本發(fā)明涉及三相電能計量裝置中復合變比電流互感器變比轉(zhuǎn)換控制裝置，具體為三相電流互感器變比在線轉(zhuǎn)換智能控制儀。

背景技術：

目前電能計量裝置線路只有針對額定負荷發(fā)（用）電設計一種單變比或者兩倍雙變比的電流互感器，現(xiàn)場一次性只選擇裝好一種變比電流互感器，通電以后嚴禁更換變比因為二次開路對電網(wǎng)有很大的危險。需要更換電流互感器變比必須斷電，人工二次短接跳線更換變比非常危險，安規(guī)是不允許的。電能計量用電流互感器都采用s級，一般設計運行在其變比額定電流的20%～120%的范圍內(nèi)，按中華人民共和國計量檢定規(guī)程《jjg313-2010測量用電流互感器》和《jjg1021-2007電力互感器》，這個范圍s級電流互感器的誤差限值呈線性平穩(wěn)，當超出20%～120%的范圍時，電流互感器誤差變大。有時候電流超出幾倍到百倍，如風（水）電的發(fā)電和用電、或供熱采暖期和非采暖期、或周期性開工的企業(yè)季節(jié)性用電負荷變化非常大，通常變比需要變化5倍到100倍之間，遠超電流互感器的可計量范圍，導致在低負荷或者超負荷時的漏計量和能源浪費。增加兩套計量系統(tǒng)需要增加用地空間和計量設備，也增加了故障點和運維成本，且不符合現(xiàn)行國家標準規(guī)程。

現(xiàn)在也有的電力管理部門使用了復合雙變比電流互感器或多變比電流互感器，復合變比電流互感器在轉(zhuǎn)換變比時，需要停電、重新接線等一系列的人工操作，給用電客戶帶來不便和經(jīng)濟損失，同時需要大量的時間和人力。因此有必要裝備一種三相電流互感器變比在線轉(zhuǎn)換智能控制儀。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決電能計量領域目前缺乏三相電流互感器變比在線轉(zhuǎn)換智能控制裝置的問題，提供一種三相電流互感器變比在線轉(zhuǎn)換智能控制儀，該控制儀配套電能計量領域用電負荷變化大的復合變比電流互感器使用。

本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的：三相電流互感器變比在線轉(zhuǎn)換智能控制儀，包括與電能計量裝置中的三相電壓互感器級聯(lián)并接的采樣電壓互感器，采樣電壓互感器將采樣的電壓信號u經(jīng)過第一程控放大器放大，再經(jīng)過第一濾波器濾波傳遞給ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器；還包括分別與電能計量裝置中的a、c相復合變比電流互感器、或者a、b、c相復合變比電流互感器級聯(lián)串接的采樣電流互感器，采樣電流互感器將每相采樣的電流信號通過采樣電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號ui，電壓信號ui再經(jīng)過第二程控放大器放大和第二濾波器濾波傳遞給ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電壓信號ui同時經(jīng)過同步器轉(zhuǎn)給mcu微處理器，ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器同時將經(jīng)過放大濾波的電壓信號u和ui通過數(shù)據(jù)總線也傳遞給mcu微處理器，觸摸液晶屏把用戶的指令信號發(fā)給mcu微處理器；mcu微處理器的第一輸出端連接有相互并聯(lián)的a、c相常開觸點繼電器j2、j4或者a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4，mcu微處理器的第二輸出端連接有相互并聯(lián)的a、c相常閉觸點繼電器j1、j3或者a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3；a、c相常開觸點繼電器j2、j4的常開觸點分別串接于電能計量裝置中的a、c相復合變比電流互感器的小變比輸出線端，a、c相常閉觸點繼電器j1、j3的常閉觸點分別串接于電能計量裝置中的a、c相復合變比電流互感器的大變比輸出線端；或者a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4的常開觸點分別串接于電能計量裝置中的a、b、c相復合變比電流互感器的小變比輸出線端，a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3的常閉觸點分別串接于電能計量裝置中的a、b、c相復合變比電流互感器的大變比輸出線端。

mcu微處理器根據(jù)經(jīng)同步器轉(zhuǎn)來的電壓信號ui的正弦波變成方波給mcu微處理器作為時間基準，使電壓信號u和ui同步采樣在一個時間點上；mcu微處理器比較經(jīng)ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)來的電壓信號u和ui同一個時間點上的相位，以確定電壓和電流之間的相位差，另外通過ui和采樣電阻確定了電流幅值；

經(jīng)觸摸液晶屏向mcu微處理器輸入電流上限設定值和電流下限設定值，當根據(jù)電壓信號ui確定的電流幅值小于電流下限設定值時，mcu微處理器使a、c相常開觸點繼電器j2、j4或者a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4得電，對應的常開觸點閉合，使a、c相常閉觸點繼電器j1、j3或a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3延時得電，對應的常閉觸點延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的大小變比；當根據(jù)電壓信號ui確定的電流幅值大于電流上限設定值時，mcu微處理器使a、c相常閉觸點繼電器j1、j3或a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3失電，對應的常閉觸點閉合，使a、c相常開觸點繼電器j2、j4或者a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4延時失電，對應的常開觸點延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的小大變比；

或者用于雙向計量時，當電流和電壓之間的相位差等于180o±10o時，mcu微處理器使a、c相常開觸點繼電器j2、j4或者a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4得電，對應的常開觸點閉合，使a、c相常閉觸點繼電器j1、j3或a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3延時得電，對應的常閉觸點延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的大小變比；當電流和電壓之間的相位差等于0o±10o時，mcu微處理器使a、c相常閉觸點繼電器j1、j3或a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3失電，對應的常閉觸點閉合，使a、c相常開觸點繼電器j2、j4或者a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4延時失電，對應的常開觸點延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的小大變比。

同步器的作用是把電壓信號ui的正弦波變成方波給mcu微處理器作為時間基準，使電壓信號ui與電壓信號u同步采樣在一個時間點上，以準確確定電流與電壓之間的相位差。

本發(fā)明可以對復合變比電流互感器變比二次進行在線切換并具有防止二次開路保護措施，即轉(zhuǎn)換復合變比電流互感器變比時瞬間先通后斷,可有效避免設備損壞和人身傷害事故；本發(fā)明采樣電能計量裝置電壓互感器和電流互感器信號進行對比運算處理，能夠智能判斷潮流方向是否改變以及電流大小是否超出設定值，可以通過設定的程序自動轉(zhuǎn)換復合變比電流互感器的變比，實現(xiàn)實時信號識別，智能判斷控制，變比安全轉(zhuǎn)換，發(fā)電和用電雙向都計量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路原理圖及用于三相三線電能計量裝置的接線原理示意圖；

圖2為本發(fā)明的電路原理圖及用于三相四線電能計量裝置的接線原理示意圖。

圖中：1為計量智能電表，虛線框2為本發(fā)明所述的控制儀。

具體實施方式

實施例1

本實例如圖1所示，適用于三相三線電能計量裝置。

三相電流互感器變比在線轉(zhuǎn)換智能控制儀，包括與電能計量裝置中的三相電壓互感器6級聯(lián)并接的采樣電壓互感器3，采樣電壓互感器3將采樣的電壓信號u經(jīng)過第一程控放大器22放大，再經(jīng)過第一濾波器24濾波傳遞給ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器15；還包括分別與電能計量裝置中的a、c相復合變比電流互感器7、8級聯(lián)串接的采樣電流互感器4，采樣電流互感器4將每相采樣的電流信號通過采樣電阻5轉(zhuǎn)換成電壓信號ui，電壓信號ui再經(jīng)過第二程控放大器12放大和第二濾波器14濾波傳遞給ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器15，電壓信號ui同時經(jīng)過同步器13轉(zhuǎn)給mcu微處理器18，ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器15同時將經(jīng)過放大濾波的電壓信號u和ui通過數(shù)據(jù)總線也傳遞給mcu微處理器18，觸摸液晶屏16把用戶的指令信號發(fā)給mcu微處理器18；mcu微處理器18的第一輸出端連接有相互并聯(lián)的a、c相常開觸點繼電器j2、j4，mcu微處理器18的第二輸出端連接有相互并聯(lián)的a、c相常閉觸點繼電器j1、j3；a、c相常開觸點繼電器j2、j4的常開觸點10分別串接于電能計量裝置中的a、c相復合變比電流互感器7、8的小變比輸出線端，a、c相常閉觸點繼電器j1、j3的常閉觸點11分別串接于電能計量裝置中的a、c相復合變比電流互感器7、8的大變比輸出線端；

mcu微處理器18根據(jù)經(jīng)同步器13轉(zhuǎn)來的電壓信號ui的正弦波變成方波給mcu微處理器作為時間基準，使電壓信號u和ui同步采樣在一個時間點上；mcu微處理器18比較經(jīng)ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器15轉(zhuǎn)來的電壓信號u和ui同一個時間點上的相位，以確定電壓和電流之間的相位差，另外通過ui和采樣電阻5確定了電流幅值；

經(jīng)觸摸液晶屏16向mcu微處理器18輸入電流上限設定值和電流下限設定值，當根據(jù)電壓信號ui確定的電流幅值小于電流下限設定值時，mcu微處理器18使a、c相常開觸點繼電器j2、j4得電，對應的常開觸點10閉合，使a、c相常閉觸點繼電器j1、j3延時得電，對應的常閉觸點11延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的大小變比；當根據(jù)電壓信號ui確定的電流幅值大于電流上限設定值時，mcu微處理器18使a、c相常閉觸點繼電器j1、j3失電，對應的常閉觸點11閉合，使a、c相常開觸點繼電器j2、j4延時失電，對應的常開觸點10延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的小大變比；

或者用于雙向計量時，當電流和電壓之間的相位差等于180o±10o時，mcu微處理器18使a、c相常開觸點繼電器j2、j4得電，對應的常開觸點10閉合，使a、c相常閉觸點繼電器j1、j3延時得電，對應的常閉觸點11延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的大小變比；當電流和電壓之間的相位差等于0o±10o時，mcu微處理器18使a、c相常閉觸點繼電器j1、j3失電，對應的常閉觸點11閉合，使a、c相常開觸點繼電器j2、j4延時失電，對應的常開觸點10延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的小大變比。

具體實施時，電流上限設定值和電流下限設定值可根據(jù)a、c相復合變比電流互感器7、8的不同而進行需要的不同設定；通常下限設定值選擇二次額定電流的20%，上限設定值選擇二次額定電流的120%。采樣電阻5選用100ω的。采樣電流互感器4選用0va變比5a/20ma（或者1a/20ma）。采樣電壓互感器3選用0va變比100v/2v。延時時間設為1～2秒。

實施例2

本實例如圖2所示，適用于三相四線電能計量裝置。

三相電流互感器變比在線轉(zhuǎn)換智能控制儀，包括與電能計量裝置中的三相電壓互感器19級聯(lián)并接的采樣電壓互感器3，采樣電壓互感器3將采樣的電壓信號u經(jīng)過第一程控放大器22放大，再經(jīng)過第一濾波器24濾波傳遞給ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器15；還包括分別與電能計量裝置中的a、b、c相復合變比電流互感器7、20、8級聯(lián)串接的采樣電流互感器4，采樣電流互感器4將每相采樣的電流信號通過采樣電阻5轉(zhuǎn)換成電壓信號ui，電壓信號ui再經(jīng)過第二程控放大器12放大和第二濾波器14濾波傳遞給ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器15，電壓信號ui同時經(jīng)過同步器13轉(zhuǎn)給mcu微處理器18，ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器15同時將經(jīng)過放大濾波的電壓信號u和ui通過數(shù)據(jù)總線也傳遞給mcu微處理器18，觸摸液晶屏16把用戶的指令信號發(fā)給mcu微處理器18；mcu微處理器18的第一輸出端連接有相互并聯(lián)的a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4，mcu微處理器18的第二輸出端連接有相互并聯(lián)的a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3；a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4的常開觸點10分別串接于電能計量裝置中的a、b、c相復合變比電流互感器7、20、8的小變比輸出線端，a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3的常閉觸點11分別串接于電能計量裝置中的a、b、c相復合變比電流互感器7、20、8的大變比輸出線端；

mcu微處理器18根據(jù)經(jīng)同步器13轉(zhuǎn)來的電壓信號ui的正弦波變成方波給mcu微處理器作為時間基準，使電壓信號u和ui同步采樣在一個時間點上；mcu微處理器18比較經(jīng)ad模數(shù)轉(zhuǎn)換器15轉(zhuǎn)來的電壓信號u和ui同一個時間點上的相位，以確定電壓和電流之間的相位差，另外通過ui和采樣電阻5確定了電流幅值；

經(jīng)觸摸液晶屏16向mcu微處理器18輸入電流上限設定值和電流下限設定值，當根據(jù)電壓信號ui確定的電流幅值小于電流下限設定值時，mcu微處理器18使a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4得電，對應的常開觸點10閉合，使a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3延時得電，對應的常閉觸點11延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的大小變比；當根據(jù)電壓信號ui確定的電流幅值大于電流上限設定值時，mcu微處理器18使a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3失電，對應的常閉觸點11閉合，使a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4延時失電，對應的常開觸點10延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的小大變比；

或者用于雙向計量時，當電流和電壓之間的相位差等于180o±10o時，mcu微處理器18使a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4得電，對應的常開觸點10閉合，使a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3延時得電，對應的常閉觸點11延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的大小變比；當電流和電壓之間的相位差等于0o±10o時，mcu微處理器18使a、b、c相常閉觸點繼電器j1、j5、j3失電，對應的常閉觸點11閉合，使a、b、c相常開觸點繼電器j2、j6、j4延時失電，對應的常開觸點10延時斷開，從而在沒有二次開路的安全狀態(tài)下在線轉(zhuǎn)換了電流互感器的小大變比。

具體實施時，電流上限設定值和電流下限設定值可根據(jù)a、b、c相復合變比電流互感器7、20、8的不同而進行需要的不同設定；通常下限設定值選擇二次額定電流的20%，上限設定值選擇二次額定電流的120%。采樣電阻5選用100ω的。采樣電流互感器4選用0va變比5a/20ma（或者1a/20ma）。采樣電壓互感器3選用0va變比100v/2v。延時時間設為1～2秒。