电子电能表须要对电压与电流旌旗灯号停止收罗,此中电流收罗绝对来讲更难一些,这不只由于电流互感器须要更宽的静态丈量规模以敷衍差别负载,并且电流波形中还含有良多谐波成份,以是它还必须有更宽的频次规模。本文先容操纵数字积分器将来自Rogowski线圈电流感到器的di/dt旌旗灯号输入转换成适合的旌旗灯号,并将其利用于大电流电能计量仪表中。
电子电能表又称为固态电能表,今朝大大都进步前辈的电子电能表都接纳夹杂旌旗灯号布局,前端利用高精度A/D转换器,而在后端利用DSP。一些电表利用分立元件,大都则接纳特地设想用于电能计量的ASIC,这类夹杂旌旗灯号布局具备极高的精度和持久不变性。在对电流和电压取样前,这两种旌旗灯号都须要停止变更以到达适合的旌旗灯号电平, 一切电能表都有电压和电流感到元件。此中电流感到较为坚苦,由于电流感到器须要有一个较宽的静态丈量规模,并且由于在电流波形中含有多个谐波份量,以是还要能处置较宽频次规模。跟着家庭用电量的不时增加,大电流丈量将不只仅限于产业利用中,如美国室第新装置的电能表最大能丈量200A电流,今朝的电流感到手艺已不能经济有用地丈量如斯大的电流。
Rogowski线圈持久用于次级变电站变压器及电焊机之类的电流丈量,比拟于别的电流感到体例它有良多长处,可是要制作一个能持久不变任务的摹拟积分器相称坚苦,使得Rogowski线圈没法用在电能表利用中。上面先容Rogowski线圈根基道理和新型数字积分器手艺,将两者连系起来能使这类电流感到手艺胜利用于大电流电能表设想。该项手艺有良多益处,可作为新型感到器而用在下一代电能表中。
现有电流感到计划
今朝有三种感到手艺最为经常使用,别离是小电阻电流旁路、电流互感器和霍尔效应传感器。
◆小电阻电流旁路
电流旁路是以后本钱最低的一种计划,图1是这类电流丈量器件的简化模子。
小电阻电流旁路手艺可用较低本钱获得较高精度,并且电流的丈量也很简略。在停止高精度电流丈量时,须要斟酌旁路的寄生电感,该电感量典范值为几个nH,频次较高时它将影响旁路阻抗的幅值;但它对相位的影响即便在工频前提下仍很是大,功率身分较低时会发生较着偏差。
因电压和电流相位不婚配而形成的丈量偏差百分比可由下式预算:
偏差≈相位差(弧度)×tan(φ)×100%
上式中的φ代表电压和电流之间的功率身分相位角,必须要出格注重保障外部电压和电流相位切确婚配。
旁路手艺经济靠得住,在电能计量利用中被遍及接纳,可是由于电流旁路根基是一个阻性元件,它发生的热量与经由过程电流的平方成反比,以是这一自热题目使旁路手艺很少用在大电流电能表中。