專(zhuān)利名稱(chēng)：交流無(wú)功功率、電能測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無(wú)功功率、電能測(cè)量裝置，特別涉及一種三相無(wú)功功率、電能測(cè)量裝置。
交流無(wú)功功率、電能測(cè)量裝置是一種應(yīng)用非常廣泛的電測(cè)量設(shè)備，正確測(cè)量無(wú)功功率、電能有重要意義因?yàn)闊o(wú)功分量增大時(shí)，即負(fù)載的功率因數(shù)(COSφ)降低，就會(huì)使輸電線、變壓器和發(fā)電機(jī)的附加電能損失增大，要得到同樣的功率必須加大電流，或者提高電器設(shè)備的額定電壓，必然要增加發(fā)電設(shè)備，造成很大浪費(fèi)。
目前，測(cè)量無(wú)功功率、電能的測(cè)量?jī)x表一般分為正弦或非正弦式，非正弦式又可分為三相三線帶60相角差的無(wú)功表和三相四線帶附加串聯(lián)線圈的無(wú)功表等。當(dāng)電路不對(duì)稱(chēng)時(shí)，都會(huì)引起附加誤差，正弦式無(wú)功表雖然受電路不對(duì)稱(chēng)的影響較小，適用于不對(duì)稱(chēng)電路，但是功耗大、制造復(fù)雜導(dǎo)致有關(guān)附加誤差增大，因此實(shí)際很少應(yīng)用。無(wú)功測(cè)量除上述附加誤差外，還存在著頻率誤差或角誤差，由于無(wú)功測(cè)量裝置的電路中存在著電感或電容，而使其上的電流和電壓有一個(gè)小的位移，相位角的存在使得功率、電能測(cè)量裝置出現(xiàn)角誤差。在工頻測(cè)量范圍內(nèi)，相位角是很小的，有功測(cè)量時(shí)，基波的頻率接近額定工頻頻率，所以角誤差較小，而測(cè)量無(wú)功時(shí)，諧波的頻率與工頻頻率相差幾倍到幾十倍，因此角誤差也相應(yīng)增大。
為了解決這些問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了許多研究和改進(jìn)，例如瑞士和哈爾濱電表廠生產(chǎn)的無(wú)功表，內(nèi)附移相器而成為正弦式無(wú)功表，這樣可以減小負(fù)載不對(duì)稱(chēng)的影響，但是移相器的相位與頻率有關(guān)，無(wú)功含有多次諧波，這些頻率不同的諧波經(jīng)過(guò)移相，相位發(fā)生了復(fù)雜的變化，而會(huì)影響測(cè)量準(zhǔn)確度。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種減少測(cè)量條件和測(cè)量方法影響、簡(jiǎn)化接線方式并能提高測(cè)量精度的交流無(wú)功功率、電能測(cè)量裝置。
發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明的交流無(wú)功功率、電能測(cè)量裝置主要包括電流測(cè)量單元、電壓測(cè)量單元、有功功率測(cè)量單元、有功電能測(cè)量單元、計(jì)算單元、顯示單元、記錄單元和輸入、輸出單元等。
依據(jù)交流功率的表達(dá)式S＝UI＝
(1)Q＝S2-p2=(UI)2-p2]]>＝UIsinφ (2)式中Q－無(wú)功功率 S－視在功率 U－電壓P－有功功率 I－電流 φ－電流與電壓的相位角通過(guò)電流、電壓測(cè)量單元、有功功率測(cè)量單元對(duì)電路進(jìn)行測(cè)量，并經(jīng)計(jì)算單元按式(2)計(jì)算，在輸出、顯示、記錄單元中輸出、顯示、記錄無(wú)功功率；也可以通過(guò)有功功率測(cè)量單元、視在功率測(cè)量單元對(duì)電路進(jìn)行測(cè)量，并經(jīng)計(jì)算單元按式(2)計(jì)算，在輸出、顯示、記錄單元中輸出、顯示、記錄無(wú)功功率；或者通過(guò)電流測(cè)量單元、電壓測(cè)量單元、功率因數(shù)或相位測(cè)量單元，經(jīng)計(jì)算單元按式(2)計(jì)算在輸出、顯示、記錄單元中輸出、顯示、記錄單元中輸出、顯示、記錄無(wú)功功率。
測(cè)量無(wú)功電能，可以通過(guò)上述測(cè)量功率的方法測(cè)量功率，再經(jīng)過(guò)時(shí)間測(cè)量單元或計(jì)算單元中的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)頻，將功率乘以時(shí)間或?qū)ζ溥M(jìn)行積分，即可測(cè)量無(wú)功電能。
依本發(fā)明制造的交流無(wú)功功率，電能測(cè)量裝置有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于無(wú)功功率、電能沒(méi)有單獨(dú)的準(zhǔn)確定義，是由有功功率和視在功率引伸導(dǎo)出，本發(fā)明完全按照無(wú)功的引伸定義測(cè)量無(wú)功功率、電能，因此沒(méi)有方法誤差。
2、由于本發(fā)明可以不使用跨相連接的方法測(cè)量無(wú)功功率，能有效的減小由于電路不對(duì)稱(chēng)所引起的誤差。
3、由于本發(fā)明不使用無(wú)功功率，電能表測(cè)量無(wú)功功率、電能，能減小角誤差。
4、不需要無(wú)功功率、電能表內(nèi)部的移相器，也不需要在檢定無(wú)功功率、電能表時(shí)，被檢表和標(biāo)準(zhǔn)表之間相位相差90°，能夠減小角頻率引起的誤差，因此，可以減小失真度對(duì)測(cè)量誤差的影響。
5、由于國(guó)際上和我國(guó)尚未建立無(wú)功功率、電能基準(zhǔn)，所以標(biāo)準(zhǔn)無(wú)功功率，電能表無(wú)法直接進(jìn)行量值傳遞，本發(fā)明所使用的標(biāo)準(zhǔn)，電流表、電壓表、功率表、功率因數(shù)，相位表有功電能表，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)時(shí)器都有相應(yīng)的國(guó)家基準(zhǔn)和各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可以很方便的實(shí)現(xiàn)量值傳遞。
6、本發(fā)明應(yīng)用范圍廣泛，既可用于各種交流電路中無(wú)功功率或電能的測(cè)量，又可用于交流無(wú)功功率或電能表，變送器或其他測(cè)量單元的檢定。也可同時(shí)用于電流、電壓、相位、功率因數(shù)和有功功率的測(cè)量和有功、功率電能表、電能表檢定裝置的檢定。
7、本發(fā)明檢定無(wú)功功率、電能表的接線和檢定有功功率、電能表時(shí)的接線相同，使交流電能表檢定裝置的接線簡(jiǎn)化，并可利用現(xiàn)有裝置改造。只要使用本發(fā)明的方法，可以獲得同樣的效果。
附圖為本發(fā)明的電氣原理示意圖。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明依據(jù)本發(fā)明提出的具體裝置的工作情況。


圖1為檢定單相無(wú)功功率、電能表的接線圖。圖中I為電流回路，U為電壓回路，電流回路和電壓回路之間的相位可以調(diào)正。實(shí)線表示交流電路，虛線表示信號(hào)、數(shù)據(jù)、地址、指令、通訊傳輸電路，可以使用無(wú)線傳輸，也可使用有線傳輸，有線可以使用傳輸線、連接線、印刷板或在電子器件內(nèi)部。CT為標(biāo)準(zhǔn)電流互感器，PT為標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器。圖中畫(huà)的為經(jīng)電流、電壓互感器接入式，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)儀表的量程足夠時(shí)，也可不經(jīng)互感器接入，或只經(jīng)電流互感器或電壓互感器接入。Var為被檢的無(wú)功功率或電能表，無(wú)功功率或電能變送器或無(wú)功功率、電能測(cè)量單元簡(jiǎn)稱(chēng)被檢表可以是感應(yīng)式的也可以是電子式的。W為有功功率表或電能表，有功功率或電能變送器、有功功率、電能測(cè)量單元或者功率因數(shù)表(測(cè)量單元)相位表(相位測(cè)量單元)簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)表，可以是感應(yīng)式的，也可以是電子式的，可以使用模擬乘法器，也可以使用數(shù)字乘法器；可以使用電動(dòng)式功率、電能標(biāo)準(zhǔn)、熱電式功率、電能標(biāo)準(zhǔn)、電流比較儀式功率、電能標(biāo)準(zhǔn)，采樣處理有功功率、電能標(biāo)準(zhǔn)、霍爾變換功率、電能標(biāo)準(zhǔn)等?？梢允枪β省㈦娔軠y(cè)量單元，也可以是功率因數(shù)或相位測(cè)量單元。A為電流表、電流變送器或電測(cè)量單元，簡(jiǎn)稱(chēng)電流表，可以使用A／D轉(zhuǎn)換，I／f轉(zhuǎn)換或其他有效值轉(zhuǎn)換，如熱電轉(zhuǎn)換、電動(dòng)式、靜電式比較儀、乘法器等也可用運(yùn)放式數(shù)字儀表。V為電壓表、電壓變送器或電壓測(cè)量單元，簡(jiǎn)稱(chēng)電壓表，可以使用A／D轉(zhuǎn)換、V／f轉(zhuǎn)換或其他有效值轉(zhuǎn)換，如熱電轉(zhuǎn)換、電動(dòng)式、靜電式比較儀，乘法器等，也可使用運(yùn)放式數(shù)字儀表。計(jì)算處理單元為單片機(jī)、單板機(jī)、微型計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(簡(jiǎn)稱(chēng)計(jì)算處理單元)，承擔(dān)數(shù)據(jù)的采集、存貯、計(jì)算、傳輸和測(cè)量系統(tǒng)管理的功能，將電流、電壓、功率、電能、時(shí)間、功率因數(shù)、相位等的量，按照公式(2)計(jì)算后，將量值送入顯示記度單元，顯示記度單元為數(shù)字顯示器、模擬顯示器或機(jī)械式記度器、機(jī)－電式記度器、顯示器或記度器可以是一個(gè)或多個(gè)，可以顯示功率和電能，可以在多個(gè)顯示器中分別顯示，也可在一個(gè)顯示器中順序顯示，記度器主要累計(jì)電能，多個(gè)記度器可以累記不同時(shí)段的電能，如果用顯示器顯示電能，對(duì)于電能計(jì)量裝置應(yīng)能按規(guī)定保持一定時(shí)間。計(jì)算處理單元也可以把數(shù)據(jù)送入打印記錄單元，打印記錄單元為打印機(jī)、磁帶或磁盤(pán)的記錄器或其他記錄裝置，可將數(shù)據(jù)按規(guī)定打印成證書(shū)、記錄、報(bào)表、合格證、收費(fèi)通知等。A／D、D／A轉(zhuǎn)換單元為一個(gè)或多個(gè)A／D、D／A轉(zhuǎn)換器，可將各種模擬信號(hào)，如測(cè)量電流、電壓、功率、電能和其他信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，也可將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，如0－10mA、4－20mA、0－5V等，供遙測(cè)裝置，巡檢裝置，保護(hù)裝置，信號(hào)裝置、功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償裝置使用。輸入、輸出單元為并行或串行的接口或其他數(shù)據(jù)傳輸線路，可以與測(cè)量系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)。相互傳遞數(shù)據(jù)和信息。各個(gè)測(cè)量單元可以生產(chǎn)為一只表，計(jì)算處理單元，顯示記度單元、打印記錄單元、D／A、D／A轉(zhuǎn)換單元，輸入輸出單元中的全部或一部分單元可以使用一臺(tái)單片機(jī)、單板機(jī)或計(jì)算機(jī)，可以由多功能表和計(jì)算機(jī)組成測(cè)量裝置。也可以用各種單元組成一臺(tái)測(cè)量裝置，同時(shí)可以只用一部分單元，比如電流、電壓、功率測(cè)量單元等，通過(guò)輸出接口將數(shù)據(jù)送給電網(wǎng)的調(diào)度中心經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算并顯示、記錄無(wú)功功率和電能的數(shù)據(jù)。在無(wú)功功率電能測(cè)量裝置中也可以有某些部分不包括在內(nèi)，例如在一段母線上有多個(gè)電能計(jì)量裝置，只要有一個(gè)電壓測(cè)量單元就可以了，電壓的量值經(jīng)輸入輸出接口送入各個(gè)裝置。
至此，已經(jīng)介紹了一種交流功率、電能測(cè)量裝置，它滿(mǎn)足了減小裝置測(cè)量誤差的要求，發(fā)明中涉及的儀表、變送器、測(cè)量單元、互感器、計(jì)算處理單元、顯示記度單元、打印記錄單元、A／D、D／A轉(zhuǎn)換單元、輸入、輸出單元等卻是本專(zhuān)業(yè)普通技術(shù)人員所熟知的，只要沒(méi)有離本發(fā)明的范疇和精神實(shí)質(zhì)，可以做出各種變化和替換，僅舉幾例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方案。
圖2為檢定三相四線無(wú)功功率、電能表的接線圖，圖中Var1為A相被檢表，Var2為B相被檢表，Var3為C相被檢表，它們可以是三只表，也可以是一只三相四線表；既可以用來(lái)檢定正弦式無(wú)功表，也可用來(lái)檢定非正弦無(wú)功表，如三相四線帶附加串聯(lián)線圈的無(wú)功電能表，內(nèi)相角60°的三相四線無(wú)功電能表等，只是檢定時(shí)接線方法些不同，這里就不一一畫(huà)出了。A1為A相電流表，A2為B相電流表，A3為B相電壓表，V1為A相電壓表，V2為B相電壓表，V3為C相電壓表，W1為A相標(biāo)準(zhǔn)表，W2為B相標(biāo)準(zhǔn)表，W3為C相標(biāo)準(zhǔn)表，可以是三只單標(biāo)準(zhǔn)表，也可以是一只三相標(biāo)準(zhǔn)表，CT、PT、計(jì)算處理單元、顯示記度單元、A／D、D／A轉(zhuǎn)換單元等與上圖一樣，這里就不重復(fù)了，以下凡與上圖一樣的內(nèi)容就不再重復(fù)。
圖3為檢定三相三線功率、電能表的接線圖(一)本方案使用二只單相標(biāo)準(zhǔn)表或一只二元件三相標(biāo)準(zhǔn)表，簡(jiǎn)標(biāo)二元件法，可以用來(lái)檢定正弦式三相三線無(wú)功表，也可檢定非正弦三線三線無(wú)功電能表，如三相三線帶60相角差的無(wú)功表、帶自耦變壓器的三相三線無(wú)功表等，只是檢定時(shí)接線不同，而裝置本身沒(méi)有差別，所以不再一一畫(huà)出，V12為測(cè)量Uab電壓的電壓表，V23為測(cè)量Uab電壓表，V31為測(cè)量Uca的電壓表。
圖4為檢定三相三線無(wú)功功率、電能表的接線圖，圖中使用的標(biāo)準(zhǔn)表為三元件標(biāo)準(zhǔn)表，簡(jiǎn)稱(chēng)三元件法，可對(duì)各種三相三線無(wú)功表進(jìn)行檢定，本圖僅畫(huà)出一種表的接法，各種無(wú)功表內(nèi)部已將各種跨接線接好，接在檢定裝置上接法是一樣的，由于無(wú)功表的內(nèi)部接線繁多，就不一一畫(huà)出了。
圖5為單相電路中電能計(jì)量裝置的接線。
圖6為三相四線電路中電能計(jì)量裝置的接線。
圖7為三相三線電路中電能計(jì)量裝置的接線。
各種電能計(jì)量裝置中的接線種類(lèi)繁多，本發(fā)明的無(wú)功功率、電能測(cè)量裝置的接線和有功相同，各種接線的電能計(jì)量裝置都可使用。
權(quán)利要求1.一種交流無(wú)功功率、電能測(cè)量裝置由交流有功功率或電能表、電流表、電壓表、無(wú)功功率或電能表、電壓互感器、電流互感器、計(jì)算處理單元、顯示記度單元、打印記錄單元；A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元；輸入、輸出單元組成，其特征在于有用于測(cè)量電網(wǎng)電流的電流接口及測(cè)量電網(wǎng)電壓的電壓接口，無(wú)功功率表分別接于電流接口和電壓接口上，電流表通過(guò)電流互感器連接于電流接口上，測(cè)量電網(wǎng)電流，電流表還與交流有功功率表或電能表串聯(lián)，且交流有功功率表或電能表還與電壓互感器相連，用于測(cè)量功率；電壓表與電壓互感器相連，測(cè)量電網(wǎng)電壓；無(wú)功功率的計(jì)算公式為Q=S2-p2=(UI)2-p2]]>=UIsinφ。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于裝置上用于測(cè)量電網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓的接口是單相的，對(duì)應(yīng)的無(wú)功功率表、電壓表、電流表、有功功率表、電壓互感器、電流互感器的設(shè)置也是按單相測(cè)量設(shè)置的。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于裝置上用于測(cè)量電網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓的接口是三相三線的，對(duì)應(yīng)的無(wú)功功率表、電壓表、電流表、有功功率表、電壓互感器、電流互感器的設(shè)置也是按三相三線設(shè)置。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于裝置上用于測(cè)量電網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓的接口是三相四線的，對(duì)應(yīng)的電壓表、電流表、有功功率表、電壓互感器、電流互感器的設(shè)置也是按三相四線設(shè)置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型屬電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無(wú)功功率、電能測(cè)量裝置。
裝置由電流、電壓、有功功率、電能等測(cè)量和計(jì)算單元等組成，不使用無(wú)功表，不用跨相連接，能有效的減小測(cè)量誤差。裝置可用于各種情況下的無(wú)功功率、電能測(cè)量，可用于各種無(wú)功功率、電能表的檢定、裝置使用同一套設(shè)備可同時(shí)測(cè)量電流、電壓有功功率和電能，檢定裝置能同時(shí)檢定、電流表、電壓表、有功率表和電能表、變送器。
裝置的接線和測(cè)量有功功率和電能的接線相同，使用方便。
文檔編號(hào)G01R21/00GK2136476SQ92208049
公開(kāi)日1993年6月16日 申請(qǐng)日期1992年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月24日
發(fā)明者彭平, 彭黎迎 申請(qǐng)人:彭平, 彭黎迎