專利名稱:電量計(jì)量系統(tǒng)及電量測(cè)量裝置和電量計(jì)量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及電力電量計(jì)量系統(tǒng)及電量測(cè)量裝置和電量計(jì)量裝置，電量測(cè)量裝置測(cè)量輸電線路功率因數(shù)、電流有效值及電流諧波含量，并通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送給電量計(jì)量裝置；電量計(jì)量裝置測(cè)量線路電壓有效值，并接收來(lái)自電量測(cè)量裝置的輸電線路功率因數(shù)、電流有效值及電流諧波含量，根據(jù)功率因數(shù)、電流有效值及電壓有效值計(jì)算輸電線路負(fù)載電量。
【專利說(shuō)明】
電量計(jì)量系統(tǒng)及電量測(cè)量裝置和電量計(jì)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電量計(jì)量系統(tǒng)及電量測(cè)量裝置和電量計(jì)量裝置，屬于電力電量計(jì)量領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著社會(huì)用電負(fù)荷的不斷增加，對(duì)供電可靠性要求也在不斷提高，配電設(shè)備作為向用戶供電的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，其運(yùn)行狀況直接影響到對(duì)用戶的供電質(zhì)量，由于配電設(shè)備數(shù)量多、分布面廣而散，而且受人員、測(cè)量設(shè)備及數(shù)量的限制，通常只需要計(jì)量幾個(gè)或幾十個(gè)用戶的所用電量，最簡(jiǎn)單的方法是計(jì)量這些用戶輸入端10-35KV輸電線路的電量。傳統(tǒng)計(jì)量方法是采用高壓電壓互感器、電流互感器、防止雷擊的避雷器及計(jì)量?jī)x表進(jìn)行計(jì)量，這種計(jì)量方法存在計(jì)量設(shè)備復(fù)雜、投資大、占地面積大等缺點(diǎn)，尤其是放在戶外極易受到雷擊而損壞計(jì)量設(shè)備，所以，傳統(tǒng)計(jì)量設(shè)備已不能滿足輸電線路針對(duì)用戶端負(fù)載用電量實(shí)時(shí)計(jì)量的需要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供電量計(jì)量系統(tǒng)及電量測(cè)量裝置和電量計(jì)量裝置，用以解決電力電量設(shè)備復(fù)雜、投資大而且易損壞的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案包括:電量計(jì)量系統(tǒng)，包括至少一個(gè)電量測(cè)量裝置和電量計(jì)量裝置，電量測(cè)量裝置與電量計(jì)量裝置之間通過(guò)無(wú)線方式連接；電量測(cè)量裝置包括開(kāi)口式電流互感器、用于非接觸測(cè)量電壓相位的電極及信號(hào)調(diào)理電路、測(cè)量裝置微處理器、無(wú)線發(fā)射模塊；開(kāi)口式電流互感器一端接在輸電線路上，開(kāi)口式電流互感器另一端與測(cè)量裝置微處理器連接，電極及信號(hào)調(diào)理電路與測(cè)量裝置微處理器連接，測(cè)量裝置微處理器與無(wú)線發(fā)射模塊連接；電量計(jì)量裝置包括電壓采集模塊、計(jì)量裝置微處理器、無(wú)線接收模塊；電壓采集模塊與計(jì)量裝置微處理器連接，無(wú)線接收模塊與計(jì)量裝置微處理器連接。
[0005]電量測(cè)量裝置還包括測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片、測(cè)量裝置地址編碼電路；開(kāi)口式電流互感器與測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片連接，電極及信號(hào)調(diào)理電路與測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片連接，測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片與測(cè)量裝置微處理器連接，測(cè)量裝置地址編碼電路與測(cè)量裝置微處理器連接。
[0006]電量測(cè)量裝置還包括測(cè)量裝置電源電路、太陽(yáng)能電池板；太陽(yáng)能電池板與測(cè)量裝置電源電路連接，測(cè)量裝置電源電路分別與測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片、測(cè)量裝置微處理器、無(wú)線發(fā)射模塊連接。
[0007]電量計(jì)量裝置還包括計(jì)量裝置電量計(jì)量芯片、計(jì)量裝置地址編碼電路；電壓采集模塊與計(jì)量裝置電量計(jì)量芯片連接，計(jì)量裝置電量計(jì)量芯片與計(jì)量裝置微處理器連接，計(jì)量裝置地址編碼電路與計(jì)量裝置微處理器連接。
[0008]電量計(jì)量裝置還包括通信接口電路、按鍵電路、IXD顯示電路和計(jì)量裝置電源電路；通信接口電路與計(jì)量裝置微處理器連接，按鍵電路與計(jì)量裝置微處理器連接，LCD顯示電路與計(jì)量裝置微處理器連接，計(jì)量裝置電源電路分別與裝置電量計(jì)量芯片和計(jì)量裝置微處理器連接。
[0009]電極及信號(hào)調(diào)理電路包括電極、放電管、電阻、電感、電容；電極一端在輸電線路電場(chǎng)中，與輸電線路非接觸耦合，電極另一端依次與電阻、電感、電容串聯(lián)后接地，在電感與電容之間引出耦合電壓相位輸出，放電管一端接地，另一端與電極的另一端連接。
[0010]電量測(cè)量裝置包括A相電量測(cè)量裝置、B相電量測(cè)量裝置、C相電量測(cè)量裝置，所述A相電量測(cè)量裝置、B相電量測(cè)量裝置、C相電量測(cè)量裝置具有相同的元器件和連接結(jié)構(gòu)。[0011 ] 電壓采集模塊包括A相電壓采集模塊、B相電壓采集模塊、C相電壓采集模塊。
[0012]電量測(cè)量裝置，包括開(kāi)口式電流互感器、用于非接觸測(cè)量電壓相位的電極及信號(hào)調(diào)理電路、測(cè)量裝置微處理器、無(wú)線發(fā)射模塊；所述開(kāi)口式電流互感器一端接在輸電線路上，開(kāi)口式電流互感器另一端與測(cè)量裝置微處理器連接，電極及信號(hào)調(diào)理電路與測(cè)量裝置微處理器連接，測(cè)量裝置微處理器與無(wú)線發(fā)射模塊連接。
[0013]電量計(jì)量裝置，包括電壓采集模塊、計(jì)量裝置微處理器、無(wú)線接收模塊；電壓采集模塊與計(jì)量裝置微處理器連接，無(wú)線接收模塊與計(jì)量裝置微處理器連接。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型采用電場(chǎng)法非接觸方式獲得電壓相位信號(hào)，采用電流互感器測(cè)量電流及無(wú)線通信技術(shù)，整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)投入較低，而且不需要占用太大的面積；最重要的是，通過(guò)無(wú)線通信技術(shù)將測(cè)得的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送給電量計(jì)量裝置，避免了整個(gè)裝置暴露在戶外極易遭受雷擊而損壞裝置的問(wèn)題。

【附圖說(shuō)明】

[0015]圖1是電量計(jì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0016]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的A、B、C相電量測(cè)量裝置原理框圖；
[0017]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的電極及信號(hào)調(diào)理電路原理圖；
[0018]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的電量計(jì)量裝置原理框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0020]電量計(jì)量系統(tǒng)，包括至少一個(gè)電量測(cè)量裝置和電量計(jì)量裝置，電量測(cè)量裝置與電量計(jì)量裝置之間通過(guò)無(wú)線方式連接。
[0021]電量測(cè)量裝置包括開(kāi)口式電流互感器、用于非接觸測(cè)量電壓相位的電極及信號(hào)調(diào)理電路、測(cè)量裝置微處理器、無(wú)線發(fā)射模塊；開(kāi)口式電流互感器一端接在輸電線路上，另一端與測(cè)量裝置微處理器連接，電極及信號(hào)調(diào)理電路與測(cè)量裝置微處理器連接，測(cè)量裝置微處理器與無(wú)線發(fā)射模塊連接。
[0022]電量計(jì)量裝置包括電壓采集模塊、計(jì)量裝置微處理器、無(wú)線接收模塊；電壓采集模塊與計(jì)量裝置微處理器連接，無(wú)線接收模塊與計(jì)量裝置微處理器連接。
[0023]電量計(jì)量系統(tǒng)中的電量測(cè)量裝置可以有一個(gè)，也可以有三個(gè)，當(dāng)只有一個(gè)電量測(cè)量裝置時(shí)，此時(shí)電量計(jì)量系統(tǒng)只測(cè)量一相的功率因數(shù)、電流有效值、電流諧波含量，以及輸電線路負(fù)載電量。但是輸電線路幾乎全是三相輸電線路，所以基于上述方案，本實(shí)用新型以三相輸電線路為具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0024]圖1所示為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖，如圖1，本實(shí)用新型包括電量測(cè)量裝置和電量計(jì)量裝置；電量測(cè)量裝置包括A相電量測(cè)量裝置、B相電量測(cè)量裝置、C相電量測(cè)量裝置。A相電量測(cè)量裝置、B相電量測(cè)量裝置、C相電量測(cè)量裝置分別固定在A相、B相、C相輸電線路上，電量計(jì)量裝置放置在配電房，電量測(cè)量裝置與電量計(jì)量裝置之間通過(guò)無(wú)線方式連接。
[0025]A相電量測(cè)量裝置、B相電量測(cè)量裝置、C相電量測(cè)量裝置都采用相同的結(jié)構(gòu)，圖2為A、B、C相電量測(cè)量裝置的原理框圖。因?yàn)锳相電量測(cè)量裝置、B相電量測(cè)量裝置、C相電量測(cè)量裝置都采用相同的結(jié)構(gòu)，所以只對(duì)A相電量測(cè)量裝置做出詳細(xì)的描述，B、C相電量測(cè)量裝置同A相電量測(cè)量裝置。
[0026]A相電量測(cè)量裝置包括開(kāi)口式電流互感器、電極及信號(hào)調(diào)理電路、測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片、測(cè)量裝置微處理器、無(wú)線發(fā)射模塊、測(cè)量裝置電源電路、太陽(yáng)能電池和測(cè)量裝置地址編碼電路；開(kāi)口式電流互感器卡接在輸電線路上，用于測(cè)量輸電線路電流，輸出端與測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片的電流輸入端連接；電極及信號(hào)調(diào)理電路靠近高壓輸電線路通過(guò)電場(chǎng)非接觸耦合出A相電壓相位信號(hào)，其輸出端與測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片的電壓輸入端連接；測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片的信號(hào)輸出端與測(cè)量裝置微處理器的信號(hào)輸入端連接；測(cè)量裝置微處理器的輸出端與無(wú)線發(fā)射模塊的輸入端連接；本實(shí)用新型使用太陽(yáng)能給裝置供電，當(dāng)然也可以使用其他供電方式，太陽(yáng)能電池板的輸出端與測(cè)量裝置電源電路的輸入端連接；測(cè)量裝置電源電路的輸出端分別與測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片、測(cè)量裝置微處理器、無(wú)線發(fā)射模塊的電源端連接；測(cè)量裝置地址編碼電路輸出端與測(cè)量裝置微處理器的I/O 口連接。
[0027]太陽(yáng)能電池板外形為圓形結(jié)構(gòu)，進(jìn)行均壓處理，防止尖端放電。
[0028]如圖3所示，電極及信號(hào)調(diào)理電路由電極1、放電管2、電阻、電感和電容組成；電極I 一端在輸電線路電場(chǎng)中，和高壓輸電線路3保持很小的距離，與輸電線路3非接觸耦合，電極I另一端依次與電阻、電感、電容串聯(lián)后接地，在電感與電容之間引出耦合電壓相位輸出端4，放電管2 —端接地，另一端與電極I的另一端連接。電極及信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)電場(chǎng)非接觸耦合出A相電壓相位信號(hào)。
[0029]A相電量測(cè)量裝置根據(jù)開(kāi)口式電流互感器測(cè)得的輸電線路的電流與電極及信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)電場(chǎng)非接觸耦合出的A相電壓相位信號(hào)能夠測(cè)量出A相輸電線路功率因數(shù)、電流有效值、電流諧波含量等數(shù)據(jù)。
[0030]同理，B相電量測(cè)量裝置根據(jù)開(kāi)口式電流互感器測(cè)得的輸電線路的電流與電極及信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)電場(chǎng)非接觸耦合出的B相電壓相位信號(hào)能夠測(cè)量出B相輸電線路功率因數(shù)、電流有效值、電流諧波含量等數(shù)據(jù)。C相電量測(cè)量裝置根據(jù)開(kāi)口式電流互感器測(cè)得的輸電線路的電流與電極及信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)電場(chǎng)非接觸耦合出的C相電壓相位信號(hào)能夠測(cè)量出C相輸電線路功率因數(shù)、電流有效值、電流諧波含量等數(shù)據(jù)。
[0031]A、B、C相電量測(cè)量裝置將分別測(cè)得的A、B、C相輸電線路功率因數(shù)、電流有效值、電流諧波含量等數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸給電量計(jì)量裝置。
[0032]如圖4所示，電量計(jì)量裝置包括A相電壓采集模塊、B相電壓采集模塊、C相電壓采集模塊、計(jì)量裝置電量計(jì)量芯片、計(jì)量裝置微處理器、無(wú)線接收模塊、通信接口電路、計(jì)量裝置地址編碼電路、按鍵電路、LCD顯示電路和計(jì)量裝置電源電路;A相電壓采集模塊、B相電壓采集模塊和C相電壓采集模塊連接低壓配電房低壓端，其輸出端分別與計(jì)量裝置電量計(jì)量芯片的電壓輸入端連接；計(jì)量裝置電量計(jì)量芯片的信號(hào)輸出端與計(jì)量裝置微處理器的信號(hào)輸入端連接；無(wú)線接收模塊輸出端與計(jì)量裝置微處理器的第一通信接口連接；通信接口電路與計(jì)量裝置微處理器的第二通信接口連接；計(jì)量裝置地址編碼電路和按鍵電路的輸出端分別與計(jì)量裝置微處理器I/o 口的輸入端連接；LCD顯示電路的輸入端與計(jì)量裝置微處理器I/O 口的輸出端連接；計(jì)量裝置電源電路輸出端分別與計(jì)量裝置電量計(jì)量芯片和計(jì)量裝置微處理器的電源端連接。
[0033]A、B、C相測(cè)量裝置地址編碼電路作用為A相電量測(cè)量裝置、B相電量測(cè)量裝置，或是C相電量測(cè)量裝置發(fā)出的信號(hào)做出區(qū)分。
[0034]A相電量測(cè)量裝置、B相電量測(cè)量裝置、C相電量測(cè)量裝置分別可以測(cè)量A相、B相和C相輸電線路功率因數(shù)、電流有效值及電流諧波含量，并通過(guò)無(wú)線方式發(fā)送給電量計(jì)量裝置；電量計(jì)量裝置可以測(cè)量A相電壓、B相電壓、C相電壓的有效值，并接收來(lái)自A相電量測(cè)量裝置、B相電量測(cè)量裝置、C相電量測(cè)量裝置的A相、B相和C相輸電線路功率因數(shù)、電流有效值及電流諧波含量，根據(jù)功率因數(shù)、電流有效值及電壓有效值計(jì)算輸電線路負(fù)載電量，并由LCD分別顯示A相、B相和C相電壓有效值、電流有效值、功率因數(shù)、電流各次諧波含量、總諧波含量、A相、B相和C相電量累計(jì)值等數(shù)據(jù)。
[0035]以上給出了具體的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型不局限于所描述的實(shí)施方式。本實(shí)用新型的基本思路在于上述基本方案，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出各種變形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)。在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電量計(jì)量系統(tǒng)包括至少一個(gè)電量測(cè)量裝置和電量計(jì)量裝置，電量測(cè)量裝置與電量計(jì)量裝置之間通過(guò)無(wú)線方式連接； 所述電量測(cè)量裝置包括開(kāi)口式電流互感器、用于非接觸測(cè)量電壓相位的電極及信號(hào)調(diào)理電路、測(cè)量裝置微處理器、無(wú)線發(fā)射模塊；所述開(kāi)口式電流互感器一端接在輸電線路上，開(kāi)口式電流互感器另一端與測(cè)量裝置微處理器連接，電極及信號(hào)調(diào)理電路與測(cè)量裝置微處理器連接，測(cè)量裝置微處理器與無(wú)線發(fā)射模塊連接； 所述電量計(jì)量裝置包括電壓采集模塊、計(jì)量裝置微處理器、無(wú)線接收模塊；電壓采集模塊與計(jì)量裝置微處理器連接，無(wú)線接收模塊與計(jì)量裝置微處理器連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電量測(cè)量裝置還包括測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片、測(cè)量裝置地址編碼電路；開(kāi)口式電流互感器與測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片連接，電極及信號(hào)調(diào)理電路與測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片連接，測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片與測(cè)量裝置微處理器連接，測(cè)量裝置地址編碼電路與測(cè)量裝置微處理器連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電量測(cè)量裝置還包括測(cè)量裝置電源電路、太陽(yáng)能電池板；太陽(yáng)能電池板與測(cè)量裝置電源電路連接，測(cè)量裝置電源電路分別與測(cè)量裝置電量計(jì)量芯片、測(cè)量裝置微處理器、無(wú)線發(fā)射模塊連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電量計(jì)量裝置還包括計(jì)量裝置電量計(jì)量芯片、計(jì)量裝置地址編碼電路；電壓采集模塊與計(jì)量裝置電量計(jì)量芯片連接，計(jì)量裝置電量計(jì)量芯片與計(jì)量裝置微處理器連接，計(jì)量裝置地址編碼電路與計(jì)量裝置微處理器連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電量計(jì)量裝置還包括通信接口電路、按鍵電路、LCD顯示電路和計(jì)量裝置電源電路；通信接口電路與計(jì)量裝置微處理器連接，按鍵電路與計(jì)量裝置微處理器連接，LCD顯示電路與計(jì)量裝置微處理器連接，計(jì)量裝置電源電路分別與裝置電量計(jì)量芯片和計(jì)量裝置微處理器連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電極及信號(hào)調(diào)理電路包括電極、放電管、電阻、電感、電容；電極一端在輸電線路電場(chǎng)中，與輸電線路非接觸耦合，電極另一端依次與電阻、電感、電容串聯(lián)后接地，在電感與電容之間引出耦合電壓相位輸出，放電管一端接地，另一端與電極的另一端連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電量測(cè)量裝置包括A相電量測(cè)量裝置、B相電量測(cè)量裝置、C相電量測(cè)量裝置，所述A相電量測(cè)量裝置、B相電量測(cè)量裝置、C相電量測(cè)量裝置具有相同的元器件和連接結(jié)構(gòu)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電量計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓采集模塊包括A相電壓采集模塊、B相電壓采集模塊、C相電壓采集模塊。9.電量測(cè)量裝置，其特征在于，所述電量測(cè)量裝置包括開(kāi)口式電流互感器、用于非接觸測(cè)量電壓相位的電極及信號(hào)調(diào)理電路、測(cè)量裝置微處理器、無(wú)線發(fā)射模塊；所述開(kāi)口式電流互感器一端接在輸電線路上，開(kāi)口式電流互感器另一端與測(cè)量裝置微處理器連接，電極及信號(hào)調(diào)理電路與測(cè)量裝置微處理器連接，測(cè)量裝置微處理器與無(wú)線發(fā)射模塊連接。10.電量計(jì)量裝置，其特征在于，所述電量計(jì)量裝置包括電壓采集模塊、計(jì)量裝置微處理器、無(wú)線接收模塊；電壓采集模塊與計(jì)量裝置微處理器連接，無(wú)線接收模塊與計(jì)量裝置微處理器連接。
【文檔編號(hào)】G01R22-06GK204302376SQ201420585651
【發(fā)明者】田勝, 郝立軍, 喬書(shū)勇, 閆少武, 陳廷申, 黎小兵, 白長(zhǎng)琦, 禹卿業(yè), 郭奇, 楊國(guó)武 [申請(qǐng)人]中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司河南油田分公司第二采油廠