[发明专利]一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表

权利要求书

1.一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表，其特征在于：包括三相电压信号取样电路（1）、三相电流信号取样电路（2）、信号隔离电路（3），采样部分CPU（4），人机界面CPU（5），显示单元（6），键盘单元（7），误差计算器（8）、被检表脉冲输入电路（9）、标准表脉冲输出电路（10），所述三相电压信号取样电路（1）、三相电流信号取样电路（2）分别经过信号隔离电路（3）与采样部分CPU（4）的输入端相连，三相电压信号和三相电流信号分别输入到三相电压信号取样电路（1）、三相电流信号取样电路（2）中，所述三相电流信号取样电路（2）包括有源补偿电流互感器和程控运放电路，有源补偿电流互感器包括一次绕组N、二次绕组N1和N2、补偿绕组N3和励磁绕组N4，所述一次绕组N与电流输入端子相连，二次绕组N1和N2通过继电器切换连接有采样电阻R，取样信号输入程控运放电路，补偿绕组N3与励磁绕组N4之间连接有一个补偿电路，所述采样部分CPU（4）的输出端分别与误差计算器（8）、标准表脉冲输出电路（10）相连，所述人机界面CPU（5）、误差计算器（8）通过过串口转RS-485通信线与采样部分CPU（4）连接，所述人机界面CPU（5）与显示单元（6），键盘单元（7）相连，所述被检表脉冲输入电路（9）的输出端与误差计算器（8）相连。

2.如权利要求1所述的一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表，其特征在于：所述三相电压信号取样电路（1）包括电阻分压电路、程控运放电路、ADC转换电路和ADC基准电压电路，分压后的信号通过程控运放电路实现信号的放大，以适应ADC输入信号的满量程输入。

3.如权利要求2所述的一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表，其特征在于：所述三相电流信号取样电路（2）还包括ADC转换电路和ADC基准电压电路。

4.如权利要求3所述的一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表，其特征在于：所述三相电压信号取样电路（1）的电阻、三相电流信号取样电路（2）的采样电阻R均采用VISHAY 公司生产的低温漂箔电阻，温度系数为0.05ppm/℃，ADC转换电路采用18位AD转换芯片AD7634，数据宽度为18-bit；ADC基准电压电路选用温漂极低的LM399H，温漂参数为0.5ppm /℃。

5.如权利要求1所述的一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表，其特征在于：所述二次绕组N1的匝数为200、N2的匝数为1800。

6.如权利要求1所述的一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表，其特征在于：所述信号隔离电路（3）用于减少模拟电路与数字电路之间的信号干扰，三相电压、三相电流的输入电路均使用单独的电源进行工作，以减少相与相之间的信号干扰。

7.如权利要求1所述的一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表，其特征在于：所述采样部分CPU（4）具有单精度浮点运算单元，用以缩短离散傅里叶变换时的运算时间。

8.如权利要求1所述的一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表，其特征在于：三相电压信号和三相电流信号输入到三相电压信号取样电路（1）、三相电流信号取样电路（2）中，采样部分CPU（4）根据捕获到的输入信号频率和一个周波的采样点数发生采样时序脉冲来控制ADC转换速率；采样部分CPU（4）根据采样时序，在外部中断程序里读取三路电压和三路电流的采样点数据，分别存到六个数组中；在主循环程序里，用六个数组中的数据来分别计算电压、电流、有功功率、无功功率、相位。

9.如权利要求8所述的一种具有谐波测量的高准确度三相标准电能表，其特征在于：该高准确度三相标准表对谐波电能表进行谐波分析的方法为：把采样到的波形点进行离散傅里叶变换，计算得到该波形信号基波和各次谐波的有效值RMS和相位Phase；根据计算得到的电压谐波有效值和相位、电流谐波有效值和相位计算谐波有功功率和无功功率；计算公式如下：

有功功率有效值

无功功率有效值，

该高准确度三相标准表将功率转化为标准电能脉冲通过标准表脉冲输出电路（10）输出，作为被检电能表的检定标准；该高准确度三相标准表通过误差计算器（8）计算被检电能表的电能误差，可完成对谐波电能表的基波电能、谐波电能的检定。