如何精確的計量分析并設計三相智能電表非線性負載？

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。對于單相智能電表而言，主要應用于居民用電計量，目前產(chǎn)品絕大多數(shù)為2 .0級，有些要求較高的為1級，也即相對誤差為2%或1%。而對于三相智能電表而言，主要應用于工業(yè)用電計量，目前產(chǎn)品絕大多數(shù)為1級和0 .5S級，有些要求較高的為0 .2S級，也即相對誤差為1%、0 .5%或0 .2%。同時，由于應用于工業(yè)或農(nóng)業(yè)排灌等非線性負載場合，因此對相位誤差的要求也較高。因此，如何提高非線性負載時計量精度是智能電表設計的難點。

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

圖為本發(fā)明的流程圖

本發(fā)明的技術方案是：包括以下步驟:S1:參數(shù)設定，使得電壓采樣回路和電流采樣回路處于計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的峰值在計量芯片的最大差動輸入電壓范圍的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、乘法運算產(chǎn)生的相移，通過三個相移相加得出合成相移;S41：計算電流互感器產(chǎn)生的相移;根據(jù)電流互感器的精度等級和額定電流的不同進行選取;S42：計算電流回路濾波電容產(chǎn)生的相移;依次計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：計算放大采樣、乘法運算產(chǎn)生的相移;在計量芯片的三對電流采樣端，分別設置高通濾波器和相位校正網(wǎng)絡;S5:計算綜合相位誤差;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，結合計量芯片的相位校正的寄存器，選擇相應的電流互感器進行校正。

步驟S1和步驟S2之間還包括有功電能表對計量誤差的判斷步驟和無功電能表對計量誤差的判斷步驟。

本發(fā)明從三個方面對提高計量芯片的計量精度作分析判斷，即：

? ? ? ? 一、對計量芯片差分放大部分存在的非線性進行了分析;

? ? ? ? 二、從理論上對非線性負載時計量精度偏低的原因進行了數(shù)學分析;

? ? ? ? 三、對電能表存在相位誤差的原因進行了分析。

其中，尤其涉及對計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，從而提高計量精度。