[发明专利]基于广域同步测量的三相电能表及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及变电站电能计量及计量设备状态监测技术，具体是基于广域同步测量的三相电能表及其测量方法。

背景技术

目前国内开展了计量装置状态监测和评价的相关研究与应用，这些研究与应用普遍是基于用电采集系统和计量装置在线监测设备实施的，在具体应用时采用RS485接口与电能量采集终端广播对时技术，对时精度只能达到1s，电气参量采集时间同步性差，不能利用电压、电流、相位等参数分析计量装置中PT、CT及相关线路、设备状态，仅利用电量平衡评估计量装置的状态具有一定的局限性。虽然加装设备可实现部分设备的监测，但这会增加维护工作和推广应用的难度。如何提升电气参量采集时间同步性，这成为目前人们普遍关注的问题，然而，现今没有相应设备，也未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于广域同步测量的三相电能表，其应用时可同步测量电气参量的瞬时值，用于计量装置在线监测和评估。本发明还公开了上述基于广域同步测量的三相电能表的测量方法。

本发明解决上述问题主要通过以下技术方案实现：基于广域同步测量的三相电能表，包括中央处理器及与中央处理器连接的同步测量电能计量模块、存储器、恒温晶振、时钟芯片；

中央处理器，用于外接传统变电站的秒脉冲为基准的时钟同步系统或智能变电站的IEEE 1588协议时钟系统，与时钟系统对时并守时；用于发出自动同步采样命令到同步测量电能计量模块，以及将采样的数据处理供存储器存储和电能量采集终端调用；其中，秒脉冲为基准的时钟同步系统，为满足DL/T 1100.1-2009标准的电力系统时钟同步系统，输出的秒脉冲时间基准信号的误差在50ns以内，串口对时报文输出标准时间，利用秒脉冲时间基准信号校准中央处理器的秒脉冲时间，并利用串口对时报文校准三相电能表时间；IEEE 1588协议时钟系统，为基于以太网运行的网络同步时钟协议系统，实现纳秒级的同步精度，利用IEEE 1588协议校准中央处理器的秒脉冲时间和三相电能表时间；

同步测量电能计量模块，用于电能计量、全网同步采集每路多个连续电压电流瞬时数据并存储；

存储器，用于存储经中央处理器处理的数据；

恒温晶振，用于配合中央处理器守时；

时钟芯片，用于为中央处理器提供工作时钟。

本发明采用变电站的时钟系统对时，采用恒温晶振和中央处理器守时，在规定的时间点，中央处理器发出自动同步采样命令到同步测量电能计量模块，保证全网同步采集每路多个连续电压电流瞬时数据，中央处理器将采样的数据处理供存储器存储和电能量采集终端调用。本发明的电能量采集终端采用现有技术中已经存在的电能量采集终端实现，其调用的数据与主站进行信息交互。

进一步的，所述中央处理器还连接有温湿度测量装置，所述温湿度测量装置用于对变电站的环境温湿度进行监测。如此，本发明应用时便于实现对变电站的环境温度监测并存储，用于分析环境温度对计量装置的性能的影响。

进一步的，所述温湿度测量装置包括湿度传感器和温度测量装置，所述中央处理器内部设有18个通道的12位模数转换接口，温度测量装置包括固定电阻及与固定电阻串联的负温度系数热敏电阻，固定电阻相对连接负温度系数热敏电阻端的另一端与电源连接，负温度系数热敏电阻相对连接固定电阻端的另一端接地，中央处理器具有一个模数转换接口与固定电阻和电源之间的线路连接，中央处理器还具有一个模数转换接口与固定电阻和负温度系数热敏电阻之间的线路连接。本发明应用时，通过测量电源电压和负温度系数热敏电阻两端电压计算出负温度系数热敏电阻阻值，通过负温度系数热敏电阻阻值和温度的对照表计算出温度值。本发明的湿度传感器采用湿度频率转换输出传感器，利用中央处理器的高级计数器测量出频率，通过频率和湿度的对照表计算出湿度值。

基于广域同步测量的三相电能表的测量方法，包括以下步骤：

步骤一、将三相电能表中各时钟与变电站时钟系统对时后，由中央处理器标准秒脉冲和时钟芯片守时；

步骤二、在规定的时间点全网同步采集每相电压电流多个连续瞬时数据并存储；

步骤三、中央处理器读取同步测量电能计量模块中的瞬时数据并存储在存储器中。其中，中央处理器获取的采集数据可以通过电能量采集终端上传至主站。