CN111175575A - 一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法 - Google Patents

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朱重冶
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Abstract

本发明公开了一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法，在原有的标准电能表中的功率因数角的测量的基础上，增加一个额外的校准步骤，首先将两个相同相位的第一校准信号分别输入AD模块的电流通道和电压通道，确定第一补偿值；然后将相同相位的两个第二校准信号分别输入到电压电流采样模块，确定第二补偿值；将第一补偿值与第二补偿值相加得到最终补偿值；测量时，连接外部输入，将此时AD模块测量得到的功率因数角加上最终补偿值即得到正确的功率因数角，优点在于通过使用该方法使标准电能表测得的功率因数角的精度可以达到0.01′，相比于现有技术，精度提高6倍。

Description

一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法
技术领域
本发明涉及一种标准电能表功率因数角测量的方法，尤其是涉及一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法。
背景技术
随着电能计量技术的发展，标准电能表的校准需求越来越高，而其中对于功率因数角的测量尤其重要。在现在的测试条件中，标准电能表的测量主要使用国际知名厂商德国EMH(MTE)K2006(0.01级三相高准确度多功能功率电能比较仪)、美国RADIAN(雷电)RD33(0.01级三相多功能标准电能表)和德国ZERA(哲拉)COM3003(0.01级高准确度电能比较仪)，其测量的装置及原理如图1所示，外部电能输入一个电压信号和一个电流信号到电压电流采样模块，经采样后分别通过电流通道和电压通道将电流小模拟信号和电压小模拟信号输入到AD模块测量得到功率因素角。但在实际测量过程中，最终测量得到的功率因数角往往与实际的功率因数角存在一定的误差，如目前ZERA的COM3003的功率因数角的准确度为0.001°，EMH K2006的功率因数角的准确度为0.001°，美国RADIAN的RD33的功率因数角的准确度为0.001°＝0.06′。在功率因数角相同偏差0.1°的情况下功率因数为1.0的时候产生的误差为
Figure BDA0002357853250000011
误差偏差仅为2ppm；但是当相同偏差为0.5L，即标准状态和误差状态两个状态同时偏差电压超前电流60°呈感性时，产生的误差为
Figure BDA0002357853250000012
差误达到千分之三。故需要尽可能的提高功率因数角的测量精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够进一步提高标准电能表功率因数角测量精度的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法，功率因数角测量方法为：外部电能输入一个电压信号和一个电流信号到电压电流采样模块，经采样后分别通过电流通道和电压通道将电流小模拟信号和电压小模拟信号输入到AD模块测量得到功率因素角，首先切断从电压电流采样模块输入到AD模块的电流小模拟信号和电压小模拟信号，然后将两个相同相位的第一校准信号分别输入AD模块的电流通道和电压通道，若AD模块测量到两个通道的相位产生偏差则按照显示数据确定第一补偿值；然后将电压电流采样模块输入到AD模块的电流小模拟信号和电压小模拟信号分别输入AD模块的电流通道和电压通道，切断外部输入，将相同相位的两个第二校准信号分别输入到电压电流采样模块，此时，若AD模块测量到两个通道的相位产生偏差则按照显示数据确定第二补偿值；将第一补偿值与第二补偿值相加得到最终补偿值；连接外部输入，将此时AD模块测量得到的功率因数角加上最终补偿值即得到正确的功率因数角。
所述的第一校准信号由校准用DDS模块产生，在所述的电压电流采样模块与所述的AD模块之间设置第一切换模块，所述的第一切换模块的两个输出分别与所述的AD模块的电流通道和电压通道连接，所述的校准用DDS模块输出的第一校准信号及所述的电压电流采样模块输出的电流小模拟信号和电压小模拟信号分别连接到所述的第一切换模块上，通过所述的第一切换模块的切换实现所述的校准用DDS模块或所述的电压电流采样模块与所述的AD模块的连通。
所述的校准用DDS模块输出的两个第一校准信号分别为相位相同的两个小模拟电压信号。
所述的第一切换模块为第一继电器模块。
所述的第二校准信号由校准用高精度电压电流模块产生，在所述的电压电流采样模块的输入端之前设置第二切换模块，所述的第二切换模块的两个输出分别与所述的电压电流采样模块的输入端连接，所述的校准用高精度电压电流模块输出的第二校准信号及外部输入信号分别连接到所述的第二切换模块上，通过所述的第二切换模块的切换实现所述的校准用高精度电压电流模块或所述的外部输入与所述的电压电流采样模块的连通。
所述的第二切换模块为第二继电器模块。
与现有技术相比，本发明的优点在于在原有的标准电能表中的功率因数角的测量的基础上，增加一个额外的校准步骤，通过使用该方法使标准电能表测得的功率因数角的精度可以达到0.01′，相比于现有技术，精度提高6倍；而使用校准用DDS模块和校准用高精度电流电压模块来提供校准信号，可以将该两个模块内置在标准电能表内，便于对标准电能表进行随时的校准。
附图说明
图1为现有技术的标准电能表中功率因数角的测量装置原理图；
图2为本发明实施例示例的功率因数角的测量装置原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例：一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法，通常的功率因数角测量方法为：外部电能输入一个电压信号和一个电流信号到电压电流采样模块，经采样后分别通过电流通道和电压通道将电流小模拟信号和电压小模拟信号输入到AD模块测量得到功率因素角。在此基础上，首先切断从电压电流采样模块输入到AD模块的电流小模拟信号和电压小模拟信号，然后将两个相同相位的第一校准信号分别输入AD模块的电流通道和电压通道，若AD模块测量到两个通道的相位产生偏差则按照显示数据确定第一补偿值；然后将电压电流采样模块输入到AD模块的电流小模拟信号和电压小模拟信号分别输入AD模块的电流通道和电压通道，切断外部输入，将相同相位的两个第二校准信号分别输入到电压电流采样模块，此时，若AD模块测量到两个通道的相位产生偏差则按照显示数据确定第二补偿值；将第一补偿值与第二补偿值相加得到最终补偿值；连接外部输入，将此时AD模块测量得到的功率因数角加上最终补偿值即得到正确的功率因数角。
如图2所示，本实施例的一个示例是：在电压电流采样模块与AD模块之间设置第一继电器模块，第一继电器模块的两个输出分别与AD模块的电流通道和电压通道连接，第一继电器模块的一组输入与电压电流采样模块输出的电流小模拟信号和电压小模拟信号连接，第一继电器模块的另一组输入连接一个能够输出相同相位的两个第一校准信号的校准用DDS模块。
在电压电流采样模块的输入端之前设置第二继电器模块，第二继电器模块的两个输出分别与电压电流采样模块的输入端连接，第二继电器模块的一组输入直接与外部输入连接，第二继电器模块的另一组输入上则连接一个能够输出第二校准信号的校准用高精度电压电流模块，第二校准信号包括由校准用高精度电压电流模块生成的一个电压信号，以及将该电压信号通过互感器生成小模拟量，然后通过运放生成一个与电压信号同相位的电流信号。
上述的示例中，校准用DDS模块和校准用高精度电压电流模块直接内置在标准电能表内。操作时，首先通过第一继电器模块的切换断开来自电流电压采样模块输出的小模拟信号而将校准用DDS模块导通，此时，校准用DDS模块生成两个相位相同的50Hz正弦波，AD采样模块接收来自第一继电器模块的输出并将其转化成数字信号；当AD模块电压、电流通道同时接入两个相同相位的信号时，标准电能表的功率因数角为应为0，若产生偏差则按照显示数据确定AD模块的第一补偿值；然后将第一继电器模块切换成电流电压采样模块导通，AD模块接收电流电压采样模块输出的小模拟信号，此时，通过第二继电器模块的切换断开外部输入，而使校准用高精度电压电流模块导通，校准用高精度电压电流模块生成一个电压信号，将电压信号通过互感器生成小模拟量，然后将通过运放生成一个与电压同相位的电流信号；将校准用高精度电压电流模块生成的电压电流信号作为基准信号送入电流电压采样模块，然后送入AD模块采样生成数字信号，通过计算显示一个功率因数角，若与实际输出的功率因数角不相同，则确定第二补偿值，将二个补偿值综合相加则得到最终补偿值。通过第二继电器模块的切换导通外部输入进行正常的功率因素角测量，最终数据为测量值加上最终补偿值。

Claims (6)

1.一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法，功率因数角测量方法为：外部电能输入一个电压信号和一个电流信号到电压电流采样模块，经采样后分别通过电流通道和电压通道将电流小模拟信号和电压小模拟信号输入到AD模块测量得到功率因素角，其特征在于：首先切断从电压电流采样模块输入到AD模块的电流小模拟信号和电压小模拟信号，然后将两个相同相位的第一校准信号分别输入AD模块的电流通道和电压通道，若AD模块测量到两个通道的相位产生偏差则按照显示数据确定第一补偿值；然后将电压电流采样模块输入到AD模块的电流小模拟信号和电压小模拟信号分别输入AD模块的电流通道和电压通道，切断外部输入，将相同相位的两个第二校准信号分别输入到电压电流采样模块，此时，若AD模块测量到两个通道的相位产生偏差则按照显示数据确定第二补偿值；将第一补偿值与第二补偿值相加得到最终补偿值；连接外部输入，将此时AD模块测量得到的功率因数角加上最终补偿值即得到正确的功率因数角。
2.如权利要求1所述的一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法，其特征在于：所述的第一校准信号由校准用DDS模块产生，在所述的电压电流采样模块与所述的AD模块之间设置第一切换模块，所述的第一切换模块的两个输出分别与所述的AD模块的电流通道和电压通道连接，所述的校准用DDS模块输出的第一校准信号及所述的电压电流采样模块输出的电流小模拟信号和电压小模拟信号分别连接到所述的第一切换模块上，通过所述的第一切换模块的切换实现所述的校准用DDS模块或所述的电压电流采样模块与所述的AD模块的连通。
3.如权利要求2所述的一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法，其特征在于：所述的校准用DDS模块输出的两个第一校准信号分别为相位相同的两个小模拟电压信号。
4.如权利要求2所述的一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法，其特征在于：所述的第一切换模块为第一继电器模块。
5.如权利要求1所述的一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法，其特征在于：所述的第二校准信号由校准用高精度电压电流模块产生，在所述的电压电流采样模块的输入端之前设置第二切换模块，所述的第二切换模块的两个输出分别与所述的电压电流采样模块的输入端连接，所述的校准用高精度电压电流模块输出的第二校准信号及外部输入信号分别连接到所述的第二切换模块上，通过所述的第二切换模块的切换实现所述的校准用高精度电压电流模块或所述的外部输入与所述的电压电流采样模块的连通。
6.如权利要求5所述的一种提高标准电能表功率因数角测量精度的方法，其特征在于：所述的第二切换模块为第二继电器模块。
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