專(zhuān)利名稱(chēng)：?jiǎn)蜗嚯娔芑ジ衅鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電能計(jì)量和互感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種含有電能計(jì)量功能的混合式電 子式互感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)生產(chǎn)中，電能是其最終產(chǎn)品，對(duì)電能的計(jì)量極為重要。電能計(jì)量裝置是對(duì) 電能進(jìn)行計(jì)量的必要工具，是供、用電雙方對(duì)用于供、用電貿(mào)易結(jié)算的有效手段。電能計(jì) 量裝置的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到供、用電雙方的經(jīng)濟(jì)利益。
電能計(jì)量裝置，由現(xiàn)場(chǎng)裝設(shè)的電壓互感器(PT)、電流互感器(CT)和控制室內(nèi)的電 能表組成。因而，電能計(jì)量裝置的誤差是由PT誤差、CT誤差、PT二次壓降所導(dǎo)致的誤 差和電能表的誤差所組成的。其中，PT誤差、CT誤差稱(chēng)為電能計(jì)量一次回路誤差，而PT 二次壓降所導(dǎo)致的誤差、電能表的誤差稱(chēng)為電能計(jì)量二次回路誤差。
從現(xiàn)場(chǎng)安裝的互感器到電度表的二次連線(xiàn)一般較長(zhǎng)(500米)，尤其電壓互感器(PT)， 實(shí)際運(yùn)行中，由這部分電壓降造成的電能計(jì)量誤差往往很大，以至嚴(yán)重影響電能裝置的正 確性。為了滿(mǎn)足規(guī)程對(duì)PT 二次回路電壓降的要求，保證電能計(jì)量的準(zhǔn)確、公正。有關(guān)部 門(mén)已采取過(guò)許多改造措施。但這些措施都不能完全消除PT 二次回路電壓降對(duì)電能計(jì)量的 影響，有的措施還降低了系統(tǒng)可靠性，造成了計(jì)量系統(tǒng)的安全隱患。
由于PT和CT要求能夠輸出較大功率，所以測(cè)量互感器準(zhǔn)確級(jí)提高很難。另外隨著絕 緣等級(jí)的提升，電磁互感器重量和體積呈幾何級(jí)上升，由于需要大量的鐵磁性材料，成本 也呈幾何級(jí)上升，由于采用充油或氣體絕緣，有漏油爆炸的危險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于為克服已有技術(shù)的不足之處，提供一種單相電能互感器，從互感器與 電能表一體設(shè)計(jì)上來(lái)解決電能計(jì)量裝置的誤差問(wèn)題，可以最大程度的提高電能計(jì)量系統(tǒng)的 準(zhǔn)確級(jí)。
本發(fā)明技術(shù)方案包括 一次端子，高壓傳感頭模塊，絕緣子，底座；高壓傳感頭模塊 通過(guò)一次端子連接高壓母線(xiàn)；絕緣內(nèi)埋有光纖，絕緣子內(nèi)的光纖與底座內(nèi)的光纖通過(guò)光纖 端子與光纜相連；高壓傳感頭模塊固定在絕緣子頂端，其輸出端與絕緣子中的光纖相連。
高壓傳感頭含有電壓、電流采樣及電能計(jì)量處理電路；絕緣子實(shí)現(xiàn)高壓傳感頭模塊與
低壓側(cè)之間的安全絕緣。 本發(fā)明的特點(diǎn)及效果
本發(fā)明在電子式互感器上集成電能計(jì)量模塊，成功避免了常規(guī)電能計(jì)量的二次壓降帶 來(lái)的誤差。由于母線(xiàn)電壓、電流傳感器信號(hào)直接處理，不需要帶載能力，所以它們準(zhǔn)確級(jí) 可比傳統(tǒng)PT、 CT設(shè)計(jì)更高，從而整體上提高電能計(jì)量精度。本發(fā)明可以整體上實(shí)現(xiàn)電能 計(jì)量和校驗(yàn)誤差，不必PT、 CT、電能表分別校驗(yàn)。與互感器一體化安裝，省去了電能計(jì) 量?jī)x表安裝步驟。同時(shí)還具備電子式互感器優(yōu)秀的絕緣設(shè)計(jì)、準(zhǔn)確級(jí)高等特點(diǎn)。


圖l為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2為本發(fā)明高壓傳感頭模塊結(jié)構(gòu)框圖。
圖3為本發(fā)明信號(hào)處理模塊原理圖。
圖4為本發(fā)明信號(hào)調(diào)理模塊電路原理圖。 -
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明設(shè)計(jì)的單相電能互感器結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下
本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)如圖l所示，由一次端子ll，高壓傳感頭模塊12，絕緣子13，底座 14組成；其中，絕緣子13，采用硅橡膠套管，內(nèi)部充絕緣介質(zhì)，埋入光纖和電容分壓器， 絕緣子實(shí)現(xiàn)高壓傳感頭模塊與低壓側(cè)之間的安全絕緣；絕緣子13底部與底座14固定，絕 緣子13內(nèi)的光纖與底座內(nèi)的光纖通過(guò)光纖端子與光纜相連；高壓傳感頭模塊輸入端12通 過(guò)一次端子11連接到高壓母線(xiàn)上；高壓傳感頭模塊12固定在絕緣子13頂端，其輸出端與 絕緣子13中的光纖相連。高壓傳感頭模塊輸出的電能、電壓和電流等數(shù)字信號(hào)通過(guò)絕緣 子13內(nèi)的光纖連接到底座14，再通過(guò)光纜傳送到遠(yuǎn)端控制室中。
本發(fā)明的高壓傳感頭模塊實(shí)施例結(jié)構(gòu)如圖2所示，本模塊26由電壓傳感器(分壓器C) 23、電流傳感器(取樣線(xiàn)圈)22、信號(hào)處理器21構(gòu)成；其中，電壓傳感器23 (分壓器C) 與一次端子相連，電流傳感器(取樣線(xiàn)圈)22輸入端與一次端子相連，電壓傳感器23輸 出端、電流傳感器22輸出端均與信號(hào)處理器輸入端相連，信號(hào)處理器的輸出端與絕緣子 中的光纖相連。本模塊26的工作原理為分壓器(實(shí)施例采用電容分壓，埋入絕緣子中) 通過(guò)一次端子將母線(xiàn)上高電壓通過(guò)轉(zhuǎn)變成小電壓信號(hào)，輸出到信號(hào)處理器21;取樣線(xiàn)圈(實(shí) 施例采用小鐵芯線(xiàn)圈或羅氏線(xiàn)圈)通過(guò)一次端子將母線(xiàn)上通過(guò)的大電流轉(zhuǎn)變成小電流信 號(hào)，輸出到信號(hào)處理模塊21。信號(hào)處理器21完成電壓采樣、電流采樣、電能計(jì)量、光電 轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字光信號(hào)通過(guò)光纖24傳送到底座。
本發(fā)明的信號(hào)處理器實(shí)施例如圖3所示。由信號(hào)調(diào)理模塊、電能計(jì)量芯片ADE7559、 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD7894、處理器TMS320C5509、光電轉(zhuǎn)換器件HFBR1414、電光轉(zhuǎn)換器件
HFBR2412和工作電源組成。電壓電流傳感器信號(hào)輸入經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊連接到電能計(jì)量 芯片和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。電能計(jì)量芯片ADE7559、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD7894分別連接到處理器 TMS320C5509。處理器TMS320C5509接受遠(yuǎn)端控制室傳來(lái)的命令，同時(shí)將結(jié)果輸出到電 光轉(zhuǎn)換器件HFBR2412。電源模塊提供整個(gè)信號(hào)處理模塊所需工作電源，它可以是激光電 源，也可以使母線(xiàn)感應(yīng)電源。本實(shí)施例采用JDSU公司的1WPPM模塊的激光電源。輸入 為穩(wěn)定的激光。
信號(hào)調(diào)理模塊實(shí)施例結(jié)構(gòu)如圖4所示。包括電流調(diào)理電路和電壓調(diào)理電路；其中電流 調(diào)理電路采用由電阻R6、 R7、 R8、 R9、 R10和運(yùn)算放大器AD620組成的差分放大電路(虛 線(xiàn)上部分)、電壓調(diào)理電路由電容C1、 C2、 C3、電阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5構(gòu)成的三級(jí) 分壓器和放大器OPA組成(虛線(xiàn)下部分)。
該模塊的工作原理電流輸入后以40歐姆精密電阻R6轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后進(jìn)入以 AD620為核心的差分放大電路。電壓輸入后進(jìn)入電容C1、 C2進(jìn)行次級(jí)分壓(絕緣子中電 容分壓為初級(jí)分壓)，然后電阻R1、 R2進(jìn)行三級(jí)分壓，最后進(jìn)入l: l運(yùn)放電路中，電阻 R5為泄能電阻，電容C3為調(diào)整相差用，三級(jí)分壓為了適應(yīng)從低壓到超高壓各電壓等級(jí)。
隨著電壓等級(jí)不同，絕緣子內(nèi)部初級(jí)分壓電容比不同，比如IIOKV互感器等級(jí)，初級(jí) 分壓電容可采用4nF/600nF。
本實(shí)施例工作原理如圖2圖3所示母線(xiàn)穿過(guò)電流取樣線(xiàn)圈，其輸出的小電流信號(hào)； 電壓分壓器跨接在高壓端和地線(xiàn)之間，其輸出電壓經(jīng)進(jìn)一步分壓后轉(zhuǎn)換成小電壓信號(hào)。兩 個(gè)小電壓信號(hào)同時(shí)連接到電能計(jì)量芯片和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。電能計(jì)量芯片具備信號(hào)采集、處 理、計(jì)算和校準(zhǔn)等功能，其輸出有功、無(wú)功、電壓電流有效值等。處理器對(duì)其進(jìn)行初始化， 控制其工作并輸出結(jié)果。數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片也是在處理器控制下進(jìn)行采樣并輸出采樣值。處理 器對(duì)電能計(jì)量結(jié)果和采樣值進(jìn)行處理后，輸出到電光轉(zhuǎn)換模塊。通過(guò)串行方式傳送上述數(shù) 字量。處理器通過(guò)光電轉(zhuǎn)換模塊接收遠(yuǎn)端命令，來(lái)確定采樣和信息處理方式，可以進(jìn)行同 步采樣，遠(yuǎn)端具備激光發(fā)生器，通過(guò)光纖傳送光能量。
權(quán)利要求
1、一種單相電能互感器，其特征在于，包括一次端子，高壓傳感頭模塊，絕緣子，底座；其中，高壓傳感頭模塊通過(guò)一次端子連接高壓母線(xiàn)；絕緣子內(nèi)埋有光纖，絕緣子內(nèi)的光纖與底座內(nèi)的光纖通過(guò)光纖端子與光纜相連；高壓傳感頭模塊固定在絕緣子頂端，其輸出端與絕緣子中的光纖相連。
2、 如權(quán)利要求1所述的單相電能互感器，其特征在于，所述高壓傳感頭模塊由電壓 傳感器、電流傳感器、信號(hào)處理器構(gòu)成；其中，電壓傳感器輸入端、電流傳感器輸入端均 與一次端子相連，電壓傳感器輸出端、電流傳感器輸出端均與信號(hào)處理器輸入端相連，信 號(hào)處理器的輸出端與絕緣子中的光纖相連。
3、 如權(quán)利要求1所述的單相電能互感器，其特征在于，所述電壓傳感器采用電容分 壓器，所述電流傳感器采用小鐵芯線(xiàn)圈或羅氏線(xiàn)圈。
4、 如權(quán)利要求1所述的單相電能互感器，其特征在于，所述信號(hào)處理器包括信號(hào) 調(diào)理模塊、電能計(jì)量芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、處理器芯片、光電轉(zhuǎn)換器件、電光轉(zhuǎn)換器件和 工作電源；電壓電流傳感器信號(hào)輸入經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊連接到電能計(jì)量芯片和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯 片；電能計(jì)量芯片、數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片分別連接到處理器；處理器接受遠(yuǎn)端控制室傳來(lái)的命令， 同時(shí)將結(jié)果輸出到電光轉(zhuǎn)換器件；電源模塊提供整個(gè)信號(hào)處理模塊所需工作電源。
5、 如權(quán)利要求1所述的單相電能互感器，其特征在于，所述信號(hào)調(diào)理模塊包括由差 分放大電路構(gòu)成的電流調(diào)理電路和由三級(jí)分壓器和放大器構(gòu)成的電壓調(diào)理電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及單相電能互感器，屬于電能計(jì)量和互感器技術(shù)領(lǐng)域；該裝置包括一次端子，高壓傳感頭模塊，絕緣子，底座；其中，高壓傳感頭模塊通過(guò)一次端子連接高壓母線(xiàn)；絕緣子內(nèi)埋有光纖，絕緣子內(nèi)的光纖與底座內(nèi)的光纖通過(guò)光纖端子與光纜相連；高壓傳感頭模塊固定在絕緣子頂端，其輸出端與絕緣子中的光纖相連。本發(fā)明可以最大程度的提高電能計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確級(jí)。
文檔編號(hào)G01R11/06GK101183120SQ20071017959
公開(kāi)日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者汪良明 申請(qǐng)人:北京浩霆光電技術(shù)有限責(zé)任公司