的输入端和输出端连接监控模块监控其工作状态。
[0018]本发明电路中，所述CPU监控模块监控电压跟随器模块输出端负荷、电压跟随器模块温度。
[0019]所述投切模块、电压跟随器模块由电源模块供电，所述监控模块监测电源模块的温度。
[0020]本发明还公开了一种消除PT 二次回路压降的电路方法，包括PT 二次回路和电能表，在所述二次回路中电压互感器和电能表之间并联电阻模块和串联电压跟随器模块，所述电压跟随器模块由一个CPU监控模块监控工作状态，所述电阻模块和电压跟随器模块通过一个投切模块控制是否连接在电压互感器和电能表之间的二次回路中；当监控模块检测到任何一相电压跟随器故障，任何一相电压跟随器输入输出电压比越限，跟随器后端过负荷、断路，跟随器输入电压越限，电压跟随器模块过温度时，控制投切模块将电阻模块和全部电压跟随器模块同时从电压互感器二次回路中切除，瞬间恢复电压互感器和电能表直接连接工作状态。
[0021]本发明方法中，所述电阻模块的阻抗Zx的设置公式为:
[0022]Zx = Z+Z2/Zin,
[0023]其中Z表示电能表阻抗，Zin表示电压跟随器模块输入端的阻抗，为向量长度值。
[0024]所述投切模块、电压跟随器模块由电源模块供电，所述监控模块监测电源模块的温度，电源模块超过安全温度时，控制投切模块将电阻模块和全部电压跟随器模块同时从PT电压互感器二次回路中切除，瞬间恢复电压互感器和电能表直接连接工作状态。
[0025]本发明中，电阻模块、投切模块、电压跟随器模块、监控模块、温度模块、电源模块、通讯模块、显示模块可以整合为一个快速接入原有电路的压降消除成套装置。
[0026]与现有压降消除技术比较，本发明方法有以下优势:
[0027]1、本发明方法对PT 二次回路压降消除准确，等同于电能表直接获得PT出口端电压，不会产生抬升PT 二次出口电压问题。
[0028]2、本发明方法对PT精度不产生影响，不影响计量综合误差。
[0029]3、本发明具有自动投切功能，故障时装置整体退出回路，瞬间恢复原PT 二次回路工作状态，安全可靠。
[0030]4、本发明的主要功能模块容易采购生产，产品技术成熟，安装施工方便。
[0031]5、本发明可以对多台成套装置实时监控管理.
[0032]6、便于推广，社会效益好、经济效益高。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0034]图1为本发明电路图。
[0035]图2为本发明装置图。
【具体实施方式】
[0036]如图1和图2所示，本发明公开了一种消除PT 二次回路压降的电路，在PT 二次回路中，于电压互感器出口端处并联一电阻模块；于所述二次回路中电能表接线端子处串联一组电压跟随器模块；所述电阻模块和电压跟随器模块连接一投切模块，由投切模块控制电阻模块和电压跟随器模块在电压互感器和电能表之间的二次回路中同时处于连接或者断开状态。
[0037]本发明电路中，所述电阻模块的阻抗Zx符合以下公式:
[0038]Zx = Z+Z2/Zin,
[0039]其中Z表示电能表阻抗，Zin表示电压跟随器模块输入端的阻抗，为向量长度值。
[0040]本发明电路中，所述电压跟随器模块采用运放电压跟随器。
[0041]本发明电路中，所述电压跟随器模块的输入端和输出端连接监控模块监控其工作状态。
[0042]本发明电路中，所述CPU监控模块监控电压跟随器模块输出端负荷、电压跟随器模块温度。所述投切模块、电压跟随器模块由电源模块供电，所述监控模块监测电源模块的温度。
[0043]本发明中，电阻模块、投切模块、电压跟随器模块、监控模块、温度模块、电源模块、通讯模块、显示模块可以整合为一个快速接入原有电路的压降消除成套装置。
[0044]本发明还公开了一种消除PT 二次回路压降的方法，在PT 二次回路中，于电压互感器出口端处并联一电阻模块；于所述二次回路中电能表接线端子处串联一电压跟随器模块；所述电阻模块和电压跟随器模块连接一投切模块，由投切模块控制电阻模块和电压跟随器模块在电压互感器和电能表之间的二次回路中同时处于连接或者断开状态。当监控模块检测到任何一相电压跟随器故障，任何一相电压跟随器输入输出电压比越限，跟随器后端过负荷或断路，跟随器输入电压越限，跟随器模块、装置本体过温度时，控制投切模块将电阻模块和全部电压跟随器模块同时从PT 二次回路中切除，瞬间恢复电压互感器和电能表直接连接工作状态。
[0045]本发明方法中，所述电阻模块的阻抗Zx的设置公式为:
[0046]Zx = Z+Z2/Zin,
[0047]其中Z表示电能表阻抗，Zin表示电压跟随器模块输入端的阻抗，为向量长度值。
[0048]本发明原理是:在PT 二次回路中电压跟随器模块串联接入电能表端，由运放电压跟随器功能原理知道电压跟随器模块消除了 PT 二次回路中回路阻抗与PT内阻抗生产的压降。电压跟随器前端回路电流I?0，负荷极小，回路相当于开路。根据现行国标(JJG10212007),PT的精度在PT 二次回路负荷满足2.5VA…额定负荷的范围内得到保证。也就是说，仅使用电压跟随器可以消除压降，但不能保证PT计量精度。PT二次回路相当于开路，同时抬升了 PT出口端电压，给电能计量带来新误差。为了实现消除PT二次回路压降同时又能保证PT计量精度、又不产生电能计量新误差的目的，在PT出口端并联接入与电能表阻抗匹配的精密电阻模块解决了问题。电阻模块与电压跟随器模块在PT二次回路中同时投切。本方法等同于电能表直接获得PT出口端电压，准确消除PT二次回路压降。电阻模块、电压跟随器模块、监控模块为主要模块器件形成压降消除成套装置，监控模块根据检测信息控制投切模块的动作，实现成套装置的自动投切。成套装置正常、或临时故障消失时，电压跟随器模块与电阻模块同时投入工作，PT二次回路处于压降消除工作状态，原工作状态退出；成套装置故障或外部电气参数越限时电压跟随器模块与电阻模块同时退出工作，瞬间恢复原PT 二次回路工作状态。
[0049]实施例
[0050]一、本发明的成套装置(包括电阻模块、投切模块、电压跟随器模块、监控模块、温度模块、电源模块、通讯模块、显示模块，可以快速接入原有电路进行压降消除。):
[0051 ] 1、实现三相三线，三相四线PT 二次回路压降全自动准确消除。
[0052]2、装置使用工程塑料(或铸铝)外壳挂架式安装，工作电源为220V交流。
[0053]3、采用电子原理线路、DSP技术、GPRS (以太网)通讯技术，各功能模块化处理。
[0054]4、监控模块监测跟随电路模块输入输出电压、PT 二次回路电压、成套装置工作电源输入输出电压、装置负荷、装置温度、装置遥信状态，存储各项监测数据，存储不小于60个工作日测量数据，断电后能保持3个月。
[0055]5、监控模块根据检测信息控制投切模块的动作，实现成套装置的自动投切。成套装置正常、或临时故障消失时，电压跟随器模块与电阻模块同时投入工作，PT 二次回路处于压降消除工作状态，原工作状态退出；成套装置故障时电压跟随器模块与电阻模块同时退出工作，瞬间恢复原PT 二次回路工作状态。
[0056]6、配置电阻模块的电阻Zx = Z+Z2/Zin，在为电能表端阻抗(电阻)，Zin为电压跟随器输入端阻抗，为向量长度值。
[0057]7、配置电阻模块的电阻与PT额定负荷2.5VA?100% (新国标JJG 10212007)或额定负荷25%?100% (对新国标JJG 10212007以前仍在运行的PT)核对，当配置的电阻模块电阻值不在PT额定负荷范围内，按PT负荷下限2.5VA或额定负荷25%计算配置相应配置电阻值。
[0058]8、在具体工程应用中，如果电能表端负荷满足PT 二次负荷(2.5VA或25%M 100%额定负荷)范围要求，直接由电能表Z、装置Zin计算确定Zx值；如果电能表端负荷不满足PT 二次负荷范围要求，由电能表端负荷满足PT 二次额定负荷下限要求(2.5VA (新国标JJG 10212007)或25%额定负荷)计算出Z，再由装置的Zin计算确定Zx值。
[0059]本发明提供了一种消除PT 二次回路压降的电路和方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种消除PT二次回路压降的电路，包括电压互感器二次回路和电能表，其特征在于，在所述二次回路中电压互感器出口端并联一组电阻模块，在所述二次回路中电能表接线端子处串联一组电压跟随器模块；所述电阻模块和电压跟随器模块连接一投切模块，由投切模块控制电阻模块和电压跟随器模块在电压互感器二次回路中同时处于连接或者断开状态。
2.根据权利要求1所述的一种消除PT二次回路压降的电路，其特征在于，所述一组电阻模块的电阻Zx符合以下公式:
Zx = Z+Z2/Zin, 其中Z表不电能表阻抗，Zin表不电压跟随器模块输入端的阻抗,均为向量长度值。
3.根据权利要求2所述的一种消除PT二次回路压降的电路，其特征在于，所述电压跟随器模块采用运放电压跟随器。
4.根据权利要求2所述的一种消除PT二次回路压降的电路，其特征在于，所述电压跟随器模块的输入端和输出端连接CPU监控模块监控其工作状态。
5.根据权利要求4所述的一种消除PT二次回路压降的电路，其特征在于，所述CPU监控模块连接电压跟随器输出端，用于监控电压跟随器输出后端负荷。
6.根据权利要求4所述的一种消除PT二次回路压降的电路，其特征在于，所述CPU监控模块连接温度模块，用于监测电压跟随器模块的温度。
7.根据权利要求5所述的一种消除PT二次回路压降的电路，其特征在于，所述投切模块、电压跟随器模块由电源模块供电，所述监控模块监测电源模块的温度。
8.一种消除PT 二次回路压降的电路方法，包括PT电压互感器二次回路和电能表，其特征在于，在所述二次回路中电压互感器和电能表之间并联电阻模块和串联电压跟随器模块，所述电压跟随器模块由一个CPU监控模块监控工作状态，所述电阻模块和电压跟随器模块通过一个投切模块控制是否同时连接在电压互感器和电能表之间的二次回路中；当CPU监控模块检测到任何一相电压跟随器故障，任何一相电压跟随器输入输出电压比超过设定值、或者电压跟随器输出端过负荷或断路、或者跟随器输入电压超过设定安全值，或者电压跟随器模块超过安全温度时，控制投切模块将电阻模块和全部电压跟随器模块同时从PT电压互感器二次回路中切除，瞬间恢复电压互感器和电能表直接连接工作状态。
9.根据权利要求8所述的一种消除PT二次回路压降的电路方法，其特征在于，所述电阻模块的阻抗Zx的设置公式为:
Zx = Z+Z2/Zin, 其中Z表不电能表阻抗，Zin表不电压跟随器模块输入端的阻抗,为向量长度值。
10.根据权利要求8所述的一种消除PT二次回路压降的电路方法，其特征在于，所述投切模块、电压跟随器模块由电源模块供电，所述监控模块监测电源模块的温度，电源模块超过安全温度时，控制投切模块将电阻模块和全部电压跟随器模块同时从PT电压互感器二次回路中切除，瞬间恢复电压互感器和电能表直接连接工作状态。
【文档编号】G05F1/56GK104331115SQ201410573106
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】李鹏程, 肖永, 王玉萍, 杨沁晖, 钱坤 申请人:钱坤, 贵州电力试验研究院