如何精確的計(jì)量分析并設(shè)計(jì)三相智能電表非線性負(fù)載？

隨著我國智能電網(wǎng)的快步發(fā)展，智能電能表已大量安裝。對(duì)于單相智能電表而言，主要應(yīng)用于居民用電計(jì)量，目前產(chǎn)品絕大多數(shù)為2 .0級(jí)，有些要求較高的為1級(jí)，也即相對(duì)誤差為2%或1%。而對(duì)于三相智能電表而言，主要應(yīng)用于工業(yè)用電計(jì)量，目前產(chǎn)品絕大多數(shù)為1級(jí)和0 .5S級(jí)，有些要求較高的為0 .2S級(jí)，也即相對(duì)誤差為1%、0 .5%或0 .2%。同時(shí)，由于應(yīng)用于工業(yè)或農(nóng)業(yè)排灌等非線性負(fù)載場合，因此對(duì)相位誤差的要求也較高。因此，如何提高非線性負(fù)載時(shí)計(jì)量精度是智能電表設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

本發(fā)明針對(duì)以上問題，提供了一種提高計(jì)量芯片性能和提高非線性負(fù)載計(jì)量精度的三相智能電表非線性負(fù)載精確計(jì)量分析設(shè)計(jì)方法。

圖為本發(fā)明的流程圖

本發(fā)明的技術(shù)方案是：包括以下步驟:S1:參數(shù)設(shè)定，使得電壓采樣回路和電流采樣回路處于計(jì)量芯片差分放大線性區(qū);調(diào)整電壓取樣電路參數(shù)，使在120%Un的峰值在計(jì)量芯片的最大差動(dòng)輸入電壓范圍的60%-80%之內(nèi)，選擇電壓取樣電阻;調(diào)整電流取樣電路參數(shù)，使Imax的峰值在計(jì)量芯片的最大差分電壓范圍的40%-60%之內(nèi)，選擇電流取樣電阻;S2:確定相位誤差產(chǎn)生的影響因素，包括電壓回路產(chǎn)生的相移和電流回路產(chǎn)生的合成相移;S3:計(jì)算電壓回路產(chǎn)生的相移;按照步驟S1中選擇的電壓取樣電阻，選擇電容，然后，依次計(jì)算電容容抗、阻抗和電壓回路的分壓比，從而得出電壓回路產(chǎn)生的相移;S4:計(jì)算電流回路產(chǎn)生的合成相移;確定電流回路產(chǎn)生的合成相移的影響因素，包括電流互感器產(chǎn)生的相移、電流回路濾波電容產(chǎn)生的相移及放大采樣、乘法運(yùn)算產(chǎn)生的相移，通過三個(gè)相移相加得出合成相移;S41：計(jì)算電流互感器產(chǎn)生的相移;根據(jù)電流互感器的精度等級(jí)和額定電流的不同進(jìn)行選取;S42：計(jì)算電流回路濾波電容產(chǎn)生的相移;依次計(jì)算電容容抗和電流回路的分壓比，從而得出電流回路產(chǎn)生的相移;S43：計(jì)算放大采樣、乘法運(yùn)算產(chǎn)生的相移;在計(jì)量芯片的三對(duì)電流采樣端，分別設(shè)置高通濾波器和相位校正網(wǎng)絡(luò);S5:計(jì)算綜合相位誤差;通過將步驟S3中的電壓回路產(chǎn)生的相移和步驟S4中的電流回路產(chǎn)生的合成相移相加得出;S6:校正選擇;通過S5中的綜合相位誤差，結(jié)合計(jì)量芯片的相位校正的寄存器，選擇相應(yīng)的電流互感器進(jìn)行校正。

步驟S1和步驟S2之間還包括有功電能表對(duì)計(jì)量誤差的判斷步驟和無功電能表對(duì)計(jì)量誤差的判斷步驟。

本發(fā)明從三個(gè)方面對(duì)提高計(jì)量芯片的計(jì)量精度作分析判斷，即：

? ? ? ? 一、對(duì)計(jì)量芯片差分放大部分存在的非線性進(jìn)行了分析;

? ? ? ? 二、從理論上對(duì)非線性負(fù)載時(shí)計(jì)量精度偏低的原因進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析;

? ? ? ? 三、對(duì)電能表存在相位誤差的原因進(jìn)行了分析。

其中，尤其涉及對(duì)計(jì)量芯片的放大采樣環(huán)節(jié)產(chǎn)生相位誤差作分析，通過分析相位誤差產(chǎn)生的原因首先包含輸入回路產(chǎn)生的誤差，也就是說是由于電壓輸入回路和電流輸入回路之間的相移不同造成的。因此，要提高電能表的相位誤差性能，必須盡可能地將輸入回路產(chǎn)生的相位誤差降到最小，從而提高計(jì)量精度。