本實(shí)用新型涉及電能計(jì)量裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種安裝在三相高壓線路上的高壓電能表。

背景技術(shù)：

高壓電能表是指一種直接接入6kV～35kV電力線路測(cè)量有功電能與無(wú)功電能的儀表，由裝入同一殼體內(nèi)包括高壓電流電壓傳感器、高壓供電單元、電能計(jì)量單元、內(nèi)置計(jì)度顯示單元(若有)、通信單元(若有)等組成。旨在實(shí)現(xiàn)高壓側(cè)直接計(jì)量，國(guó)內(nèi)早在2004年就出現(xiàn)一種不同于傳統(tǒng)電磁式的高壓電能表(專利號(hào)ZL 200420075997.9)，具有可直接高壓側(cè)計(jì)量、體積小、重量輕、防竊電、無(wú)鐵磁諧振現(xiàn)象的優(yōu)點(diǎn)，并且隨后的幾年，類似的產(chǎn)品在功能實(shí)現(xiàn)方面有一定程度的改善(專利號(hào)200810002310.1)。但該類產(chǎn)品至今未得到批量推廣應(yīng)用，究其原因是高壓電能表在長(zhǎng)期運(yùn)行計(jì)量、通迅的可靠性、多功能性、智能性方面存在不足：

1、應(yīng)用安裝不靈活；

1.1電流采樣數(shù)據(jù)處理單元無(wú)法滿足雙向計(jì)量，因此要求對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品必須按照現(xiàn)場(chǎng)電力系統(tǒng)電流的方向進(jìn)行安裝；

1.2電壓、電流采樣數(shù)據(jù)處理單元只能硬性的默認(rèn)電力系統(tǒng)中的相序，因此對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品本身定義好了相序，無(wú)法依據(jù)安裝環(huán)境調(diào)整。

2、智能化程度不高

2.1在系統(tǒng)A/C相出現(xiàn)故障而掉電時(shí)內(nèi)部供電可靠性低，單核處理電量信息，無(wú)備份；

2.2單個(gè)通訊模塊，一旦故障或頻段受干擾會(huì)導(dǎo)致通訊失?。?/p>

2.3軟件無(wú)法遠(yuǎn)程升級(jí)、升級(jí)失敗后不能還原；

2.4故障無(wú)法識(shí)別及指示，一旦故障無(wú)法識(shí)別是電源故障還是通訊故障；

2.5其采集的數(shù)據(jù)不能擴(kuò)展使用，只供給本體計(jì)量用，不能提供給其他保護(hù)、測(cè)量設(shè)備用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述存在的問(wèn)題，提供一種高壓電能表，能夠?qū)崿F(xiàn)電能數(shù)據(jù)的互為備份，提高可靠性，同時(shí)整機(jī)產(chǎn)品安裝不受現(xiàn)場(chǎng)電力系統(tǒng)相序方向的限制。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，

高壓電能表，應(yīng)用于三相高壓線路上，其A相和C相上均設(shè)有相同且相互獨(dú)立的采樣計(jì)量系統(tǒng)，兩采樣計(jì)量系統(tǒng)之間通過(guò)光纖相連以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互為備份。

所述采樣計(jì)量系統(tǒng)包括電源單元，電壓電流采樣單元，順序連接于所述電壓電流采樣單元輸出端的計(jì)量單元和處理單元；所述電源單元輸出端分別與計(jì)量單元和處理單元相連以提供工作電壓；兩采樣計(jì)量系統(tǒng)的處理單元之間通過(guò)所述光纖相連以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互為備份。

所述電源單元包括至少兩個(gè)串聯(lián)后、連接于A相和B相或者連接于C相和B相之間的分壓電容，并聯(lián)于其中至少一個(gè)分壓電容兩端的開關(guān)電源，該開關(guān)電源輸出端分別與計(jì)量單元和處理單元相連以提供工作電壓。

所述電壓電流采樣單元包括：

電壓采樣電路，包括至少兩個(gè)串聯(lián)后、連接于A相和B相或者連接于C相和B相之間的降壓電容，以及一采樣電阻；該采樣電阻的輸出端分為兩路，一路經(jīng)分壓電阻后并聯(lián)于其中至少一個(gè)降壓電容的兩端，另一路連接至所述計(jì)量單元；

電流采樣電路，包括一電流互感器，其輸出端連接至所述計(jì)量單元。

所述計(jì)量單元包括與電壓電流采樣單元輸出端相連的計(jì)量芯片，以及分別與該計(jì)量芯片和處理單元相連的計(jì)量MCU。

各處理單元均連接有一RF通訊模塊，且兩個(gè)RF通訊模塊的通訊頻段相異。

各處理單元均連接有一脈沖輸出端口。

各處理單元均連接有擴(kuò)展端口，用于根據(jù)用戶要求給繼保類產(chǎn)品輸出控制信號(hào)。

各處理單元均連接有一狀態(tài)指示燈。

各處理單元均連接有一加密用ESAM芯片。

所述高壓電能表還包括一與電源單元相連的顯示單元，該顯示單元通過(guò)無(wú)線或光纖與各處理單元相連。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下優(yōu)點(diǎn)和效果：

1、本實(shí)用新型在A相和C相上均設(shè)有獨(dú)立的采樣計(jì)量系統(tǒng)，且兩采樣計(jì)量系統(tǒng)之間通過(guò)光纖相連以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互為備份，即使其中一相遇到故障，也不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，大大提高了產(chǎn)品的可靠性。2、A相和C相上設(shè)置的采樣計(jì)量系統(tǒng)對(duì)稱布置(兩采樣計(jì)量系統(tǒng)相同)，使得整機(jī)產(chǎn)品安裝不受現(xiàn)場(chǎng)電力系統(tǒng)相序方向的限制，安裝更為方便。3、增加計(jì)量MCU，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程升級(jí)高壓表軟件，在升級(jí)失敗后，可以采用原版軟件數(shù)據(jù)，升級(jí)過(guò)程中電能正常計(jì)量，保證可以持續(xù)計(jì)量，提高可靠性。4、采用雙RF通信，互為備用的關(guān)系，因?yàn)锳相、C相的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)一致的，因此在通訊出現(xiàn)異常時(shí)，RF可以切換，提高通訊的可靠性。5、在高壓電能表本體上設(shè)置可視指示燈，提示高壓電能表的工作狀態(tài)，以及內(nèi)部通訊狀態(tài)，能夠直觀的了解電能表的工作狀態(tài)，為產(chǎn)品故障判讀提供極大的方便。6、配置有擴(kuò)展端口，可根據(jù)用戶要求給繼保類產(chǎn)品輸出控制信號(hào)。7、雙單元產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用統(tǒng)一PCB設(shè)計(jì)，滿足工業(yè)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)的介紹。

如圖1所示，本實(shí)用新型適合應(yīng)用在10kV架空配電系統(tǒng)，采用三相三線計(jì)量方式，其A相和C相上均設(shè)有相同且相互獨(dú)立的采樣計(jì)量系統(tǒng)，使得整機(jī)產(chǎn)品安裝不受現(xiàn)場(chǎng)電力系統(tǒng)相序方向的限制，安裝更為方便；兩采樣計(jì)量系統(tǒng)之間通過(guò)光纖相連以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互為備份，即使其中一相遇到故障，也不會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，大大提高了產(chǎn)品的可靠性。即，A、C相采樣計(jì)量系統(tǒng)獨(dú)立電源供電，獨(dú)立計(jì)量，獨(dú)立存儲(chǔ)，兩采樣計(jì)量系統(tǒng)之間采用光纖通訊，進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸及交換，實(shí)現(xiàn)了兩端數(shù)據(jù)互為備份，通訊及存儲(chǔ)功能互為備用，兩邊硬件完全對(duì)稱，安裝時(shí)不分A相、C相；實(shí)際運(yùn)行中，互為主從，從端將單側(cè)計(jì)量數(shù)據(jù)發(fā)送到主端，主端承擔(dān)本側(cè)計(jì)量數(shù)據(jù)的處理同時(shí)疊加從端側(cè)的計(jì)量數(shù)據(jù)作為總電量通過(guò)RF進(jìn)行無(wú)線外發(fā)；在從端出現(xiàn)失電和異常的情況下，主端依然可以獨(dú)立工作，在主端出現(xiàn)失電和異常的情況下，從端切換到主端模式，進(jìn)行計(jì)量及通訊。

所述采樣計(jì)量系統(tǒng)包括電源單元，電壓電流采樣單元，順序連接于所述電壓電流采樣單元輸出端的計(jì)量單元和處理單元；所述電源單元輸出端分別與計(jì)量單元和處理單元相連以提供工作電壓；兩采樣計(jì)量系統(tǒng)的處理單元之間通過(guò)所述光纖相連以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互為備份。

所述電源單元采用電容分壓原理，從10kV三相三線線路AB、BC相間取得一個(gè)100V左右的電壓，此電壓經(jīng)一個(gè)寬范圍輸入、額定輸出的開關(guān)電源，輸出穩(wěn)定的電壓信號(hào)，供電路板使用；具體為：包括至少兩個(gè)串聯(lián)后、連接于A相和B相或者連接于C相和B相之間的分壓電容，并聯(lián)于其中至少一個(gè)分壓電容兩端的開關(guān)電源，該開關(guān)電源輸出端分別與計(jì)量單元和處理單元相連以提供工作電壓。

所述電壓電流采樣單元包括：

電壓采樣電路，采用電容分壓、結(jié)合電能表電壓采樣原理，通過(guò)設(shè)置一定的采樣電阻，獲得成比例的電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)可準(zhǔn)確反應(yīng)高壓側(cè)電壓；具體為：包括至少兩個(gè)串聯(lián)后、連接于A相和B相或者連接于C相和B相之間的降壓電容，以及一采樣電阻；該采樣電阻的輸出端分為兩路，一路經(jīng)分壓電阻后并聯(lián)于其中至少一個(gè)降壓電容的兩端，另一路連接至所述計(jì)量單元；

電流采樣電路，包括一電流互感器，其輸出端連接至所述計(jì)量單元；本實(shí)施例采用低功率電流互感器，該互感器采用非晶鐵芯，精度高達(dá)0.01級(jí)，測(cè)量范圍寬，飽和磁密高。

所述計(jì)量單元包括與電壓電流采樣單元輸出端相連的計(jì)量芯片，以及分別與該計(jì)量芯片和處理單元相連的計(jì)量MCU；將計(jì)量MCU和處理單元(主MCU)分開，具備了擴(kuò)展更多功能的條件，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程升級(jí)高壓表軟件，在升級(jí)失敗后，可以采用原版軟件數(shù)據(jù)，升級(jí)過(guò)程中電能正常計(jì)量，保證可以持續(xù)計(jì)量，提高可靠性。

各處理單元均連接有一RF通訊模塊，且兩個(gè)RF通訊模塊的通訊頻段相異(用戶可通過(guò)遠(yuǎn)距離設(shè)置RF頻段，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)讀取電能信息)；采用雙RF通信，互為備用的關(guān)系，因?yàn)锳相、C相的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)一致的，因此在通訊出現(xiàn)異常時(shí)，RF可以切換，避免了現(xiàn)有技術(shù)中單個(gè)通訊模塊，一旦故障或頻段受干擾會(huì)導(dǎo)致通訊失敗的問(wèn)題，提高了通訊的可靠性。即，在頻點(diǎn)受到干擾情況下，可以切換不同的頻點(diǎn)進(jìn)行通訊，確保通訊可靠性。

各處理單元均連接有一脈沖輸出端口，僅需1個(gè)端口、單根光纖就能實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功信息的讀取。

各處理單元均連接有擴(kuò)展端口，用于根據(jù)用戶要求給繼保類產(chǎn)品輸出控制信號(hào)，整定值通過(guò)RF來(lái)配置，完全符合智能電網(wǎng)的需求。

各處理單元均連接有一狀態(tài)指示燈，提示高壓電能表的工作狀態(tài)，以及內(nèi)部通訊狀態(tài)，不通過(guò)RF通訊就能識(shí)別電源、電能計(jì)量、光纖通訊異常，直觀的了解電能表的工作狀態(tài)，為產(chǎn)品故障判讀提供極大的方便。具體規(guī)則如下：線路A相側(cè)對(duì)應(yīng)指示燈，為脈沖指示燈，電源故障為熄滅，有電壓無(wú)電流為常亮，有壓有電流則為閃爍，閃爍頻率和一次電流的大小成正比。線路B相側(cè)對(duì)應(yīng)指示燈，為通訊指示燈，內(nèi)部通訊(A、C相)正常為閃爍，其閃爍頻率和數(shù)據(jù)交換量成正比，內(nèi)部通訊(A、C相)異常為常亮，電源故障為熄滅。

各處理單元均連接有一ESAM(Embedded Secure Access Module)芯片，數(shù)據(jù)硬加密，數(shù)據(jù)通信安全極大提高。

所述高壓電能表還包括一與電源單元相連的顯示單元，該顯示單元通過(guò)無(wú)線或光纖與各處理單元相連。

實(shí)施例1：如圖2所示，本實(shí)施例高壓電能表，應(yīng)用于三相高壓線路上，其A相和C相上分別設(shè)有A相采樣計(jì)量系統(tǒng)和C相采樣計(jì)量系統(tǒng)，兩采樣計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成相同，且相互獨(dú)立，并通過(guò)光纖相連以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互為備份。

所述A相采樣計(jì)量系統(tǒng)包括A相電源單元1，A相電壓電流采樣單元2，順序連接于所述A相電壓電流采樣單元2輸出端的A相計(jì)量單元3和A相處理單元4；所述A相電源單元1輸出端分別與A相計(jì)量單元3和A相處理單元4相連以提供工作電壓。所述C相采樣計(jì)量系統(tǒng)包括C相電源單元5，C相電壓電流采樣單元6，順序連接于所述C相電壓電流采樣單元6輸出端的C相計(jì)量單元7和C相處理單元8；所述C相電源單元5輸出端分別與C相計(jì)量單元7和C相處理單元8相連以提供工作電壓。A相處理單元4與C相處理單元8之間通過(guò)所述光纖相連以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互為備份。

所述A相電源單元1包括兩個(gè)串聯(lián)后、連接于A相和B相之間的分壓電容C1和C2，并聯(lián)于其中一個(gè)分壓電容C2兩端的A相開關(guān)電源101，該A相開關(guān)電源101輸出端分別與A相計(jì)量單元3和A相處理單元4相連以提供工作電壓。

所述A相電壓電流采樣單元2包括：

A相電壓采樣電路，包括兩個(gè)串聯(lián)后、連接于A相和B相之間的降壓電容C3和C4，以及一A相采樣電阻201；該A相采樣電阻的輸出端分為兩路，一路經(jīng)A相分壓電阻202后并聯(lián)于其中一個(gè)降壓電容C4的兩端，另一路連接至所述A相計(jì)量單元3；

A相電流采樣電路，包括一A相電流互感器203，其輸出端連接至所述A相計(jì)量單元3；本實(shí)施例采用低功率電流互感器，該互感器采用非晶鐵芯，精度高達(dá)0.01級(jí)，測(cè)量范圍寬，飽和磁密高。

所述A相計(jì)量單元3包括與A相電壓電流采樣單元2輸出端相連的A相計(jì)量芯片301，以及分別與該A相計(jì)量芯片和A相處理單元4相連的A相計(jì)量MCU302。

所述A相處理單元4用于綜合處理A相計(jì)量的電能和光纖通訊收到的C相電能，綜合得出三相的電能數(shù)據(jù)，與C相處理單元8得出的電能數(shù)據(jù)互為備份。

所述A相處理單元4上分別連接有一A相RF通訊模塊401、一A相脈沖輸出端口402(僅需1個(gè)端口、單根光纖就能實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功信息的讀取)、一A相擴(kuò)展端口403(用于根據(jù)用戶要求給繼保類產(chǎn)品輸出控制信號(hào)，整定值通過(guò)RF來(lái)配置，完全符合智能電網(wǎng)的需求)、一A相狀態(tài)指示燈404(提示高壓電能表的工作狀態(tài)，以及內(nèi)部通訊狀態(tài))、以及一A相ESAM(Embedded Secure Access Module)芯片405(數(shù)據(jù)硬加密，提高數(shù)據(jù)通信安全)。

所述C相電源單元5包括兩個(gè)串聯(lián)后、連接于C相和B相之間的分壓電容C5和C6，并聯(lián)于其中一個(gè)分壓電容C6兩端的C相開關(guān)電源501，該C相開關(guān)電源501輸出端分別與C相計(jì)量單元7和C相處理單元8相連以提供工作電壓。

所述C相電壓電流采樣單元6包括：

C相電壓采樣電路，包括兩個(gè)串聯(lián)后、連接于C相和B相之間的降壓電容C7和C8，以及一C相采樣電阻601；該C相采樣電阻的輸出端分為兩路，一路經(jīng)C相分壓電阻602后并聯(lián)于其中一個(gè)降壓電容C8的兩端，另一路連接至所述C相計(jì)量單元7；

C相電流采樣電路，包括一C相電流互感器603，其輸出端連接至所述C相計(jì)量單元7；本實(shí)施例采用低功率電流互感器，該互感器采用非晶鐵芯，精度高達(dá)0.01級(jí)，測(cè)量范圍寬，飽和磁密高。

所述C相計(jì)量單元7包括與C相電壓電流采樣單元6輸出端相連的C相計(jì)量芯片701，以及分別與該C相計(jì)量芯片和C相處理單元8相連的C相計(jì)量MCU702。

所述C相處理單元8用于綜合處理C相計(jì)量的電能和光纖通訊收到的A相電能，綜合得出三相的電能數(shù)據(jù)，與A相處理單元4得出的電能數(shù)據(jù)互為備份。

所述C相處理單元8上分別連接有一C相RF通訊模塊801(與A相RF通訊模塊采用不同頻段)、一C相脈沖輸出端口802(僅需1個(gè)端口、單根光纖就能實(shí)現(xiàn)有功、無(wú)功信息的讀取)、一C相擴(kuò)展端口803(用于根據(jù)用戶要求給繼保類產(chǎn)品輸出控制信號(hào)，整定值通過(guò)RF來(lái)配置，完全符合智能電網(wǎng)的需求)、一C相狀態(tài)指示燈804(提示高壓電能表的工作狀態(tài)，以及內(nèi)部通訊狀態(tài))、以及一C相ESAM(Embedded Secure Access Module)芯片805(數(shù)據(jù)硬加密，提高數(shù)據(jù)通信安全)。

所述高壓電能表還包括一與A相電源單元1和/或C相電源單元5相連的顯示單元9，該顯示單元通過(guò)無(wú)線或光纖分別與A相處理單元4和C相處理單元8相連；顯示單元9通過(guò)設(shè)置RF通訊頻段選擇其中一個(gè)處理單元(A相處理單元或C相處理單元)通訊。