弱輸入型智能電表制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種弱輸入型智能電表，包括CPU，其特征在于：3路電壓通道弱輸入信號、3路電流通道弱輸入信號經(jīng)隔離、抗混疊、濾波、疊加采樣偏置等處理后，接入弱輸入信號電能計量電路；弱輸入信號電能計量電路與CPU相連；弱輸入信號電能計量電路經(jīng)光耦隔離，輸出有功電能脈沖和無功電能脈沖。本實(shí)用新型專利技術(shù)現(xiàn)場使用維護(hù)方便、滿足智能變電站等智能化場站對智能設(shè)備的基本技術(shù)要求和對計量單元要求。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種智能電表，屬于電力系統(tǒng)計量儀表

技術(shù)介紹
隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化變電站采用了電子式互感器等非常規(guī)互感器，其輸出形式為遵循《IEC60044-7-1999互感器第7部分電子式電壓互感器》、《IEC60044-8-2002互感器第8部分電子式電流互感器》標(biāo)準(zhǔn)的模擬小信號；同時變電站智能化改造中未及替換的低壓傳統(tǒng)互感器，以及一些與低壓智能合并單元匹配的低壓電子式互感器，其輸出的弱信號也未完全遵循〈〈Q-GDW424-2010電子式電流互感器技術(shù)規(guī)范〉〉等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；這些模擬小信號和弱輸出信號，相對于傳統(tǒng)依靠能量傳遞信息的電流電壓信號而言，具有低電壓低功率的特征，對于接收單元而言，都視為弱輸入信號。目前國內(nèi)外均提出，如何直接就地安裝表計對弱輸入信號進(jìn)行計量的問題；考慮到這類電能表與電子式互感器等非常規(guī)互感器相配合，用于智能化變電站等智能化場站，對弱輸入信號進(jìn)行計量的電能表還應(yīng)具備智能化特性，滿足智能變電站對智能設(shè)備的要求；同時作為一款計量產(chǎn)品也應(yīng)符合國家計量法規(guī)體系的相關(guān)要求。國內(nèi)外未見對弱輸入信號進(jìn)行計量處理的相關(guān)智能設(shè)備報道，在此分電能計量技術(shù)和智能化特性分別進(jìn)行探討；I)電能計量技術(shù)方案目前典型的電能計量方案有如下幾種A)單片機(jī)(或可編程器件等主控單元)+AD (AD:模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片)前端經(jīng)電壓隔離變壓器、電流隔離變壓器，分別把輸入電壓通道、電流通道信號變成電壓信號；或者用高精度電阻分壓來獲取電壓信號；通過經(jīng)過濾波、阻抗匹配等處理以后，輸入到AD芯片，采樣獲得離散數(shù)據(jù)，發(fā)送給單片機(jī)或者可編程器件等主控單元，然后主控單元對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，獲得信號有效值、計量線路的電能量等。B)單片機(jī)(或可編程器件等主控單元)+專用計量芯片前端輸入電流通道、電壓通道信號，被隔離變壓器或者電阻變換成電壓信號，經(jīng)過濾波、疊加偏置電壓、阻抗匹配等處理以后，輸入到專門的計量芯片，其根據(jù)主控單元下達(dá)的相關(guān)設(shè)置值，對信號進(jìn)行采樣計算，并輸出信號有效值、計量線路的電能量等到主控單元；同時主控單元還負(fù)責(zé)校正計量芯片的偏差；C)數(shù)字采樣值輸入接口 +CPU (或DSP)這是最近出現(xiàn)的智能變電站中電能表所采用的一種計量方式，電能表通過數(shù)字采樣值輸入接口，接收被計量線路所屬、符合IEC61850. 9-l\9-2\9-2LE等規(guī)范的采樣值數(shù)據(jù)幀，獲取一定采樣率的離散采樣值，然后通過CPU或DSP對采樣點(diǎn)進(jìn)行計算，獲得計量線路電壓電流有效值、電能量值等需要的信息。2)智能計量設(shè)備目前應(yīng)用比較多的智能計量設(shè)備是智能變電站電能表，其至少具有以下特征A)含有光纖以太網(wǎng)口，可接入IEC61850. 9-l\9-2\9-2LE采樣值傳輸網(wǎng)絡(luò)；B)含有RJ45以太網(wǎng)口，可接入ffiC61850. 8-1所描述的麗S通訊網(wǎng)絡(luò)C)電能量值基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的描述建模，具有良好的互操作性，滿足和電能主站、變電站后臺等其它IED交互。現(xiàn)階段，國內(nèi)外對弱輸入信號一般采用第一種方案進(jìn)行采集，獲取輸入信號的相位有效值等；國內(nèi)外未見對弱輸入信號進(jìn)行計量處理的相關(guān)產(chǎn)品報道。目前在國內(nèi)智能變電站中，智能計量設(shè)備智能變電站電能表應(yīng)用比較廣泛，但是也存在幾處不足I)基于網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)特性，存在數(shù)據(jù)丟點(diǎn)，報文傳輸延遲，網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，長期運(yùn)行的可靠性等問題；但是目前數(shù)字化智能電表沒有統(tǒng)一的規(guī)范和檢定規(guī)程，現(xiàn)階段對數(shù)字化智能電表的檢定，一般在GB-T17215. 211、GB-T17215. 322基礎(chǔ)上進(jìn)行，但要求并不明確，使得計量主管部門和用戶存在疑惑；2)區(qū)別于傳統(tǒng)電能表，智能變電站電能表安裝施工維護(hù)較為復(fù)雜，需要現(xiàn)場配置對應(yīng)信道的MAC地址，采樣通道號等環(huán)節(jié)，并在投運(yùn)前確認(rèn)；3)智能變電站電能表的計量回路傳輸環(huán)節(jié)較為繁雜，至少經(jīng)過3層傳輸電子式互感器到合并單元，合并單元到光交換機(jī)(或光纖配線架等)，光交換機(jī)到電能表，這導(dǎo)致整體計量回路可靠性降低。現(xiàn)階段，對于傳統(tǒng)電能表其在智能變電站等智能化場站的應(yīng)用也有局限性I)傳統(tǒng)電能表接入的大電壓大電流信號，依靠能量傳遞信息，不能與電子式互感器等非常規(guī)互感器相配合，需要智能變電站等智能化場站專門為其設(shè)計安裝傳統(tǒng)電磁式或電容式互感器；2)傳統(tǒng)電能表一般采取單片機(jī)(或可編程器件等主控單元)加專用計量芯片的硬件架構(gòu)，不能滿足智能變電站等智能化場站對智能設(shè)備的基本技術(shù)要求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于對弱輸入信號進(jìn)行計量的電能表，滿足智能變電站等智能化場站對智能設(shè)備的基本技術(shù)要求。為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)提供一種弱輸入型智能電表，包括CPU，其特征在于3路電壓通道弱輸入信號、3路電流通道弱輸入信號經(jīng)隔離、抗混疊、濾波、疊加采樣偏置等處理后，接入弱輸入信號電能計量電路；弱輸入信號電能計量電路與CPU相連；弱輸入信號電能計量電路，經(jīng)光耦隔離輸出有功電能脈沖和無功電能脈沖。前述的弱輸入型智能電表，其特征在于所述CPU分別與電能數(shù)據(jù)傳統(tǒng)通信接口、電能數(shù)據(jù)智能通信接口相連，所述電能數(shù)據(jù)傳統(tǒng)通信接口包括RS485接口、紅外接口，所述電能數(shù)據(jù)智能通信接口為RJ45型網(wǎng)絡(luò)接口。前述的弱輸入型智能電表，其特征在于所述CPU為雙核32位浮點(diǎn)運(yùn)算CPU。前述的弱輸入型智能電表，其特征在于所述CPU與液晶顯示器相連。前述的弱輸入型智能電表，其特征在于所述CPU與按鍵相連。前述的弱輸入型智能電表，其特征在于所述CPU與數(shù)據(jù)存儲單元相連。前述的弱輸入型智能電表，其特征在于所述CPU與時鐘、電池相連。前述的弱輸入型智能電表，其特征在于所述CPU加載文件系統(tǒng)，用于以文件形式保存計量配置和校正系數(shù)等計量相關(guān)數(shù)據(jù)，用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能化校表、智能化抄表等智能化通信功能。本技術(shù)所達(dá)到的有益效果本技術(shù)的智能電表可直接與電子式互感器等非常規(guī)互感器相配合，也可與不完全遵循Q/GDW-424〈〈電子式電流互感器技術(shù)規(guī)范 >> 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的低壓互感器配合，可靠性高；現(xiàn)場施工接線方便，不需要現(xiàn)場設(shè)置計量參數(shù)；傳統(tǒng)電能表校驗(yàn)臺輸出的電壓通道信號和電流通道信號都是大功率電壓(電流)信號，依靠能量來傳遞信息，與弱輸入型智能電表所接收的弱信號不同，因此不能直接對弱輸入型電能表進(jìn)行校驗(yàn)，本技術(shù)通過信號源發(fā)生模塊可以直接接入傳統(tǒng)電能表校驗(yàn)臺進(jìn)行校驗(yàn)，并且總體計量精度達(dá)到有功0. 2S級、無功2. 0級。本技術(shù)的智能電表通過文件系統(tǒng)管理計量所需相關(guān)數(shù)據(jù)，可使用現(xiàn)有IEC61850-8-1描述的“MMS”通訊服務(wù)接口的文件相關(guān)服務(wù)，遠(yuǎn)程直接獲取替換，無縫融入智能化變電站等智能化電力系統(tǒng)場站，滿足智能變電站等智能化場站對智能設(shè)備的基本技術(shù)要求；弱輸入型智能電表接入連續(xù)的弱輸入信號，不存在數(shù)字采樣值輸入接口所特有的丟包亂序等問題，同時遵循國家已有多功能表等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，符合國家計量法規(guī)體系。附圖說明圖1為本技術(shù)的智能電表的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式本技術(shù)采用雙核32位支持高精度浮點(diǎn)運(yùn)算CPU，配合弱輸入信號電能計量電路的架構(gòu)；接入例如遵循IEC60044-7/8標(biāo)準(zhǔn)的二次模擬小信號等具有低電壓低功率特征的弱輸入信號；其中3路電壓通道弱輸入信號、3路電流通道弱輸入信號進(jìn)行必要的隔離、抗混疊、濾波、疊加采樣偏置等措施后，本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種弱輸入型智能電表，包括CPU，其特征在于：3路電壓通道弱輸入信號、3路電流通道弱輸入信號經(jīng)隔離、抗混疊、濾波、疊加采樣偏置處理后，接入弱輸入信號電能計量電路；弱輸入信號電能計量電路通過數(shù)據(jù)總線與CPU相連；弱輸入信號電能計量電路，經(jīng)光耦隔離輸出有功電能脈沖和無功電能脈沖。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種弱輸入型智能電表，包括CPU，其特征在于3路電壓通道弱輸入信號、3路電流通道弱輸入信號經(jīng)隔離、抗混疊、濾波、疊加采樣偏置處理后，接入弱輸入信號電能計量電路；弱輸入信號電能計量電路通過數(shù)據(jù)總線與CPU相連；弱輸入信號電能計量電路，經(jīng)光耦隔離輸出有功電能脈沖和無功電能脈沖。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱輸入型智能電表，其特征在于所述CPU分別與電能數(shù)據(jù)傳統(tǒng)通信接口、電能數(shù)據(jù)智能通信接口相連，所述電能數(shù)據(jù)傳統(tǒng)通信接口包括RS485接口、紅外接口，所述電能數(shù)據(jù)智能通信接口為RJ45型網(wǎng)絡(luò)接口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱輸入型智能...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周建波，郭立煌，雍太利，陳靖公，
申請(專利權(quán))人：國電南京自動化股份有限公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：