[发明专利]电压测量

说明书

本发明涉及一种电压测量装置(470)。所述电压测量装置(470)包括被配置为第一和第二导体(206，208)之间电连接的电位衰减器，所述第一和第二导体电耦合到源(202)。所述电位衰减器包括彼此串联的第一阻抗(210)和基准阻抗装置(472)。所述基准阻抗装置具有以已知方式改变的电特性。所述电压测量装置(470)进一步包括处理装置(220，406)，被配置以从基准阻抗装置(472)获取至少一个信号，所述至少一个信号反映电特性以已知方式的变化；并依赖其中所述电特性变化已知的方式和所述至少一个信号而确定第一和第二导体(206，208)之间的电压。电压测量装置也被配置使得偏置电压施加到基准阻抗装置(472)。

技术领域

本发明涉及一种电压测量装置和测量电压的方法，特别地但不排他地，用于在电力消耗电路和发电电路中测量线电压。本发明还涉及装置，诸如发电、输电、配电和消费装置，其包括这样的电压测量装置或可操作以根据这样的方法来测量电压。特别地但不排他地，结合电压测量电流，以提供用于确定至少一个功率度量。

背景技术

机电式电表已经长时间用于测量由住宅，商业和电动系统所消耗的电力。最常用类型的机电仪表是感应电度表。感应电度表包括可旋转的金属圆盘，其与功率消耗成比例的速度旋转，并从而提供电力消耗的量度。可旋转的金属圆盘由两个线圈致动：第一线圈，其串联设置电流发送导体，使得线圈产生正比于电流发送的磁通量；以及第二线圈，平行于其上电流输送的导体布置，使得所述线圈产生正比于线电压的磁通量。滞后线圈用于以90度延迟第二线电压测量线圈的场，由此功率测量是基于相位电流和线电压信号的乘积。

最近，电子仪表相继出现。该电子电表通过在LCD或LED显示屏上显示用电量而利用电子技术的优势，并提供到偏远地区的测量的传输。该电子仪表也提供更复杂或广泛形式的策略，包括高峰期和非高峰期的最大需求、电力因素、所使用的反映电力和消耗。因为线电压通常比可以通过电子仪表的低电压电路安全或方便测量的最大信号大许多倍，电阻分压器是感测线电压最常使用的装置。电阻分压器被布置在平行于电流输送导体，并可操作以分压器比因素降低将被测量的电压。分压器比率可相当大。例如大约2000∶1的电位分压比是必需的，以在最坏的情况下减少240V+/-20％的RMS电源电压到＜0.5V峰-峰值的信号，这是可以被接地参考分频器典型地处理的电压，而没有存在于电压测量链的输入的保护结构的畸变。

某些应用(诸如，电力消耗和产生的计量)需要在延长的时间周期以高精度测量。例如，在北美，ANSI C12.20标准为类0.5消耗仪表规定±0.5％的精度并为类消费仪表0.2％规定±0.2。适用于欧洲和其他地区的标准(诸如，IEC 62053)指定类似的精度要求。因此，分压器比率和随后的电压测量链的精度需已知并且具有足够的稳定性，以满足电力测量应用的精度要求。精确的线电压测量通常取决于所使用的具有良好的温度系数和已知值的组件。缺乏精度分压器的比率或电压测量链增益的传递函数的错误将导致线电压的测量误差。为了这个原因这是正常的，当分压器和读出电子设备结合起来使得涉及线电压测量值的实际组合的因素(其很大程度上由分压器和电压测量电路确定)可以存储和并用于以后的测量，以获得所需的精度。

如果在测量装置及其定位的准确性外的使用中没有降低，构成分压器和电压测量链的组件都需要在工作寿命和环境条件下不显著变化。在分压器中使用的组件可受到各种外部应力，由于静电、浪涌和过电压条件等，并可在正常操作中消耗不同瓦数。外应力和不同瓦数的消耗可导致潜在的分压比的变化。因此，在本申请中常规使用高度指定的组件。

分压器也用于DC应用用于电压测量，其中将被测量的电压在可由所述电压测量链电压范围安全或方便地处理的范围之外。例如，可以在电池监控采用DC直流电压测量。

高精度功率计算也需要线电压和电流测量的准确和稳定的相对相位和频率响应，以精确地确定有功和无功功率、有功和无功功率之间的差异、功率因数和谐波含量。