CN201402286Y - 电压互感器二次回路压降检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电压互感器二次回路压降检测装置，包括位于电能表端的主机、位于电压互感器端的辅机，主机和辅机分别包括控制模块、测量模块、人机接口模块，它还包括受控于控制模块用于向测量模块输出同步采样频率的GPS同步模块、与控制模块进行数据交互的通信模块、掌上电脑，各通信模块具有与掌上电脑进行数据通信的通信接口，本实用新型借助掌上电脑对辅机和主机分别同步测量的数据进行传送，从而省去连接在电能表侧和PT端之间的临时电缆，从测量手段上杜绝了因拉设电缆可能引起的电网事故，保持电网的安全稳定运行的同时，提高了电能计量的准确性。

Description

电压互感器二次回路压降检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种电能计量检测仪器，尤其涉及一种用于检测电压互感器二次回路压降的装置。

背景技术

电能计量的准确性是关系到供电和用电部门经济利益的重要指标，减小电能计量误差，提高计量的准确度是各方面的共同要求。电能计量一般有就地测量和异地测量两种，对于就地测量的方式，电能表与互感器的距离非常近，中间环节少，所以这种测量方式不存在电压互感器二次回路压降的问题。而对于异地测量方式，这种测量方式在我国尤其普遍，一般是互感器在室外、电能表在控制室内，其间通过几十米到几百米的导线连接，而且在导线中还有熔断器、开关和接线端子等。图1给出了电压互感器及电流互感器的接线示意图，图中，PT为电压互感器，二次出口端通过快速开关K、保险丝S接到电能表的电压线圈上，CT为电流互感器，其二次出口端接到电能表的电流线圈上，将电能表指示的电量乘以PT和CT的变比系数，即为用户的实际电量。因此，由图1可以看出，电能计量误差由互感器的合成误差、电能表的误差及电压互感器PT二次压降引起的误差组成。在这些因素中，PT二次压降的影响往往较为严重。

电能计量装置中的电压互感器通常与电能表的距离较远，较大的二次负荷电流及二次回路阻抗导致PT二次端电压与电能表端电压的幅值和相位不一致，影响电能计量的准确、公正。PT二次压降作为构成计量误差的一个部分，受到广泛关注，国内外都有严格的监测、控制标准。我国的行业标准——DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》中规定：I、II类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2％，其他电能计量装置中电压互感器二次电回路压降应不大于其额定二次电压的0.5％；运行中应对电压互感器二次回路压降进行定期检测，一般规定检测周期为两年。因此，需要一种可准确、安全、高效的用于检测PT二次回路压降的检测装置。

现有的PT二次回路压降检测装置通常包括主机和辅机，主机位于电能表端，辅机位于电压互感器端，主机与辅机分别包括控制模块、测量模块及人机接口模块，控制模块主要为控制器，如CPU或MCU等，测量模块主要由滤波电路、整形电路、A/D转换器等组成，人机接口模块与控制模块输出端相连接，用于显示测量计算结果，如二次回路的比差、角差和压降值等，在进行现场测量的时候，需要从电压互感器与电能表处铺设一条几十米到几百米的电缆，即这种二次回路压降的检测通过有线方式进行，由于电缆在铺设时需要绕过各种障碍，费时又费力，而且有可能引起的电网事故，影响电网的安全稳定运行。

实用新型内容

本实用新型目的就是为了克服现有技术的不足而提供一种省去电缆且可同步测量电压互感器二次回路压降的检测装置。

为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案为：一种电压互感器二次回路压降检测装置，其用于测量电能表与电压互感器之间的二次回路压降，包括位于电能表端的主机、位于电压互感器端的辅机，所述的主机和辅机分别包括控制模块、与所述的控制模块相电连接的用于采集电能表与电压互感器的电压信号的测量模块、与控制模块一输出端相电连接用于信息显示的人机接口模块，所述的各测量模块具有与相应的电能表和电压互感器相连接的电压输入端口，它还包括受控于所述的控制模块用于向所述的测量模块输出同步采样频率的GPS同步模块、与所述的控制模块进行数据交互的通信模块、掌上电脑，所述的各通信模块具有与所述的掌上电脑进行数据通信的通信接口，在工作状态，主机的控制模块与辅机的控制模块分别启动各自的GPS同步模块以控制测量模块对相应的电能表和电压互感器的电压进行采样，辅机的采样数据先存储于其通信模块上，再通过掌上电脑将数据依次通过主机的通信模块传送至其控制模块，主机的控制模块计算二次回路的比差、角差和压降值，并通过人机接口模块进行显示。

更进一步地，所述的GPS同步模块包括GPS接收器、与所述的GPS接收器的输出端相电连接的采样脉冲发生器，所述的GPS接收器用于输出同步低频脉冲信号，所述的采样脉冲发生器用于产生所述的测量模块所需的高频采样脉冲，且所述的高频采样脉冲在每秒内被强制与GPS接收器输出的低频脉冲信号同步至少一次。

所述的GPS同步模块还包括秒脉冲检测器、晶振电路，所述的秒脉冲检测器电连接在所述的GPS接收器输出端与晶振电路输出端之间，且所述的秒脉冲检测器的输出端与所述的采样脉冲发生器输入端相电连接。

所述的GPS接收器的时钟误差小于200ns。

所述的测量模块的电压输入端口包括三相三线和三相四线两种接线方式。

所述的辅机的测量模块还具有用于与所述的电压互感器相电连接以采集电压互感器上的电流信号从而测量回路负荷的电流接入端口。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型借助掌上电脑对辅机和主机分别同步测量的数据进行传送，从而省去连接在电能表侧和PT端之间的临时电缆，从测量手段上杜绝了因拉设电缆可能引起的电网事故，保持电网的安全稳定运行的同时，提高了电能计量的准确性。

附图说明

附图1为电压互感器与电能表之间接线示意图；

附图2为本实用新型检测装置功能原理框图；

附图3为本实用新型检测装置主机进一步实现的原理框图；

附图4为本实用新型检测装置辅机进一步实现的原理框图；

其中：1、主机；11、控制模块；12、测量模块；13、人机接口模块；14、通信模块；15、GPS同步模块；

2、辅机；21、控制模块；22、测量模块；23、人机接口模块；24、通信模块；25、GPS同步模块；

15、GPS同步模块；151、GPS接收器；152、采样脉冲发生器；153、秒脉冲检测器；154、晶振电路；

25、GPS同步模块；251、GPS接收器；252、采样脉冲发生器；253、秒脉冲检测器；254、晶振电路；

3、掌上电脑。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型优选实施方案进行详细说明：

如图2所示的电压互感器二次回路压降检测装置，其包括主机1、辅机2和用于在主机1与辅机2之间传递数据的掌上电脑3组成，在现场使用的时候，主机1位于电能表端(Wh端)，辅机2位于电压互感器PT端，主机1与辅机2对相应的输入电压进行测量并存储，辅机2测得的数据通过掌上电脑3传送给主机1，主机1对两者所测数据进行计算，从而得出二次回路的压降等信息，现首先对主机1和辅机2的功能实现及工作原理具体说明如下：

所述的主机1主要由控制模块11、测量模块12、人机接口模块13、通信模块14及GPS同步模块15组成，如图3所示，控制模块11为核心模块，主要由一CPU实现；测量模块12包括输出端依次相电连接的滤波整形电路、采样保持电路S/H、A/D转换器组成，A/D转换器的输出与控制模块11的CPU输入端相电连接，测量模块12具有电压输入端口，该电压输入端口用于连接电能表端的电压端子，其有三相四线和三相三线两种接线方式，端口的输入信号线应与端子的标志一一对应；人机接口模块13输入端与控制模块11的输出端相电连接，其主要由显示电路及其显示器构成，在本实施例中，显示器可采用液晶显示屏，分辨率选择在640＊480，其能够显示全中文菜单和操作提示，而且也能够一屏显示比差、角差、压降、合成误差、PT端及Wh端的电压以及其他相关测量信息；通信模块14与控制模块11相双向连接，且所述的通信模块14具有与掌上电脑3相数据传输的通信接口；GPS同步模块15也为一集成电路模块，其主要由GPS接收器151、晶振电路154、电连接在所述的GPS接收器151的输出端与晶振电路154的输出端之间的秒脉冲检测器153、与所述的秒脉冲检测器153输出端相电连接的采样脉冲发生器152组成，通常GPS接收器151输出有两种时间信号：一是间隔1s的脉冲信号(1pps)；二是串口输出的与脉冲前沿对应的国际标准时间和日期代码(年、月、日、时、分、秒)。现有市场上有多种GPS接收器，由于PT二次压降测量要求的准确度较高，一般要求GPS时钟误差小于200ns，本实施例中选用由Motorola公司生产的专用GPS接收模块。由于卫星信号不好或者一些干扰的影响，1pps脉冲可能不满足要求，应对脉冲质量进行检测，因此，在本实施例中设置了秒脉冲检测器153，检测合格后才向同步采样脉冲发生器152输出。通过采用石英晶振电路154产生的高频脉冲计数对GPS接收器151输出的1pps脉冲进行检测，该检测不但可以检测脉冲宽度，还可以检测脉冲上升沿、下降沿、高电平、低电平的宽度。由于GPS接收器151输出的是低频秒脉冲，不能直接作为测量模块12的ADC的采样控制信号，因此要求设置了采样脉冲发生器152来产生频率较高的采样脉冲，并且使得其每秒被强制与1pps脉冲同步一次，控制ADC在每秒内进行等间隔、同步采样。同步采样脉冲发生器152可以采用锁相倍频电路实现。

上述对主机1的功能结构进行了介绍，辅机2的功能结构与主机1基本相同，其主要包括控制模块21、测量模块22、人机接口模块23、通信模块24及GPS同步模块25组成，上述的控制模块21、测量模块22、通信模块24、GPS同步模块25的硬件实现方式与主机1基本相同，其中，GPS同步模块25也为一集成电路模块，其主要由GPS接收器251、晶振电路254、电连接在所述的GPS接收器251的输出端与晶振电路254的输出端之间的秒脉冲检测器253、与所述的秒脉冲检测器253输出端相电连接的采样脉冲发生器252组成，如图4所示，在此不再赘述。需要说明的是，测量模块22的电压输入端口用于连接电压互感器的电压端子，其也有三相四线和三相三线两种接线方式，端口的输入信号线应与端子的标志一一对应。人机结构模块23也采用液晶显示屏的方式，其用于在测量时显示GPS状态、接线方式、测量方式、电池信息、时间、电压有效值、频率等信息。同时，辅机2的测量模块22还具有用于外接电流互感器以获取互感器二次回路电流从而进行回路负荷测量的电流输入接口，其也有三相四线和三相三线两种接线方式。

现对本实用新型的工作过程进行简要介绍：本实用新型的检测装置的测量模式为单端测量，即在测量过程中，主机1与辅机2之间没有数据通信通道，也就是测量时，主机1对电能表的电压测量与辅机2对电压互感器的电压测量是独立进行的，在测量过程中，测量数据先存储在各自的通信模块中，测量完毕后通过掌上电脑将辅机的测量数据传到主机与主机所测量的数据进行合成计算，从而得到压降信息，具体工作过程为：首先分别启动主机1与辅机2进行测量(启动时间相差不大于25秒为宜)，各GPS同步模块输出同步脉冲以控制各测量模块12、22的采样频率，从而保证主机1和辅机2的采样同步性，测量所得数据存储于本地，测量完毕后通过掌上电脑3将辅机所测的数据传递至主机，从而主机1的控制模块11在接收到辅机的测量数据后与其自身测得的数据进行计算，从而得出PT二次回路的比差、角差和压降等信息，并通过其人机接口模块13将上述结果进行显示、输出或保存。

Claims (6)

1、一种电压互感器二次回路压降检测装置，其用于测量电能表与电压互感器之间的二次回路压降，包括位于电能表端的主机(1)、位于电压互感器端的辅机(2)，所述的主机(1)和辅机(2)分别包括控制模块(11、21)、与所述的控制模块(11、21)相电连接的用于采集电能表与电压互感器的电压信号的测量模块(12、22)、与控制模块(11、21)一输出端相电连接用于信息显示的人机接口模块(13、23)，所述的各测量模块(12、22)具有与相应的电能表和电压互感器相连接的电压输入端口，其特征在于：它还包括受控于所述的控制模块(11、21)用于向所述的测量模块(12、22)输出同步采样频率的GPS同步模块(15、25)、与所述的控制模块(11、21)进行数据交互的通信模块(14、24)、掌上电脑(3)，所述的各通信模块(14、24)具有与所述的掌上电脑(3)进行数据通信的通信接口，在工作状态，主机(1)的控制模块(11)与辅机(2)的控制模块(21)分别启动各自的GPS同步模块(15、25)以控制测量模块(12、22)对相应的电能表和电压互感器的电压进行采样，辅机(2)的采样数据先存储于其通信模块(24)上，再通过掌上电脑(3)将数据依次通过主机(1)的通信模块(14)传送至其控制模块(11)，主机(1)的控制模块(11)计算二次回路的比差、角差和压降值，并通过人机接口模块(13、23)进行显示。

2、根据权利要求1所述的电压互感器二次回路压降检测装置，其特征在于：所述的GPS同步模块(15、25)包括GPS接收器(151、251)、与所述的GPS接收器(151、251)的输出端相电连接的采样脉冲发生器(152、252)，所述的GPS接收器(151、251)用于输出同步低频脉冲信号，所述的采样脉冲发生器(152、252)用于产生所述的测量模块(12、22)所需的高频采样脉冲，且所述的高频采样脉冲在每秒内被强制与GPS接收器(151、251)输出的低频脉冲信号同步至少一次。

3、根据权利要求2所述的电压互感器二次回路压降检测装置，其特征在于：所述的GPS同步模块(15、25)还包括秒脉冲检测器(153、253)、晶振电路(154、254)，所述的秒脉冲检测器(153、253)电连接在所述的GPS接收器(151、251)输出端与晶振电路(154、254)输出端之间，且所述的秒脉冲检测器(153、253)的输出端与所述的采样脉冲发生器(152、252)输入端相电连接。

4、根据权利要求2所述的电压互感器二次回路压降同步检测装置，其特征在于：所述的GPS接收器(151、251)的时钟误差小于200ns。

5、根据权利要求1所述的电压互感器二次回路压降同步检测装置，其特征在于：所述的测量模块(12、22)的电压输入端口包括三相三线和三相四线两种接线方式。

6、根据权利要求1所述的电压互感器二次回路压降同步检测装置，其特征在于：所述的辅机(2)的测量模块(12、22)还具有用于与所述的电压互感器相电连接以采集电压互感器上的电流信号从而测量回路负荷的电流接入端口。

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