專利名稱：一種三相電能表及三相電能校正系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力領(lǐng)域，尤其涉及一種三相電能表及三相電能校正系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電能表在生產(chǎn)過(guò)程中必需對(duì)有功電能精度或者無(wú)功電能精度進(jìn)行校正，需要校正的誤差包括增益誤差和相位誤差。目前通用的校正系統(tǒng)原理框圖如圖1(以三相電能表為例)所示包括標(biāo)準(zhǔn)源101、主控機(jī)102、三相電能表103和標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)104 ；其中標(biāo)準(zhǔn)源101 輸出標(biāo)準(zhǔn)的交流電壓電流信號(hào)，作為電能表校正系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源；主控機(jī)102 作為整個(gè)校正系統(tǒng)的主控，負(fù)責(zé)管理標(biāo)準(zhǔn)源、電能表、標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)之間的數(shù)據(jù)傳輸；在校正時(shí)主控機(jī)有以下作用讀取標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)給出的電能誤差；根據(jù)電能誤差將校正值寫入電能表，完成電能表的校正；對(duì)標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行控制，控制標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)輸出的幅度和相位；電能表103 作為被校正的對(duì)象，主要指三相電能表，該電能表的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示；標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)104 作為校正系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)源輸入信號(hào)和電能表輸出脈沖，給出電能表103的測(cè)量誤差。在現(xiàn)有技術(shù)下，以三相四線電能表為例，大批量生產(chǎn)時(shí)校正的過(guò)程為1.需要標(biāo)準(zhǔn)源、電能表、主控機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)全部準(zhǔn)備就緒；2.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差為0時(shí)(阻性負(fù)載)校正A相的有功
增益誤差；3.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差為0時(shí)(阻性負(fù)載)校正B相的有功
增益誤差；4.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差為0時(shí)(阻性負(fù)載)校正C相的有功
增益誤差；5.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差不為0(感性或者容性負(fù)載)，比如為 30度，校正A相的相位誤差和無(wú)功增益誤差；6.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差不為0(感性或者容性負(fù)載)，比如為 30度，校正B相的相位誤差和無(wú)功增益誤差；7.在額定電流輸入下，輸入電壓電流相位差不為0(感性或者容性負(fù)載)，比如為 30度，校正C相的的相位誤差和無(wú)功增益誤差；8.如果電表的等級(jí)要求高，還要在小電流輸入下再次重復(fù)上述過(guò)程。9.如果電能表需要的參數(shù)比較多，比如圖2中207所列參數(shù)，那么還需要分別對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行校正。上述過(guò)程的缺點(diǎn)是1.需要大量配備昂貴的設(shè)備，尤其是標(biāo)準(zhǔn)源和標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)；[0019]2.需要分別對(duì)分相的有功電能和無(wú)功電能進(jìn)行校正，校正步驟多，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；3.由于電能脈沖輸出頻率與電能大小成正比，如果需要對(duì)小電流輸入的精度進(jìn)行校正，那么需要耗費(fèi)的時(shí)間更長(zhǎng)，一般在額定電流處的校正時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)分鐘。
4.如果多功能電能表需要的參數(shù)很多，那么還需要分別對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行校正。如圖2 所示三相電能表的A相電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC201、數(shù)字濾波器202、 相位校正203、功率增益校正204、功率積分205和有效值計(jì)算(包括電流和電壓)206、有功乘法器209、無(wú)功乘法器210和其他參數(shù)計(jì)算207 ；其中ADC201 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，完成電壓電流信號(hào)的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換；數(shù)字濾波器202 對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波，濾除直流、低頻、高頻分量， 保留基波和諧波分量。相位校正203 對(duì)電壓和電流通道的相位誤差進(jìn)行校正，通過(guò)對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行延時(shí)實(shí)現(xiàn)，可以在數(shù)字濾波器之前或者之后，校正的目的是減少電壓與電流之間相位誤差；功率增益校正204 對(duì)有功功率和無(wú)功功率分別進(jìn)行增益校正，修正電能表的初始增益誤差；功率積分205 對(duì)校正后的有功功率和無(wú)功功率進(jìn)行積分，得到電能，并將電能量轉(zhuǎn)換為與之成正比的脈沖頻率輸出；有效值計(jì)算206 完成電壓和電流有效值的計(jì)算，作為三相電能表的參數(shù)。其他參數(shù)計(jì)算207 完成三相電能表可能需要的其他參數(shù)計(jì)算，包括基波電能、基波功率、基波有效值、視在電能、視在功率等。需要說(shuō)明的是，三相電能表還包括B相電路和C相電路，該B相電路和C相電路與 A相電路完全一致，所以這里不再贅述?，F(xiàn)有的三相電能表結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)在進(jìn)行校正時(shí)，增益校正在電壓電流乘積之后完成，該增益校正僅能校正有功功率，而無(wú)法校正其他的參數(shù)，例如無(wú)功功率、基波電能、基波功率、基波有效值、視在電能、視在功率等，所以該技術(shù)方案增益校正的局限性大，需要校正的步驟較多。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種三相電能表，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中三相電能表增益校正的局限性大，校正步驟多的問(wèn)題。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種三相電能表，該三相電能表各相電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、電壓相位校正、電流相位校正、有功功率積分、無(wú)功功率積分、有功乘法器、無(wú)功乘法器和有效值計(jì)算；所述三相電能表各相電路還包括電壓增益校正和電流增益校正；其中該電壓增益校正的一端與該電壓相位校正連接，另一端與該有功乘法器的輸入端連接；該電流增益校正的一端與該電流相位校正連接，另一端與該有功乘法器的輸入端連接；該有功乘法器的輸出端通過(guò)該有功功率積分輸出有功電能脈沖輸出；該電壓增益校正和電流增益校正的輸出端還在移相后與無(wú)功乘法器的輸入端連接，該無(wú)功乘法器的輸出端通過(guò)無(wú)功功率積分輸出無(wú)功電能脈沖輸出。[0038]可選的，所述三相電能表的各相電路還包括與該電壓增益校正和電流增益校正的輸出端連接的計(jì)算電流和電壓角度的角度計(jì)算模塊?？蛇x的，所述角度計(jì)算模塊包括計(jì)算電流角度的電流角度計(jì)算子模塊和計(jì)算電壓角度的電壓角度計(jì)算子模塊。本實(shí)用新型還提供一種三相電能校正系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括主控機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)源；該系統(tǒng)還包括上述三相電能表；其中所述三相電能表與所述標(biāo)準(zhǔn)源和所述主控機(jī)連接；所述主控機(jī)還與所述標(biāo)準(zhǔn)源連接。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于由于本實(shí)用新型的技術(shù)方案中的三相電能表的增益校正在電壓、電流采樣通道完成，無(wú)需在電壓電流乘積之后完成，由于本實(shí)用新型輸入的電流、電壓都是經(jīng)過(guò)增益校正的電流、電壓，所以后續(xù)的參數(shù)計(jì)算(例如有功功率、無(wú)功功率基波電能、基波功率、基波有效值、視在電能、視在功率)都不需要增益校正，所以本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案具有適用范圍廣，減少校正步驟，節(jié)省成本的優(yōu)點(diǎn)。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)提供的校正系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的三相電能表的A相結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實(shí)用新型提供的三相電能表各相的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實(shí)用新型提供的三相電能校正系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型提供一種三相電能表，該三相電能表中各相(包括A、B、C三相)的電路結(jié)構(gòu)如圖3 (以A相為例)所示，包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC201、數(shù)字濾波器202、電壓相位校正2031、電流相位校正2032、有功功率積分2051、無(wú)功功率積分2052、有功乘法器209、無(wú)功乘法器210和有效值計(jì)算(包括電流和電壓)206和其他參數(shù)計(jì)算207 (其中提起他參數(shù)計(jì)算207為可以選擇的模塊)；該其他參數(shù)計(jì)算207具體可以包括基波電能計(jì)算、基波功率計(jì)算、基波有效值計(jì)算、視在電能計(jì)算、視在功率計(jì)算的任意組合。另外，該三相電能表還包括電壓增益校正2041和電流增益校正2042 ；其中電壓增益校正2041的一端與電壓相位校正2031連接，另一端與有功乘法器209輸入端連接； 該電流增益校正2042的一端與電流相位校正2032連接，另一端與有功乘法器209的輸入端連接；該有功乘法器209的輸出端通過(guò)有功功率積分2051輸出有功電能脈沖輸出；該電壓增益校正2041和電流增益校正2042的輸出端還在移相后與無(wú)功乘法器209的輸入端連接，該無(wú)功乘法器209的輸出端通過(guò)無(wú)功功率積分2052輸出無(wú)功電能脈沖輸出。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案由于在乘法器之前就進(jìn)行了增益校正，所以該輸入的電流、電壓本身的精度就很高，在后續(xù)參數(shù)計(jì)算中就無(wú)需進(jìn)行增益校正，直接進(jìn)行計(jì)算即可，而現(xiàn)有技術(shù)中每個(gè)參數(shù)計(jì)算之前均需要進(jìn)行增益校正，現(xiàn)有的技術(shù)方案每個(gè)參數(shù)計(jì)算
5都要進(jìn)行增益校正步驟，所以該步驟較多，另外，每個(gè)參數(shù)計(jì)算之前都需要進(jìn)行增益校正也增加了增益校正的硬件配置，提高了設(shè)備成本，而本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案僅需要提供電流和電壓的增益校正，其他的后續(xù)參數(shù)在進(jìn)行計(jì)算時(shí)均無(wú)需進(jìn)行校正，能夠直接計(jì)算，減少了整個(gè)三相電能表的步驟，減少了增益校正的硬件配置，節(jié)省了設(shè)備成本，另外，該增益校正的應(yīng)用范圍也得到了提高?？蛇x的，上述三相電能表中各相電路還包括與該電流增益校正2042和電壓增益校正2041的輸出端連接的計(jì)算電流和電壓角度的角度計(jì)算模塊308 ；其中該角度計(jì)算模塊308可以包括計(jì)算電流角度的電流角度計(jì)算子模塊3081和計(jì)算電壓角度的電壓角度計(jì)算子模塊3082。在本實(shí)用新型增加了角度計(jì)算模塊以后，能夠計(jì)算電流和電壓的角度，具有方便檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型還提供一種三相電能校正系統(tǒng)，該系統(tǒng)如圖4所示，包括主控機(jī)402、 標(biāo)準(zhǔn)源401和上述三相電能表403 ；其中，主控機(jī)402與標(biāo)準(zhǔn)源401和三相電能表403連接，標(biāo)準(zhǔn)源401與三相電能表 403連接；上述三相電能表403的結(jié)構(gòu)已在上述說(shuō)明，這里不在贅述。其中，標(biāo)準(zhǔn)源401 輸出標(biāo)準(zhǔn)的交流電壓電流信號(hào)，作為電能表校正系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源；主控機(jī)402 作為整個(gè)校正系統(tǒng)的主控，負(fù)責(zé)管理標(biāo)準(zhǔn)源、電能表之間的數(shù)據(jù)傳輸；在校正時(shí)主控機(jī)有以下作用讀取電能表的夾角、有效值參數(shù)；將讀取到的夾角、有效值與標(biāo)準(zhǔn)源的標(biāo)稱值對(duì)比，計(jì)算出增益誤差和相位誤差，并將誤差校正值寫入電能表；對(duì)標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行控制，控制標(biāo)準(zhǔn)源信號(hào)輸出的幅度和相位；電能表403 作為被校正的對(duì)象，可以是三相三線電能表，也可以是三相四線電能表；采用本實(shí)用新型提供的系統(tǒng)可以達(dá)到如下目的將所有的校正工作放在采樣通道；計(jì)量前端完成采樣通道的增益和相位誤差校正；計(jì)量前端校正的依據(jù)是電壓、電流有效值；以及每個(gè)通道的夾角；計(jì)量后端不參與校正，經(jīng)過(guò)計(jì)量前端的校正，所有的功率、有效值、電能、功率因數(shù)、夾角等參數(shù)全部是準(zhǔn)確的；本實(shí)用新型的校正過(guò)程是1.只需要標(biāo)準(zhǔn)源、電能表、主控機(jī)準(zhǔn)備就緒，不需要標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)；2.標(biāo)準(zhǔn)源輸出標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流信號(hào)到電能表，比如額定電流5A、額定電壓220V、阻性負(fù)載；3.主控機(jī)讀取電能表三相每相的電壓、電流有效值以及每相電壓、電流的角度，將有效值和角度與標(biāo)準(zhǔn)值做對(duì)比，計(jì)算出誤差；
6[0074]4.主控機(jī)根據(jù)誤差將校正值寫入采樣通道相位校正和增益校正寄存器，完成校正工作。5.如果電表的等級(jí)要求高，那么將標(biāo)準(zhǔn)源切換到小電流輸入下再次重復(fù)上述過(guò)程。采用本實(shí)用新型提供的方案的能達(dá)到以下優(yōu)點(diǎn)1.節(jié)約儀器成本標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)不再是校正過(guò)程中必備的儀器，可以大量的節(jié)省儀器成本；2.節(jié)省校正時(shí)間所有校正過(guò)程在一個(gè)電壓電流輸入點(diǎn)完成，能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)校正，不需要分很多個(gè)步驟才能完成校正，大大的節(jié)省了校正時(shí)間；3.校正功能強(qiáng)大單點(diǎn)校正不僅能夠?qū)崿F(xiàn)有功電能和無(wú)功電能等必備功能的校正，還能完成多功能電能表其他參數(shù)的校正，比如有效值、功率、夾角、功率因數(shù)等所有參數(shù)都可以在單點(diǎn)完成。4.加快小信號(hào)校正由于夾角、有效值、功率等參數(shù)更新與信號(hào)大小無(wú)關(guān)，所以小信號(hào)的校正速度與大信號(hào)相當(dāng)，可以極大的加快小信號(hào)校正過(guò)程。所以本實(shí)用新型提供的系統(tǒng)具有降低電能表生產(chǎn)過(guò)程的能耗，節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案具有適用范圍廣，減少校正步驟，節(jié)省成本的優(yōu)點(diǎn)。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種三相電能表，該三相電能表各相電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、電壓相位校正、電流相位校正、有功功率積分、無(wú)功功率積分、有功乘法器、無(wú)功乘法器和有效值計(jì)算；其特征在于，所述三相電能表各相電路還包括電壓增益校正和電流增益校正； 其中該電壓增益校正的一端與該電壓相位校正連接，另一端與該有功乘法器的輸入端連接；該電流增益校正的一端與該電流相位校正連接，另一端與該有功乘法器的輸入端連接；該有功乘法器的輸出端通過(guò)該有功功率積分輸出有功電能脈沖輸出；該電壓增益校正和電流增益校正的輸出端還在移相后與無(wú)功乘法器的輸入端連接，該無(wú)功乘法器的輸出端通過(guò)無(wú)功功率積分輸出無(wú)功電能脈沖輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電能表，其特征在于，所述三相電能表的各相電路還包括與該電壓增益校正和電流增益校正的輸出端連接的計(jì)算電流和電壓角度的角度計(jì)算模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相電能表，其特征在于，所述角度計(jì)算模塊包括 計(jì)算電流角度的電流角度計(jì)算子模塊和計(jì)算電壓角度的電壓角度計(jì)算子模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三相電能表，其特征在于，所述三相電能表還包括 基波電能計(jì)算、基波功率計(jì)算、基波有效值計(jì)算、視在電能計(jì)算、視在功率計(jì)算中的任思組合。
5.一種三相電能校正系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括主控機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)源；其特征在于，該系統(tǒng)還包括如權(quán)利要求1-4任一所述的三相電能表；其中所述三相電能表與所述標(biāo)準(zhǔn)源和所述主控機(jī)連接；所述主控機(jī)還與所述標(biāo)準(zhǔn)源連接。
專利摘要本實(shí)用新型適用于電力領(lǐng)域，提供了一種三相電能表及三相電能校正系統(tǒng)，該電能表包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字濾波器、電壓相位校正、電流相位校正、有功功率積分、無(wú)功功率積分、有功乘法器、無(wú)功乘法器和有效值計(jì)算；所述三相電能表各相電路還包括電壓增益校正和電流增益校正。本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案具有適用范圍廣，減少校正步驟，節(jié)省成本的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R22/06GK202075343SQ20112011934
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者劉凱, 苗書立 申請(qǐng)人:深圳市銳能微科技有限公司