一種電能計量回路高精度數據同步采樣裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種計量回路高精度采樣裝置，特別是一種用于變電站計量二次回路電壓、電流數據的高精度采樣。
【背景技術】
[0002]關口電能計量裝置是供用電雙方貿易結算的計量設備，由于重要關口交易的電量很大，因此關口電能計量裝置的運行誤差顯得尤為重要。按照行業標準DL/T448--2000《電能計量技術管理規范》的要求，發電上網、跨區域輸電、跨省輸電、大用戶等重要關口計量點安裝的貿易結算用電能表至少每3個月現場檢驗I次。且現場檢驗設備精度必須要比現場計量裝置的精度高出2個等級。重要關口電能表的精度為0.2S，因此現場檢驗設備精度必須高于0.05級，目前的采樣裝置及方法無法完全達到該精度要求。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的就是提供一種電能計量回路高精度數據同步采樣裝置，它可以實現高精度數據同步采樣。
[0004]本實用新型的該目的是通過這樣的技術方案實現的，它包括有電壓變換互感器、電流變換互感器、第一濾波器、第二濾波器、第一 A/D轉換器、第二 A/D轉換器、處理模塊和恒溫晶振，電壓變換器通過第一濾波器與第一 A/D轉換器電連接，第一 A/D轉換器與處理模塊電連接，電流變換互感器通過第二濾波器與第二 A/D轉換器電連接，第二 A/D轉換器與與處理模塊電連接，恒溫晶振與處理模塊電連接。
[0005]進一步，電壓變換互感器采用零磁通互感器，額定一次電壓57.7V?500V，負載電阻>20kQ ,變比為100V:2.5V或57.7V:2.5V，精度等級大于等于0.005級。
[0006]進一步，電流變換互感器采用閉合式互感器，串聯接入待測原電流二次回路，額定一次電流:1A、5A，負載電阻:50 Ω，變比為5A: 5mA，精度等級大于等于0.005級。
[0007]進一步，第一濾波器和第二濾波器采用截止頻率為5kHz的RC低通濾波器、差分電路和電位調整電路。
[0008]進一步，第一A/D轉換器和第二A/D轉換器選用24位高速芯片，轉換速率為2001^?8，8卩5微秒，輸入電平±5￥，信噪比92(^，錯碼率±11^8，量化誤差為2.5￥/224，8口1.5x10—7，A/D轉換器的總體誤差小于等于0.002%。
[0009]進一步，恒溫晶振的技術指標為:
[0010]短期穩定性優于±1x10 一8
[0011]輸出準確度±8x10—7
[0012]8 小時變差 ±5x10—8
[0013]開機預熱時間30分鐘。
[0014]由于采用了上述技術方案，本實用新型具有如下的優點:
[0015]本實用新型通過信號電壓變換互感器、電流變換互感器將傳統互感器輸出的100V/57.7V電壓信號、5A/1A電流信號轉換成滿足A/D采樣要求的電壓信號，經過濾波器將高頻干擾信號進行過濾，再通過A/D轉換器將其轉換成數字信號，并最終通過串行方式發送到處理單元。影響采樣精度的有電流變換器:0.005%;電壓變換器:0.005% ; A/D轉換器:0.002 時鐘誤差:0.002 基準誤差和其他不確定誤差:0.005 %，滿足對關口計量點二次回路電壓和電流的高精度采樣，加上數字化電能表校驗儀，可以實現對關口電能表的校驗功能。
[0016]本實用新型的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其他優點可以通過下面的說明書和權利要求書來實現和獲得。
【附圖說明】
[0017]本實用新型的【附圖說明】如下。
[0018]圖1為本實用新型的結構不意圖；
[0019]圖2為本實用新型的使用狀態示意圖；
[0020]圖3為電壓互感器工作原理圖；
[0021]圖4為電流互感器工作原理圖；
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
[0023]本實用新型所述裝置安裝于計量點的電表屏柜背面，對計量二次回路的電壓和電流做高精度采樣，計量屏柜附近放置數字化電能表校驗儀，接入高精度采樣裝置的數字化電壓電流信號和電能表的脈沖信號，實現電能表的校驗功能。
[0024]一種電能計量回路高精度數據同步采樣裝置，由電壓變換互感器、電流變換互感器、第一濾波器、第二濾波器、第一 A/D轉換器、第二 A/D轉換器、恒溫晶振和處理模塊組成。其基本工作原理是通過電壓變換互感器和電流變換互感器將傳統互感器輸出的100V/57.7V電壓信號、5A/1A電流信號轉換成滿足A/D采樣要求的電壓信號，經過第一和第二濾波器將高頻干擾信號進行過濾，再通過第一和第二 A/D轉換器將其轉換成數字信號，并最終通過串行方式發送到處理單元。恒溫晶振給A/D轉換器提供一個高精度的采樣時鐘。
[0025]電壓變換互感器，將傳統互感器輸出的100V/57.7V電壓信號轉換成滿足A/D采樣要求的電壓信號，實現高精度轉換。采用電壓互感器變換電路進行轉換。選用定制的零磁通互感器，額定一次電壓:57.7?500V，負載電阻:> 20k Ω，變比為100V: 2.5V或57.7V:2.5V，精度等級可做到0.005級。
[0026]電流變換互感器，將傳統互感器輸出的5A/1A電流信號轉換成滿足A/D采樣要求的電壓信號，實現高精度轉換。采用電流互感器變換電路進行轉換，選用閉合式互感器，需串聯接入原電流二次回路，額定一次電流:1A、5A，負載電阻:50 Ω，變比為5A: 5mA，精度等級可做到0.005級。有些標準表電壓和電流信號采用電阻取樣，電路設計容易實現，但是受金屬材料特性的影響，經過長期大電流和高溫工作后，電阻阻值會逐漸發生變化，使得電阻取樣的長期變差出現一種增大的趨勢，而互感器采樣的優勢是在線性區工作長期穩定性有保證。
[0027]第一濾波器和第二濾波器，考慮到64次諧波參數的測試，目標帶寬為45Hz-
3.2kHz，目標信號在進入第一和第二A/D轉換器之前需要進行低通濾波處理。其作用是濾除掉高頻干擾信號，防止混疊效應。采用硬件低通濾波器實現，使用一個截止頻率為5kHz的RC濾波器。混疊是所有采樣系統都存在的一種缺陷，混疊是指A/D輸入信號中的頻率成分出現在頻率低于采樣速率一半的采樣信號中。高于采樣頻率512kHz—半的頻率成分被鏡像或折回到512kHz以下。所有框架的A/D都會出現這種情況。只有采樣頻率2MHz附近的頻率移動到目標計量頻段45Hz至3.2kHz中.為了衰減高頻噪聲并防止目標頻段出現失真，必須引入低通濾波器。對于傳統電流互感器，使用一個截止頻率為5kHz的RC濾波器，從而在采樣頻率為2MHz時獲得足夠高的衰減。該濾波器的衰減性能為20dB/十倍頻程，足以消除傳統電流互感器的混置效應。
[0028]第一A/D轉換器和第二 A/D轉換器，A/D轉換器的設計是該方案非常關鍵的一步，它直接影響采集的穩定性、線性度和噪聲水平。在使用A/D轉換器時，為了得到較高的精度，應該采用合適的采樣頻率，同時，I個周期內采樣點的分布應該是平均的。A/D轉換的實質是比較模擬電壓與基準電壓的大小，然后確定比較位。只有這樣A/D轉換器轉換結果產生的誤差才會小。
[0029]第一A/D轉換器和第二A/D轉換器選用了24位高速芯片，其技術指標是:轉換速率為200ksps，即5微秒，輸入電平±5V，信噪比92dB，錯碼