專利名稱：非線性負(fù)荷電能表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量電變量的裝置。
隨著電力半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，各工業(yè)、交通部門及家電設(shè)備中都大量采用了硅整流和換流技術(shù)，從而產(chǎn)生了大批非線性負(fù)荷。上述非線性負(fù)荷的涌現(xiàn)，不僅給電力系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的有害影響，還對目前用于計費的感應(yīng)式電能表帶來了不可忽略的誤差。
中國實用新型專利申請90201330.0號曾公開了一種節(jié)能型單相電度表，該電度表主要由電流、電壓取樣電路、運算電路和計數(shù)顯示電路構(gòu)成。其計數(shù)顯示電路包括計數(shù)器、數(shù)碼顯示器、齒輪系統(tǒng)和字輪。運算電路中含有脈沖轉(zhuǎn)換器，利用取樣電路將外電路的電流和電壓輸入運算電路，經(jīng)運算處理得到與負(fù)載消耗功率成比例的電信號，再將該信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號后由計數(shù)顯示電路進行計數(shù)、顯示。另外，中國實用新型申請92205423.1號則公開了一種靜止式電能表，該電能表除具有電流、電壓采樣電路和計數(shù)顯示電路外，還以時分割模擬乘法器和電壓／頻率變換器構(gòu)成采樣信號處理電路，對采樣信號進行處理和變換。上述兩種電子式電能表雖然各有其優(yōu)點，但若將其用于非線性負(fù)荷的計量，仍然將會產(chǎn)生較大的誤差。其原因，就在于上述電子式電能表在計量非線性負(fù)荷之一基波功率的同時，還計入了本不應(yīng)計入的諧波功率。
本實用新型的目的是對上述現(xiàn)有電子式電能表的采樣信號處理電路進行改進，提供一種可準(zhǔn)確計量非線性負(fù)荷所耗電能的電能表。
本實用新型的電能表具有電流采樣電路、電壓采樣電路、采樣信號處理電路和計數(shù)顯示電路。其中，采樣信號處理電路包括二個濾波器、時分割乘法器和電流／頻率變換電路，電流采樣電路和電壓采樣電路的輸出端分別接二濾波器的輸入端，二濾波器的輸出端同接時分割乘法器的輸入端，電流／頻率變換電路的輸入端和輸出端分別接時分割乘法器的輸出端和計數(shù)顯示電路的輸入端。在本實用新型中，由電流、電壓采樣電路采集的被測電流、電壓信號分別送入二濾波器，經(jīng)濾波器濾波后，在二濾波器輸出端相應(yīng)得到基波分量。上述基波分量加于時分割乘法器的輸入端，被測電壓用于調(diào)制脈沖寬度，被測電流用于控制脈沖幅度，則脈沖面積反應(yīng)了電流和電壓的瞬間積，其平均值和基波的有功功率成正比，即輸出電流I＝KP。由時分割乘法器輸出端輸出的反映基波有功功率的電流信號輸入電流／頻率變換電路，經(jīng)該電路變換后輸至計數(shù)顯示電路進行計數(shù)、顯示，從而完成基波功率的計量。在本實用新型中，電流采樣電路和電壓采樣電路均可沿用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)形式。例如，電流采樣電路可由分流電阻或電流互感器構(gòu)成；電壓采樣電路則可由分壓器、帶電子補償?shù)幕ジ衅骰蚧魻栐?gòu)成。另外，計數(shù)顯示電路中的顯示器也可采用現(xiàn)有的多種顯示器，如電磁計數(shù)器、譯碼顯示器等。
本實用新型的電能表與前述現(xiàn)有電能表相比，由于其僅計量用戶消耗的基波功率，對任何諧波分量所形成的功率均不予反映，從而有效地解決了長期以來不能正確計量非線性用戶之電能消耗的問題，為合理負(fù)擔(dān)電費提供了可能。


圖1是實施例中電能表的電路框圖。
圖2～4是電原理圖。
如圖1所示，實施例中的電能表具有電流采樣電路1、電壓采樣電路2、有源濾波器3、4、時分割乘法器5、積分器6、比較器7、計數(shù)器8和電磁計數(shù)器9。其中，電流、電壓采樣電路1、2的輸出端分別接二有源濾波器3、4的輸入端，二有源濾波器3、4的輸出端同接時分割乘法器5的輸入端。積分器6和比較器7構(gòu)成電流／頻率變換電路，積分器6的輸入端和比較器7的輸出端分別構(gòu)成電流／頻率變換電路的輸入端和輸出端，積分器的輸出端與比較器的輸入端相接。計數(shù)器8和電磁計數(shù)器9組成計數(shù)顯示電路，計數(shù)器8的輸出端接電磁計數(shù)器9的控制端。上述電流／頻率變換電路的輸入端和輸出端分別與時分割乘法器5的輸出端和計數(shù)器8的輸入端相連通。
如圖2～4所示，實施例中的電流采樣電路1包括采樣接點a、b和電流互感器L1；電壓采樣電路包括采樣接點c、d和分壓電阻R1、R2；線性運算放大器(LM324)IC1、IC2及外電路分別構(gòu)成兩個結(jié)構(gòu)相似的有源濾波器3、4；時分割乘法器5由運算放大器(OP07)IC3、反向器(4069)IC4、四與非門電路(4001)IC5及外電路構(gòu)成；積分器6為由運算放大器(OP07)IC6、電容C8及外電路構(gòu)成的線性積分器；比較器7則由電壓比較器(082)IC7及外電路構(gòu)成。另外，計數(shù)器8包括IC8(4013)、IC9(4013)和IC10(4518)，電磁計數(shù)器9包括電磁計數(shù)器電磁線圈L2和主要由BG5構(gòu)成的功放電路。在本實施例中，由電流互感器L1和分壓電阻R1、R2采集的電流、電壓信號分別輸入無限大增益、多路反饋的二階有源濾波器3、4后，經(jīng)濾波器濾波，電流、電壓信號的基波分量輸至?xí)r分割乘法器5。時分割乘法器對二輸入量在時間上進行微分取值，再把所取瞬間值相乘，從而產(chǎn)生一個方波電流系列i。在一個周期中，i的幅度與電流成正比，i的正負(fù)部分的寬度差與電壓成正比，則其平均值與輸入電流和輸入電壓的瞬間積成正比，亦即與被測基波功率成正比。上述反映基波功率的方波電流輸入由積分器6和比較器7構(gòu)成的電流／頻率變換電路后，由其輸出端輸出計數(shù)脈沖至計數(shù)器8，并由此驅(qū)動電磁計數(shù)器9完成計數(shù)顯示。本實施例中采用的有源濾波器3、4也可由無源濾波器代替。另外，由積分器6和比較器7構(gòu)成的電流／頻率變換電路也可采用其它現(xiàn)有電路結(jié)構(gòu)形式。例如，可采用由積分器和標(biāo)準(zhǔn)伏－－秒發(fā)生器構(gòu)成的電流／頻率變換電路。在此電路中，積分器的輸出端接伏－－秒發(fā)生器的輸入端，伏－－秒發(fā)生器的輸出端接積分器一輸入端和計數(shù)顯示電路中計數(shù)器的輸入端。
權(quán)利要求1.一種非線性負(fù)荷電能表，具有電流采樣電路(1)、電壓采樣電路(2)、采樣信號處理電路和計數(shù)顯示電路(8、9)，其特征是采樣信號處理電路包括二個濾波器(3、4)、時分割乘法器(5)和電流/頻率變換電路(6、7)，電流采樣電路(1)和電壓采樣電路(2)的輸出端分別接二濾波器(3、4)的輸入端，二濾波器(3、4)的輸出端同接時分割乘法器(5)的輸入端，電流/頻率變換電路(6、7)的輸入端和輸出端分別接時分割乘法器(5)的輸出端和計數(shù)顯示電路(8、9)的輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的電能表，其特征是所述電流／頻率變換電路由積分器(6)和比較器(7)構(gòu)成，積分器(6)的輸入端和比較器(7)的輸出端分別構(gòu)成電流／頻率變換電路的輸入端和輸出端，積分器(6)的輸出端與比較器(7)的輸入端相接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電能表，其特征是所述二濾波器(3、4)為結(jié)構(gòu)相似的濾波器。
4.如權(quán)利要求3所述的電能表，其特征是所述二濾波器(3、4)為有源濾波器。
5.如權(quán)利要求4所述的電能表，其特征是所述計數(shù)顯示電路由計數(shù)器(8)和電磁計數(shù)器(9)構(gòu)成，計數(shù)器(8)的輸出端接電磁計數(shù)器(9)的控制端。
專利摘要本實用新型涉及一種電能表。該電能表具有電流采樣電路、電壓采樣電路、采樣信號處理電路和計數(shù)顯示電路。采樣信號處理電路特別地包括二個濾波器、時分割乘法器和電流/頻率變換電路。該電能表有效地解決了正確計量非線性用戶之電能消耗的問題，為合理分擔(dān)電費提供了可能。
文檔編號G01R22/00GK2188777SQ9422733
公開日1995年2月1日 申請日期1994年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月22日
發(fā)明者楊明恥, 楊志清, 張亦鳴, 鄧步才, 陳厚珍, 夏明英 申請人:四川電力科學(xué)試驗研究所