【摘 要】近年來，一體化高壓電能表開始應(yīng)用到電力行業(yè)中，然而高壓電能表各相位間產(chǎn)生的高壓電位差，使得高速通信只能通過光纖或是無線通信的方式傳遞，這從根本上增加了硬件成本。為了解決上述問題，人們研發(fā)出了一種新的電能脈沖實(shí)現(xiàn)技術(shù)，該技術(shù)的基礎(chǔ)是高壓分相電能計(jì)量與慢速通信。高電壓分相計(jì)量電能脈沖實(shí)現(xiàn)技術(shù)的工作原理是：在B相中將A相和C相的電能信息綜合疊加，從而計(jì)算出該周期內(nèi)電能的增加量，進(jìn)而把增加的電能以電能脈沖的形式在下個周期內(nèi)發(fā)出。這種技術(shù)具有準(zhǔn)確度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此成為了近年來研究的重點(diǎn)課題之一。

【關(guān)鍵詞】高電壓；電能脈沖；分相計(jì)量

0.前言

隨著科技的發(fā)展，電力事業(yè)的規(guī)模越來越大。傳統(tǒng)的三相電表已逐漸不能滿足發(fā)展的需要，因此一體化高壓電能表被研發(fā)出來，并在很多地方得到了應(yīng)用。傳統(tǒng)的三相電能表能將低壓側(cè)的電流信號、電壓等直接傳進(jìn)專門的計(jì)量芯片中，從而計(jì)算出點(diǎn)能量，并將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電量脈沖。然而，在一體化高壓電能表中，各相位之間存在電壓差，這使得其不能像三相電能表那樣計(jì)算電能總量以及獲得電能脈沖。為了達(dá)到這一目的，人們研究出了一種新的技術(shù)電能脈沖實(shí)現(xiàn)技術(shù)，即通過分開計(jì)算，然后匯總結(jié)果的方式計(jì)算電量，進(jìn)而將電能量轉(zhuǎn)化為電能脈沖。本文比較了三相電能表和一體化高壓電能表的工作原理，重點(diǎn)介紹了高電壓分相計(jì)量電能脈沖實(shí)現(xiàn)技術(shù)，希望能幫助讀者更好的了解該技術(shù)。

1.三相電能表和一體化高壓電能表工作原理比較

1.1三相電能表的工作原理

上圖是三相電能表的工作原理示意圖，從圖中我們可以看出大電流和高壓分別通過電流互感器和電壓互感器轉(zhuǎn)變?yōu)樾‰娏骱偷蛪?，然后?jīng)過特殊的處理，轉(zhuǎn)變?yōu)槿跣盘枺跣盘柦?jīng)由三相電能計(jì)量芯片傳導(dǎo)至CPU，最終轉(zhuǎn)變成電能脈沖。三相電能表的電流和電壓經(jīng)過電壓互感器以及電流互感器的處理后又流入了精密小電壓、電流互感器，使得電壓本身就很低，因此不會在各個相位之間產(chǎn)生電壓差，CPU可以直接將電能量在計(jì)量芯片中計(jì)算出來。三相電能表對CPU的要求不是很高，因此三相電能表的硬件設(shè)備成本不高。

1.2一體化高壓電能表工作原理

一體化高壓電能表工作原理示意圖如上，從圖中我們可以看出一體化高壓電能表的工作流程：一體化高壓電能表具有三個相位，即A相位、B相位和C相位，三個相位相互獨(dú)立，又連在一起。A相位、B相位、C相位間有高壓絕緣，他們之間的信號由光纖傳播。高電壓、大電流通過電壓傳感器以及電流傳感器分別進(jìn)入A、B、C相位，由于三個相位之間有很大的電壓差，因此不能直接將各相位的電流、電壓信號一起接入到計(jì)量芯片中。因此，必須在三個相位上分別計(jì)量電量的結(jié)果，通過計(jì)量芯片轉(zhuǎn)化為信號，再由光纖傳導(dǎo)至B相位匯總，即A相位的計(jì)量芯片計(jì)算出A相位的電量，C相位的計(jì)量芯片計(jì)算出C相位的電量，然后通過光纖將電量信息匯總到B相位。B相位將所有電量信息綜合后釋放電能脈沖。在電能脈沖產(chǎn)生過程中，B相位中的電能綜合單元要不斷判斷A相位和C相位傳遞過來的電量信息，而A相位與C相位的電量信息時(shí)通過光纖傳導(dǎo)，因此速度十分地塊，這就要求B相位中綜合單元的CPU具備相當(dāng)高的性能，進(jìn)而增大了硬件的成本。由此可知，要想降低硬件成本，就必須充B相位讀取A相位和C相位的間隔時(shí)間入手，要想降低CPU單位時(shí)間的處理量，就要相應(yīng)的增加B相位讀取A相位和C相位的時(shí)間。

2.高電壓分相計(jì)量電能脈沖實(shí)現(xiàn)技術(shù)

本文所提出的電能脈沖實(shí)現(xiàn)技術(shù)是基于分相計(jì)量以及慢速率通信的一種脈沖實(shí)現(xiàn)技術(shù)。首先，看下圖：

這是一幅電能脈沖實(shí)現(xiàn)的原理圖，也是本文電能脈沖實(shí)現(xiàn)技術(shù)的依據(jù)。圖中橫坐標(biāo)為傳導(dǎo)周期，即A相位和C相位傳導(dǎo)一次信號的間隔時(shí)間；縱坐標(biāo)為電量，即A相位和C相位單位時(shí)間內(nèi)傳遞的電量綜合。B相電能綜合單位每間隔T時(shí)間向A相位和C相位讀取一次電量的信息，并將信息綜合，因此要降低CPU的要求就要延長間隔時(shí)間。但是，時(shí)間間隔太長又會引起電量信息的不準(zhǔn)確?；谏鲜鲈从?，本文將電量和間隔時(shí)間進(jìn)行了細(xì)化處理，也就是把的單位間隔時(shí)間T分成N等分，同時(shí)將電量E也分成N等分，進(jìn)而計(jì)算每一等分間的電量增量，這樣極大的提高了計(jì)量的準(zhǔn)確度。

在上圖中，我們假設(shè)零時(shí)刻時(shí)為起始點(diǎn)，電量也為零，t1時(shí)刻對應(yīng)電量為E1，tn-1時(shí)刻對應(yīng)的電量為En-1，tn時(shí)刻對應(yīng)的電量為En，tn+1時(shí)刻對應(yīng)的電量為En+1。隨著時(shí)間的改變，電能量隨之增加，由此可以得出單位時(shí)間內(nèi)的電能增量。當(dāng)然，任意兩段單位時(shí)間內(nèi)的電量增量都不相同，所以，需要不斷調(diào)整每個周期T的電能累加梯度。具體做法是，將B相位綜合得到的電量作為每次的累加初值，以T時(shí)間內(nèi)電能總增量除以N作為累加步長。比如，計(jì)算零時(shí)刻到t1時(shí)刻的電量增量就是用t1時(shí)刻對應(yīng)的電量E1減去零時(shí)刻的電量，最終的結(jié)果就是電量增量，然后再用電量增量除以N得到累加步長。當(dāng)N的取值越大時(shí)得到的數(shù)值也越準(zhǔn)確，同時(shí)所需要的硬件性能的指標(biāo)也就越低，因此可以在理論上實(shí)現(xiàn)電能脈沖，并且不影響電量的計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.結(jié)語

電是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢扇钡脑兀娏π袠I(yè)的發(fā)展也直接影響到人們的日常生活。近年來，全國建立了很多大型的發(fā)電站，配電網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本覆蓋所有城市和農(nóng)村。為了節(jié)約成本，電力部門一般采用高壓送電的方式傳送電能，然后經(jīng)過變電站將高壓轉(zhuǎn)化為低壓，供給人們?nèi)粘Ｊ褂?。電能表作為電網(wǎng)的基礎(chǔ)部分，也是不可缺少的部分，其作用不言而喻。一體化高壓電能表的使用，是電力行業(yè)發(fā)展的需要也是必然，然其對硬件設(shè)備的要求很高，使得企業(yè)的成本投資增大。本文以慢速率通信方式為基礎(chǔ)，探討了一種不影響電量結(jié)果的電能脈沖技術(shù)，希望對讀者有所幫助。 [科]

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