高电压分相计量电能脉冲实现技术

【摘 要】近年来，一体化高压电能表开始应用到电力行业中，然而高压电能表各相位间产生的高压电位差，使得高速通信只能通过光纤或是无线通信的方式传递，这从根本上增加了硬件成本。为了解决上述问题，人们研发出了一种新的电能脉冲实现技术，该技术的基础是高压分相电能计量与慢速通信。高电压分相计量电能脉冲实现技术的工作原理是：在B相中将A相和C相的电能信息综合叠加，从而计算出该周期内电能的增加量，进而把增加的电能以电能脉冲的形式在下个周期内发出。这种技术具有准确度高、成本低等优点，因此成为了近年来研究的重点课题之一。

【关键词】高电压；电能脉冲；分相计量

0.前言

随着科技的发展，电力事业的规模越来越大。传统的三相电表已逐渐不能满足发展的需要，因此一体化高压电能表被研发出来，并在很多地方得到了应用。传统的三相电能表能将低压侧的电流信号、电压等直接传进专门的计量芯片中，从而计算出点能量，并将其转化为相应的电量脉冲。然而，在一体化高压电能表中，各相位之间存在电压差，这使得其不能像三相电能表那样计算电能总量以及获得电能脉冲。为了达到这一目的，人们研究出了一种新的技术电能脉冲实现技术，即通过分开计算，然后汇总结果的方式计算电量，进而将电能量转化为电能脉冲。本文比较了三相电能表和一体化高压电能表的工作原理，重点介绍了高电压分相计量电能脉冲实现技术，希望能帮助读者更好的了解该技术。

1.三相电能表和一体化高压电能表工作原理比较

1.1三相电能表的工作原理

上图是三相电能表的工作原理示意图，从图中我们可以看出大电流和高压分别通过电流互感器和电压互感器转变为小电流和低压，然后经过特殊的处理，转变为弱信号，弱信号经由三相电能计量芯片传导至CPU，最终转变成电能脉冲。三相电能表的电流和电压经过电压互感器以及电流互感器的处理后又流入了精密小电压、电流互感器，使得电压本身就很低，因此不会在各个相位之间产生电压差，CPU可以直接将电能量在计量芯片➳中计算出来。三相电能表对CPU的要求不是很高，因此三相电能表的硬件设备成本不高。

1.2一体化高压电能表工作原理

一体化高压电能表工作原理示意图如上，从图中我们可以看出一体化高压电能表的工作流程：一体化高压电能表具有三个相位，即A相位、B相位和C相位，三个相位相互独立，又连在一起。A相位、B相位❤、C相位间有高压绝缘，他们之间的信号由光纤传播。高电压、大电流通过电压传感器以及电流传感器分别进入A、B、ฆC相位，由于三个相位之间有很大的电压差，因此不能直接将各相位的电流、电压信号一起接入到计量芯片中。因此，必须在三个相位上分别计量电量的结果，通过计量芯片转化为信号，再由光纤传导至B相位汇总，即A相位的计量芯片计算出A相位的电量，C相位的计量芯片计算出C相位的电量，然后通过光纤将电量信息汇总到B相位。B相位将所有电量信息综合后释放电能脉冲。在电能脉冲产生过程中，B相位中的电能综合单元要不断判断A相位和C相位传递过来的电量信息，而A相位与C相位的电量信息时通过光纤传导，因此速度十分地块，这就要求B相位中综合单元的CPU具备相当高的性能，进而增大了硬件的成本。由此可知，要想降低硬件成本，就必须充B相位读取A相位和C相位的间隔时间入手，要想降低CPU单位时间的处理量，就要相应的增加B相位读取A相位和C相位的时间。

2.高电压分相计量电能脉冲实现技术

本文所提出的电能脉冲实现技术是基于分相计量以及慢速率通信的一种脉冲实现技术。首先，看下图：

这是一幅电能脉冲实现的原理图，也是本文电能脉冲实现技术的依据。图中横坐标为传导周期，即A相位和C相位传导一次信号的间隔时间；纵坐标为电量，即A相位和C相位单位时间内传递的电量综合。B相电能综合单位每间隔T时间向A相位和C相位读取一次电量的信息，并将信息综合，因此要降低CPU的要求就要延长间隔时间。但是，时间间隔太长又会引起电量信息的不准确。基于上述源于，本文将电量和间隔时间进行了细化处理，也就是把的单位间隔时间T分成N等分，同时将电量E也分成N等分，进而计算每一等分间的电量增量，这样☃极大的提高了计量的准确度。

在上图中，我们假设零时刻时为起始点，电量也为零，t1时刻对应电量为E1，tn-1时刻对应的电量为En-1，tn时刻对应的电量为En,tn+1时刻对应的电量为En+1。随着时间的改变，电能量随之增加，由此可以得出单位时间内的电能增量。当然，任意两段单位时间内的电量增量都不相同，所以，需要不断调整每个周期T的电能累加梯度。具体做法是，将B相位综合得到的电量作为每次的累加初值，以T时间内电能总增量除以N作为累加步长。比如，计算零时刻到t1时刻的电量增量就是用t1时刻对应的电量E1减去零时刻的电量，最终的结果就是电量增量，然后再用电量增量除以N得到累加步长。当N的取值越大时得到的数值也越准确，同时所需要的硬件性能的指标也就越低，因此可以在理论上实现电能脉冲，并且☤不影响电量的计量结果的准确性。

3.结语

电是人们日常生活中必不可缺的元素，电力行业的发展也直接影响到人们的日常生活。近年来，全国建立了很多大型的发电站，配电网络已经基本覆盖所有城市和农村。为了节约成本，电力部门一般采用高压送电的方式传送电能，然后经过变电站将高压转化为低压，供给人们日常使用。电能表作为电网的基础部分，也是不可缺少的部分，其作用不言而喻。一体化高压电能表的使用，是电力行业发展的需要也是必然，然其对硬件设备的要求很高，使得企业的成本投资增大。本文以慢速率通信方式为基础，探讨了一种不影响电量结果的电能脉冲技术，希望对读者有所帮助。

【参考文献】

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