基于压降消除装置测量pt二次回路压降的电路和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种工业电力测量技术领域，特别是一种基于压降消除装置测量PT 二次回路压降的电路和方法。
【背景技术】
[0002] 为了有效降低DL/T448-2000《电能计量管理技术管理规程》中规定的各类电能计 量装置PT二次回路的压降，国内目前出现了采用电压跟随器原理生产的用于消除PT二次 回路压降的装置。电压跟随器的功能特点是输出电压等于输入电压，没有相位差；输入阻抗 很大，跟随器前端电流很小，接近零；输出阻抗很小，可以带负载。
[0003] 为了实现消除PT二次回路压降同时又能保证PT计量精度，在PT出口端并联接入 与电能表阻抗匹配的精密电阻模块是一种有效的方法。电阻模块与电压跟随器模块在PT 二次回路中同时投切，构成准确消除压降、保护原计量回路的压降消除装置功能器件模块， 等效电阻的阻值Zx符合以下公式：Zx = Z+Z2/Zin，其中Z表示电能表阻抗，Zin表示电压 跟随器模块输入端的阻抗，电能表等同于在PT端运行。
[0004] DL/T448 - 2000《电能计量管理技术管理规程》中规定了各类电能计量装置PT二 次回路压降的允许范围与测量周期。国内生产的专用PT二次回路压降测量仪大多采用测 差法直接测量或者间接主、从机测量法。
[0005] 用测差法直接测量时工作人员持工作票到变电站现场进行测量工作。在实际测量 操作中存在以下问题：
[0006] (1)人工难以连续测量，测量供分析的数据少，工作效率低。
[0007] (2)每次测量人工在现场收放绞合屏蔽线缆，存在安全隐患。
[0008] (3)绞合屏蔽线缆在每个测量点每次测量接线前必须进行绝缘测试。
[0009] (4)每次测量，用于测量取得数据的时间大大少于现场接线、绞合屏蔽线缆收放 线、绞合屏蔽线缆绝缘测试、消缺的时间。
[0010] (5)大部分提供数据计算功能，需要人工进行数据分析。
[0011] 用间接主、从机测量法解决了用测差法直接测量的⑵（3) (4) (5)问题，但在实际 测量工作中带来了新问题：
[0012] (1)无线电通讯现场易受干扰，工作人员现场必须反复寻找能够保障通讯的无线 电天线位置；主、从机GPS现场必须分别跟踪到通讯卫星方可进行测量。
[0013] (2)设备必须主、从机配置，主机作为测量、数据处理的核心出现故障测量无法完 成，设备保障性不高；
[0014] (3)因主、从机配套，设备重复购置。
[0015] 无论用测差法直接测量或用间接主、从机测量法测量PT二次回路压降，工作人员 都必须持工作票、携测量装备、乘坐交通工具到变电站现场进行测量工作，路途、现场工作 时间较长，工作成本较高。
【发明内容】
[0016] 发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于压 降消除装置测量PT二次回路压降的电路和方法。
[0017] 为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于压降消除装置测量PT二次回路 压降的电路，包括依次串接的PT输出端、PT二次回路、压降消除装置、电能表以及并联接在 PT输出端的等效电阻，在PT输出端与压降消除装置内部输入端分别引出两路，一路通过开 关K1连接等效电阻，另一路依次串接继电器K。、电压采样模块、电压相位检测模块以及处理 器；压降消除装置的内部输入端设有开关K 2，压降消除装置内部输出端和电能表之间设有 开关K3，开关K2和开关K 3之间设有用于切除压降消除装置的旁路。
[0018] 本发明还公开了一种基于电压跟随器原理的PT二次回路压降消除装置测量PT二 次回路压降的方法，包括：
[0019] 包括依次串接的PT输出端、PT二次回路、压降消除装置、电能表，以及并联接在PT 输出端的等效电阻，在PT输出端与PT二次回路之间引出一路通过开关1连接等效电阻， PT二次回路与压降消除装置内部输入端之间分别引出一路依次串接继电器K。、电压采样模 块、电压相位检测模块以及CPU处理器；压降消除装置内部输入端设有开关K 2，压降消除装 置内部输出端和电能表之间设有开关K3，开关K2和开关K 3之间设有用于切除压降消除装置 的旁路。
[0020] 本发明中，包括：
[0021] 在压降装置正常运行工作时，开关Ki、K2、K3合上；输入测量指令，CPU处理器控 制电压测量模块继电器K。合上；CPU处理器指令电压采样模块采样压降消除装置输入端电 Su1，电压U1的对应三相电压幅值为vIW、V1⑶、V iro、相位为O1 w、ΦΠΒ)、Φιω，信号送入 电压、相位检测模块进行计算、分析、比较、进行测量条件判断，符合测量条件的数据保存在 CPU处理器中；开关K2和开关K 3连通旁路、开关K i同时断开切除压降消除装置恢复原PT 二次回路状态，电压采样模块在压降消除装置输入端采样压降消除装置输出端电压U。，因 为开关K2和开关K 3连通旁路，U。到UD之间接线长度很短，压降消除装置输出端电压U。等 于电能表端电压U D，其三相电压幅值为Vqw、 V〇(B" V〇(C" 相位为Φ〇(Α)、φ_、信号送入 电压、相位检测模块进行计算、分析、比较、进行测量条件判断，符合测量条件的数据保存在 CPU处理器中并进行处理；电压U。采样完成开关K 2和开关K 3立即连通压降消除装置、开关 K1同时合上，压降消除装置投入运行；
[0022] 测量结束，自动断开继电器K。；
[0023] 结合压降消除装置中对负荷电流的测量，实现PT二次回路负荷测量。
[0024] 本发明中，CPU处理器指令电压采样模块在压降消除装置运行工作时采样压降消 除装置输入端电压U 1，电压、相位检测模块进行计算、分析、比较、进行测量条件判断包括：
[0025] 在设定时间周期内，电压测量模块连续测得一组电压向量U1后将该组电压向量U 1 在电压幅值与相位检测模块中进行电压幅值、电压相位计算、分析、比较；对电压幅值采用 方差法进行数据处理，包括：
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[0033] 其中VWn、V_、Vwn分别为压降消除装置输入端电压1^的对应三相电压U IW、 U1⑶、Uiw中的第η个测量值的电压幅值，V IW、V1⑶、Viw分别为三相电压η次测量值的电 压幅值算数平均值；S/值为判断当前电压是否符合设定的电网电压平稳测量条件；S 2IW、 S21 ?、S21 分别为S /中对应分项；
[0034] 作为判断电压波动的电压幅值范围，以（Vwn-Viw)为例，本案要求其绝对值 < 0.01 (V)(也可以要求其绝对值< 0.015 (V)等，电压波动范围变宽，测量误差变大）， (V(A)n-V1(A)) 2^ 0.000KV 2),则 S2iw= ((V (A)1-vI(A))2+(v(A)2-v I(A))2+." + (v (A)n-vI(A))2)/ n ^ 0.0 OOI(Vz)
[0035] 同理，S21 ⑶彡 0.0001 (V2)，S2I(C)彡 0.0001 (V2)。
[0036] 考虑到测量的误差与电压波动的方向与范围，
[0037] 设定 S12= S 2i(a)+S2ub)+S2uo =0· 0001+0. 0001+0. 0001 = 0· 0003 (V2)作为电网电 压是否平稳的判据：
[0038] 当测量分析值S12大于设定值0. 0003时，判断为不符合电网电压平稳测量条件，则 自动延时一个设定的测量时间段，重新开始测量工作；
[0039] 当测量分析值S12小于等于设定值0. 0003时，判断为符合设定的测量条件，将测量 电压幅值 V1⑷、V1 ⑶、V1(C)J 相位 Φ"Α)、fS1(B)、fS1(C)保存；
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[0041 ]
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[0043] Φ Wn、Φ Wn、Φ 为电压U冲对应分项的第η个测量值的三相电压相位，Φ IW、 φ ?、φ 为三相电压相位11次测量值的算数平均值。
[0044] 本发明中，电压采样模块在恢复原PT二次回路状态时采样压降消除装置输出端 电压U。，电压、相位检测模块进行计算、分析、比较、进行测量条件判断，符合测量条件的数 据保存在CPU处理器中并进行处理，包括以下步骤：
[0045] 电压U1采样完成后立即同时将开关K i断开、开关K 2、1(3均合上压降消除装置旁 路，压降消除装置退出运行，PT二次回路切换到原回路状态，在设定的时间周期内立即测量 一组电压U。，电压U。对应的三相电压幅值为V O(A)、V〇(B)、V〇(C)、 三相电压相位为、Φ。?、 Φ_;测量完成瞬间将K PK2J3合上，使压降消除装置投入运行；将测量的该组电压向量U。 在电压幅值与相位检测模块中进行电压幅值、电压相位计算、分析、比较，对电压幅值采用 方差法进行数据处理，包括：
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[0050] CN 105158539 A ^ 4/丫贝
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[0053] 其中￥。(_、^)^_"为电压向量1]。的三相电压测量值中的第11个测量值的电压 幅值，V l3w、V_、￥_分别为三相电压η次测量值的电压幅值算数平均值；S。2值为判断当前 电压是否符合设定的电网电压平稳测量条件，S 2l3w、S\B)、S2_分别为S。2中对应分项；
[0054] 同样设定 S。2= S2〇(a)+S21