高电压技术论文：高电压分相计量电能脉冲实现技术

第30卷第4期２０10年4月

ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ

电力自动化设备

Ｖｏｌ．30Ｎｏ．4Apr.２０10

高电压分相计量电能脉冲实现技术

郭琳云1，尹项根1，严新荣2，赵小林3

（1.华中科技大学电力安全与高效湖北省重点实验室，湖北武汉430074；

2.中国华电集团公司，北京100000；3.武汉国测科技股份有限公司，湖北武汉430223）

摘要：由于高压电能表相间存在高压电位差，各相电能信息需通过光纤或无线通信等方式进行高速通信，从而造成硬件成本高。提出一种基于高电压分相电能计量和慢速率通信的电能脉冲实现方法，将A、C相分别计量的电能信息在B相电能综合单元中进行综合及累加，计算本周期的电能增量，并将电能增量所对应的电能脉冲在下个周期内均匀地发出。理论和实际均表明该实现方法能在保证智能设备计量准确度的同时，大幅降低硬件成本。关键词：电能脉冲；计量准确度；高电压；分相计量；通信中图分类号：TM933.4

文献标识码：B

文章编号：１００６－６０４７（2０10）04－０112－０3

Ua高压电压互感器低压

在电能计量领域［１-７］，近年来出现的一体化高压电能表，由于与物理电网集成在一起，减少了中间环节的计量误差，显著提高了计量准确度。

本文重点研究此类新型计量设备的关键技术———高电压分相计量电能脉冲实现技术。中国的输配电网络绝大部分采用三相传输方式，如果将智能二次设备集成在物理电网上，相与相之间存在高电压差，从而无法像工作在低压侧的传统三相电表一样，将低压侧三相电压、电流信号直接接入专门的三相电能计量芯片，而得到电能量和相对应的电能脉冲。相间数据通信需要靠光纤或无线方式传送，如何保持相间数据同步成为技术关键。本文提出了一种实用的高电压分相计量技术，使其在不增加通信器件成本的基础上，实现高准确度的电能计量。

UbUc

IaIbIc大电流

电流互感器

小电流

三精密小电压、电流互感器相

弱电流电弱电压

子三相电能计量芯片式电能

ＣＰＵ表

电能脉冲输出

图1三相电子式电能表工作原理示意图

Fig.1Workingprincipleofthree-phase

electronicenergymeter

1

1.1

电能脉冲实现方式比较

三相电子式电能表

传统三相电子式电能表为典型二次设备，如图1所示，即通过电压互感器和电流互感器将高压侧的信号转换成低压信号，再通过电能表内部小精密电压、电流互感器将接入的三相电压、电流转换为弱信号，送入专门的三相电能计量芯片［8-9］。在芯片中转换为有功功率、无功功率、视在功率、复功率等电能信息，并产生相应的电能脉冲［10-11］。

从图1可以看出，三相电压、电流经过电力互感器以及精密互感器的转换后，相与相之间电压差很小，在几伏数量级。可以直接输入至三相电能计量芯片，不存在高电压分相计量问题。1.2一体化高压电能表

一体化高压电能表［１］将原来处于电气二次回路的智能电路集成在电气一次侧高压电位上工作。如图2所示，结构上A、B、C三相之间各自独立。A相电能计量单元、C相电能计量单元、B相电能综合单元

收稿日期：２009－10－16；修回日期：２009－11－21

分别集成于对应相的一次输电线路上，电位与输电线路相同，由于相间存在高电压差，所以无法将三相电流、电压信号一起接入专门的三相电能计量芯片来产生电能脉冲，而只能采用分相计量的方法［12］。A相、C相分别采用单独的电能计量芯片计量各自的电能量，再把这些电能信息通过光纤隔离传输到B相电能综合单元进行综合累加，最终由电能综合单元输出电能脉冲。

需要说明的是，还有一种采用光电式互感器的高压电能表，虽然工作在高压侧，但这种电能表通过

高压Ua大电流Ｉa电压电流传感器传感器

高压Ub电压传感器

光纤高压绝缘

高压Uc大电流Ｉc电压电流传感器传感器

光纤高压绝缘

A相电能计量单元高压等电位

Ｂ相电能综合单元高压等电位电能脉冲输出

C相电能计量单元高压等电位

图2一体化高压电能表工作原理示意图

Fig.2Workingprincipleofintegrated

high-voltageenergymeter