专利名称：电压互感器二次回路压降同步检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电能计量检测仪器，尤其涉及-一种用于检测电压互感器二次
回路压降的装置。
背景技术：
电能计量的准确性是关系到供电和用电部门经济利益的重耍指标，减小电能计量
误差，提高计量的准确度是各方面的共同要求。电能计量一般有就地测.S和异地测^:两种，对于就地测量的方式，电能表与ii:感器的距离非常近，中间环节少，所以这种测量方式不存在电压互感器二次回路压降的问题。而对于异地测量力'式，这种测量方式在我国尤其普遍，一般是互感器在室外、电能表在控制室内，其间通过几十米到几百米的导线连接，而且在导线中还有熔断器、开关和接线端了等。图i给出了电压互感器及电流互感器的接线不意图，图中，PT为电压—i:f:感器，—次出口端通过快速开关K、保险丝S接到电能表的电压线圈上，CT为电流互感器,其二次出口端接到电能表的电流线圈....匕将电能表指示的电 一 ,以PT和CT的变比系数，即为用户的实际电量。因此，由图1可以看出，电能计量误差由0感器的合成
误差、电能表的误差及电压互感器:pt 二次压降引起的误差组成。在这些冈古屮，:pt 二次压
降的影响往往较为严重。 电能计量装置屮的电压互感器通常与电能表的距离较远，较大的二次负荷电流及二次冋路阻抗导致PT二次端电压与电能表端电压的幅值和相位不一致，影响电能计量的准确、公正。PT 二次压降作为构成计量误差的一个部分，受到广泛关注，国内外都有严格的监测、控制标准。我国的行业标准——DL/T448-2000《电能讣量装置技术管理规程》中规定l、 li类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2%，其他电能计量装置中电压互感器二次电回路压降应不大『其额定二次电压的0. 5% ;运行中应对电压互感器二次回路压降进行定期检测，一般规定检测周期为两年。因此，需要一种可准确、安全、高效的用于检测PT 二次回路压降的检测装置。[0004] 现有的PT 二次M路压降检测装置通常包括主机和辅机，主机位于电能表端，辅机位于电压互感器端，主机与辅机分别包括控制模块、测量模块及人机接U模块,控制模块主要为控制器，如CPU或MCU等，测量模块主要山滤波电路、整形电路、A/:[)转换器等组成，人机接口模块与控制模块输出端相连接，用于显示测量计算结果，如二次回路的比差、角差和
压降值等,在进行现场测量的时候，需要从电压互感器与电能表处铺设一条几十米到几百
米的电缆，即这种二次回路压降的检测通过有线方式进行，由T电缆在铺设吋需耍绕过各
种障碍，费时又费力，而且有可能引起的电网事故，影响电网的安全稳定运行。 为了克服上述问题，现有技术中也出现有无线检测装置，该无线检测装置是主机
与辅机分别多了可以互相通信的无线通信模块，无线通信模块通常由信号产生电路、载波
电路、发射/接收电路及天线组成，这种无线检测装置避免了在电能表与电压互感器之间
铺设电缆的问题，但是,该种测S 6式仍不能保证测量的同步性，因此也就不能确保测量的
准确性。
实用新型内容本实用新型目的就是为了克服现有技术的不足而提供一种nj更准确测量电能表 与电压互感器之间的二次回路压降的检测装置。 为了达到上述发明冃的，本实用新型的技术方案为一种电压互感器二次回路压 降M步检测装置，其用T测量电能表与电压互感器之间的二次回路压降，包括位T电能表 端的主机、位于电压互感器端的辅机，所述的主机和辅机分别包括控制模块、与所述的控制 模块相电连接的用于釆集电能表与电压力:感器的电压信号的测量模块、与控制模块一输出
端相电连接用于信息显示的人机接n模块、与控制模块相电连接jij于建立主机与辅机之间
通信信道的无线通信模块以及受控于所述的控制模块用于向所述的测量模块输出同歩采
样频率的GPS同步模块,所述的各测量模块具有与相应的电能表和电压互感器相连接的电
压输入端口 ，在工作状态，主机的控制模块通过其无线通信模块向辅机发送测量命令，辅机 的无线通信模块接收主机的测量命令并传输至辅机控制模块，主机和辅机的控制模块根据
测量命令启动相应的gps M步模块，所述的gps M步模块输出吋钟M步信5使得测量模块
对电能表和电压互感器的电压进行同步采样，辅机的控制模块再将采样的结果通过其无线 通信模块发送给主机，主机的控制模块计算二次回路的比差、伯差和压降值，并通过人机接
n模块进行显示。 更进一歩地，所述的GPS同歩模块包括GPS接收器、与所述的GPS接收器的输出端 相电连接的采样脉冲发生器，所述的GPS接收器用f输出同步低频脉冲信号,所述的采样 脉冲发牛器用于产牛所述的测量模块所需的高频采样脉冲，目.所述的高频采样脉冲在每秒 内被强制与GPS接收器输出的低频脉冲信号同步至少一次。 所述的GPS M步模块还包括秒脉冲检测器、晶振电路，所述的秒脉冲检测器电连
接在所述的G:PS接收器输出端与晶振电路输出端之间，且所述的秒脉冲检测器的输出端与
所述的釆样脉冲发生器输入端相电连接。 所述的GPS接收器的时钟误差小于2()0ns。 所述的测量模块的电压输入端U包括—相—线和—相四线两种接线方式。 所述的辅机的测量模块还具有用f与所述的电压互感器相电连接以采集电压互
感器上的电流信号从而测量回路负荷的电流接入端口 。 由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有——F列优点本实用新 型采用GPS NJ步模块以保证采样的NJ步性，即在现场操作时，首先主机与辅机的无线通信 模块建立通信通道，主机向辅机发送约定时间信息，在该约定时间信息到达后，GPS同步模 块启动从而保证主机和辅机的测量模块的釆样同步性。因此，本实用新型避免了在电能表 侧和PT端之间拉设临时电缆从而杜绝了因拉设电缆可能引起的电网事故同时，又保证了 主机对电能表辅机对电压互感器的同歩采样，从而保证了电能计量的准确性。

附图1为电压互感器与电能表之间接线示意图； 附图2为本实用新型检测装置功能原理框图； 附图3为木实用新型检测装置主机进一步实现的原理框图； 附图4为本实用新型检测装置辅机进--步实现的原理框图；[0018] 附图5为本实用新型检测装置通信原理图； 其中1、主机；11、控制模块；12、测量模块；13、人机接口模块；14、无线通信模块；丄5、GPS同歩模块； 2、辅机；21 、控制模块；22、测量模块；23、人机接口模块；24、无线通信模块；25、
GPS M步模块； 1.5、 GPS同步模块；151、 GPS接收器；1.52、采样脉冲发生器；153、秒脉冲检测器；154、晶振电路； 25、 GPS同步模块；251、 GPS接收器；252、采样脉冲发生器；253、秒脉冲检测器;254、晶振电路；
具体实施方式下面将结合附图对本实用新型优选实施方案进行详细说明 如图2所示的电Ji互感器二次回路压降检测装置，其包括主机1和辅机2两个独立的部分，主机1位于电能表端(Wh端)，辅机2位于电压互感器PT端，现对主机1和辅机2的功能实现及工作原理具体说明如下 所述的主机1主要由控制模块1.1、测量模块12、人机接n模块13、无线通信模块14及GPS同歩模块15组成，如图3所示,控制模块11为核心模块，主要由一 CPU实现；测^模块12包括输出端依次相电连接的滤波整形电路、采样保持电路S/H:、 A/D转换器组成，A/D转换器的输出与控制模块ii的CPU输入端相电连接，测量模块i2具有电压输入端口 ，该电压输入端口用于连接电能表端的电压端子，其有二相四线和二相二线两种接线方式，端口的输入信5线应与端子的标志-"^对应；人机接口模块13输入端与控制模块11的输出端相电连接，其主要由显示电路及其显示器构成，在木实施例巾，显示器可采用液晶显示屏，分辨率选择在640 * 480，其能够显示全中文菜单和操作提示，而且也能够--屏显示比差、角差、压降、合成误差、PT端及Wh端的电压以及其他相关测量信息；无线通信模块14主要由信号产生电路、载波电路、发射/接收电路以及天线等组成，在本实施例中，无线通信模块14采用由上述电路形成的集成电路块构成，其具有串行总线，用f与控制模块11相连接GPS同歩模块i5也为一集成电路模块，其主要由GPS接收器i5i、晶振电路i54、电连接在所述的(;PS接收器151的输出端与晶振电路154的输出端之间的秒脉冲检测器153、与所述的秒脉冲检测器153输出端相电连接的采样脉冲发生器152组成，通常GPS接收器151输出有两种时间信号一是间隔l.s的脉冲信号(l.pps) ;二是串口输出的与脉冲前沿对应的国际标准时间和闩期代码(年、月、闩、时、分、秒)。现有市场上有多种GPS接收器，由于PT 二次压降测量要求的准确度较高， 一般要求GPS时钟误差小于2()0ns，本实施例屮选用由Motorola公司生产的专用GPS接收模块。由于卫星信号不好或者 ---些干扰的影响，lpps脉冲nj能不满足要求，应对脉冲质^进行检测，因此，在本实施例中设置了秒脉冲检测器153，检测合格后才向同歩采样脉冲发牛.器i52输出。通过采用石英晶振电路i54产牛的高频脉冲计数对GPS接收器151输出的lpps脉冲进行检测，该检测不但可以检测脉冲宽度，还可以检测脉冲上升沿、下降沿、高电平、低电平的宽度。由TGPS接收器151输出的是低频秒脉冲，不能直接作为测量模块12的ADC的采样控制信号，冈此要求设置了采样脉冲发生器152来产生频率较高的釆样脉冲，并且使得其每秒被强制与lpps脉冲同步- -次，控制ADC在每秒内进行等间隔、同歩采样。同歩采样脉冲发生器152可以采用锁相倍频电路实现。 上述对主机1的功能结构进行了介绍，辅机2的功能结构与主机1基本相同，其主 要包括控制模块2i、测量模块22、人机接口模块23、无线通信模块24及GPS同歩模块25组 成，上述的控制模块21 、测量模块22、无线通信模块24、GPS同步模块25的硬件实现方式与 主机1基本相MJ，其中，GPS NJ步模块25也为-'集成电路模块,其主耍由GPS接收器251、晶 振电路254、电连接在所述的GPS接收器251.的输出端与晶振电路254的输出端之间的秒 脉冲检测器253、与所述的秒脉冲检测器253输出端相电连接的釆样脉冲发生器252组成， 如图4所示，在此不再赘述。需要说明的是，测量模块22的电压输入端n用于连接电压互 感器的电压端子，其也W —相四线和—相—线两种接线方式，端U的输入信号线应与端子 的标志一一对应。人机结构模块23也采用液晶显不屏的方式，其用f在测量时显不GPS状 态、接线方式、领糧方式、电池信息、时间、电压有效值、频率等信息。同时，辅机2的测量模 块22还具有用于外接电流互感器以获取互感器二次回路电流从而进行回路负荷测量的电 流输入接口 ，其也有三相四线和三相三线两种接线方式。 k述对主机1.和辅机2的结构进行了分别的说明，现对二者协同工作原理进行介 绍如图5所示，首先将主机1根据具体的接线方式与电能表的电压端子相连接，辅机2与 电压互感器的电压端子相电连接,控制主机1的控制模块ll，使得主机1的无线通信模块 14与辅机2的无线通信模块24之间建立通信信道，然后主机的控制模块11将测量命令通 过其无线通信模块M发送给辅机2，辅机2的无线通信模块2'1接收到该命令后将信息传送 到辅机的拧制校块2丄，fr'完成上述命令后，主机丄的GPS同歩模块丄5及辅机2的GPS同歩 模块25同歩启』,其渝出同步脉冲以控制各测量模块12、22的采样频率,从而保证主机1 和辅机2的丁U'I卜;PM"+。轴机2将测量数据通过其无线通信模块24发送给主机l，主机1 的控制模块11在接收到辅机的测量数据后与其自身测得的数据进行计算，从而得出PT 二 次回路的比差、伯差和压降等信息，并通过其人机接口模块13将上述结果进行显示、输出
或保存。 ft体在现场测量的时候，需要将主机1和辅机2的相应GPS同歩模块15、25的接收 大线放置在室外空旷处或窗口能见大空处(保证尽nj能大的可视大空角度)，并使其末端 向上，以保证GPS天线能接收到四颗或以上的卫虽信号；同时，要使得各无线通信模块丄4、 24的收发天线不能靠墙放置,距离墙壁().5米以上。然后可用万用表检査一下主机与电能 表的各电压输入端子之间是否短路、辅机与电压互感器的各电压输入端子之间是否短路， 确定好i:述信息后即可按照设定的程序进行测量。 本实用新型检测装置，其在主机和辅机上釆用GPS同步模块和无线通信模块，不 仅实现了电压互感器二次M路压降的无线测量，而且保证了主机与辅机测量的同步性，因 此，该装置的现场使用，不会影响到电网的安全稳定运行，而且保证了电能计量的准确性, 将为电能计W丄作带来较大的便利。
权利要求一种电压互感器二次回路压降同步检测装置，其用于测量电能表与电压互感器之间的二次回路压降，包括位于电能表端的主机(1)、位于电压互感器端的辅机(2)，其特征在于所述的主机(1)和辅机(2)分别包括控制模块(11、21)、与所述的控制模块(11、21)相电连接的用于采集电能表与电压互感器的电压信号的测量模块(12、22)、与控制模块(11、21)一输出端相电连接用于信息显示的人机接口模块(13、23)、与控制模块(11、21)相电连接用于建立主机(1)与辅机(2)之间通信信道的无线通信模块(14、24)以及受控于所述的控制模块(11、21)用于向所述的测量模块(12、22)输出同步采样频率的GPS同步模块(15、25)，所述的各测量模块(12、22)具有与相应的电能表和电压互感器相连接的电压输入端口，在工作状态，主机(1)的控制模块(11)通过其无线通信模块(14)向辅机(2)发送测量命令，辅机(2)的无线通信模块(24)接收主机(1)的测量命令并传输至辅机控制模块(21)，主机和辅机的控制模块(11、21)根据测量命令启动相应的GPS同步模块(15、25)，所述的GPS同步模块(15、25)输出时钟同步信号使得测量模块(12、22)对电能表和电压互感器的电压进行同步采样，辅机(2)的控制模块(21)再将采样的结果通过其无线通信模块(24)发送给主机(1)，主机(1)的控制模块(11)计算二次回路的比差、角差和压降值，并通过人机接口模块(13、23)进行显示。
2. 根据权利要求1所述的电压互感器二次回路压降同步检测装置，其特征在于所述 的GPS NJ步模块(15、25)包括GPS接收器(151、251)、与所述的GPS接收器(151、251)的输 出端相电连接的采样脉冲发生器(152、252)，所述的GPS接收器(1.51、251)用于输出同步低 频脉冲信号，所述的釆样脉冲发生器(152、252)用于产生所述的测量模块(12、22)所需的 高频采样脉冲,且所述的高频采样脉冲在每秒内被强制与GPS接收器(151、251)输出的低 频脉冲信号同歩至少-一次。
3. 根据权利要求2所述的电压互感器二次回路压降同步检测装置，其特征在f :所述 的GPS同歩模块(i5、25)还包括秒脉冲检测器(i53、253)、晶振电路(i54、254)，所述的秒 脉冲检测器(153、253)电连接在所述的(;PS接收器(151 、251)输出端与晶振电路(154、 254)输出端之间，且所述的秒脉冲检测器(153、253)的输出端与所述的采样脉冲发生器 (152、252)输入端相电连接。
4. 根据权利要求2所述的电压力:感器二次回路压降同步检测装置，其特征在于所述 的GPS接收器(151、251)的时钟误差小于200ns。
5. 根据权利要求1所述的电压互感器二次冋路压降同歩检测装置，其特征在于所述 的测一:模块(12、22)的电压输入端口包括三相三线和三相四线两种接线方式。
6. 根据权利要求i所述的电压—E[感器二次回路压降同歩检测装置，其特征在于所述 的辅机(2)的测量模块(12、22)还具有用于与所述的电压互感器相电连接以采集电压互感 器上的电流信5从而测量回路负荷的电流接入端口 。
专利摘要本实用新型涉及一种电压互感器二次回路压降同步检测装置，包括位于电能表端的主机、位于电压互感器端的辅机，主机和辅机分别包括控制模块、测量模块、人机接口模块、与控制模块相电连接用于建立主机与辅机之间通信信道的无线通信模块以及受控于控制模块用于向测量模块输出同步采样频率的GPS同步模块，在现场操作时，首先主机与辅机的无线通信模块建立通信通道，主机向辅机发送约定时间信息，在该约定时间信息到达后，GPS同步模块启动从而保证主机和辅机的测量模块的采样同步性，避免了在电能表侧和PT端之间拉设临时电缆的麻烦，保证了主机对电能表辅机对电压互感器的同步采样，从而保证了电能计量的准确性。
文档编号G01R35/02GK201438201SQ200920142350
公开日2010年4月14日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者付晋宗, 毕红星 申请人:江苏省电力公司苏州供电公司;北京煜邦电力技术有限公司