[发明专利]一种超宽量程冲击负荷电能表

说明书

技术领域

本发明属于电能计量技术领域，具体涉及量程冲击负荷电能表。

背景技术

冲击负荷指负荷电流大范围变化的负荷（如电弧炉、轧钢机等），冲击电流的峰值可能是平均负荷电流的数倍或数十倍。

一般人比较关注电能表的标称精度，不太关注电能表的量程。实际上，电能表的标称精度只在                                                范围内才能得到保证，是电能表保证标称精度的最大电流（有效值），是电能表保证标称精度的最小电流（有效值），电能表还有一个重要参数——基本电流（有效值），基本电流是校准电能表精度的最基本工作电流。

电能表国标规定：一般情况下，n称为过载倍数，常规电能表的过载倍数为4倍、6倍，过载倍数达到8倍、10倍就属于宽量程电能表，过载倍数做到10倍以上就比较困难——因为大电流测量精度和小电流测量精度很难兼得。

由于冲击负荷的电流峰值有的会超出，所以，常规电能表计量冲击负荷电能是不准确的，有时甚至“丟失”冲击负荷电能。

国家电网公司《智能电能表型式规范条文解释》明确指出：宽量程、高可靠性是电能表的一个发展趋势，电能表的过载倍数越高，其可满足等级指数准确计量的负荷范围就越宽。另外，如果今后用户的负荷增长了，可减少更换电能表的工作量。

发明内容

本发明提出一种超宽量程冲击负荷电能表，其过载倍数可达360倍，即在范围内电能表的标称精度可做到0.5s级、甚至0.2s级。

本发明由A、B、C相多量程输入模块、模数转换器ADC、数字信号处理器DSP、电能数据输出模块构成；

各相多量程输入模块分别包括电压互感器PTx、第一电流互感器CTx1和第二电流互感器CTx2、电压信号调理环节、第一电流信号调理环节和第二电流信号调理环节；

各相多量程输入模块的电压互感器PTx将相应相的电压信号变换为低电压信号并将低电压信号送到电压信号调理环节，各相多量程输入模块的第一电流互感器CTx1按电流变比将相应相的电流信号变换为第一低电流信号并将第一低电流信号送到第一电流信号调理环节，第二电流互感器CTx2按电流变比将相应相的电流信号变换为第二低电流信号并将第二低电流信号送到第二电流信号调理环节，上述K_i2＜K_i1；

每相的多量程输入模块的电压信号调理环节、第一电流信号调理环节和第二电流信号调理环节分别将调节后的低电压信号、第一低电流信号和第二低电流信号经模数转换器ADC转换成低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号；

低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号经数字信号处理器DSP对各项的低电压数字信号、第一低电流数字信号和第二低电流数字信号进行数字积分得到三相电能数据并将三相电能数据送到电能数据输出模块；

所述数字信号处理器DSP进行数字积分的公式为：

上式中，是第个计算周期的时间，是电压输入环节的变比常数，是第个计算周期电流输入环节的变比，是计算相应相有功电能所用的相电流数字信号；

所述数字信号处理器DSP内含一个电流通道自动选择器，在第个计算周期，电流通道自动选择器的选择原则是：

其中，和分别是数字信号处理器DSP在第个计算周期计算相应相的电能所用的电流数字量和电流变比，和分别是模数转换器ADC进行线性模数转换的正最大数字量和负最小数字量。

本发明的电能数据输出模块的电能数据输出方式可以有三种：在显示器的面板上显示、有功测试脉冲、无功测试脉冲、通过通讯接口将数据输出。

有功电能和无功电能的计算、显示、上传、校准的常规方法此处不复赘述，本发明特殊之处在于：

每相电流信号输入路径有两条，一条是常规路径——经第一电流互感器CTx1按电流变比送到ADC转化为电流数字量，一条是冲击路径——经第二电流互感器CTx2按电流变比送到ADC转化为电流数字量，。

设常规路径对应的基本电流为、最大电流为、最小电流为、过载倍数为n₁；冲击路径对应的基本电流为、最大电流为、最小电流为、过载倍数为n₂。