[发明专利]具有电表和外部电流传感器的电计量系统

说明书

本发明涉及的是电计量系统，尤其涉及的是具有多个电表的电计量系统。

一般的电计量系统包括多个电表，如感应式或电子式电度表，以测量各电能用户的用电量。每个电表一般都包括计量电路，用于对与电表相连接的电负载的电能消耗进行测量，并对与被测电能消耗相关的负载数据进行制表。一般电表的计量电路通常包括一个内部电流传感器，该内部电流传感器安装在电表外壳内部，用于检测提供给相连电负载的线电流并产生与线电流相关的输出信号。

例如，一般的感应电度表包括一个电流检测电路，其中传送电流的导线缠绕在铁芯上以形成电流线圈。线电流在铁芯中产生的磁通与相似的电压线圈产生的磁通综合作用，使电表表盘根据预定速率，即以和用户电能消耗率相关的速率转动，由此测量出相关连电负载的电能消耗。

在一些情况下，线电流的范围相当宽，例如从很小的线电流到相当大的线电流，如800A。这样，绕在铁芯上以测量相当大范围的线电流并产生相应比例输出的导线的尺寸就要大到不能允许的程度。在这些情况中，典型的作法是把电表和电表的内部电流检测装置与一个电流互感器结合在一起。具体地讲，电流互感器通常设置在载有线电流的传输线和电流检测电路之间并位于电表的外部。例如，在向三相负载提供电流的电计量系统中，电流互感器一般是与从电计量系统的开关装置到负载延伸的两条或多条母线条相连。

一般的电流互感器通常还包括一个铁芯，传输线电流的导线绕在该铁芯周围以形成电流线圈。在铁芯中产生的磁通本身又能够产生与提供给负载的线电流成比例的输出电流。由电表内部的电流传感器对输出电流进行检测并进一步按比例缩小，由此部分计算出相关连负载的电能消耗。因此，通过电流互感器与电表内部电流检测装置相结合，在线电流和内部电流传感器的输出信号之间可以形成相当较大变比，例如800：.002。

在具有电子式电量表例如电子电度表或其它电子计量装置的电计量系统中更加明显地需要大的电流变比。典型的电子电表量包括由General Electric Company of Somersworth，NewHampshire出售的GE Type EV^TM和Phase3^TM表。这些电子电量表通常都包括用于对各电能用电户所使用的电流和电压进行测量的集成电路。这些集成电路一般是Application Specific IntegratedCircuit(“ASIC”)，这种集成电路适合接收和测量小量值的信号，例如电流一般低于2mA，电压低于5伏特。这样，电流互感器与这种电子电量表内部的电流传感器结合在一起必须提供一个大的变比，以把相当大的，象800A这样的大电流按比例缩小到被集成电路所能接受的，相当小的，如2mA这样量值的输入信号。如上所述，适合接比例缩小线电流和提供所要求的变比的所需线圈匝数很快要大到不能允许的程度，而且成本高昂。

已出现许多种装入电表的电流传感器，以把线电流按比例缩小到电表所能测量的量值。例如，1980年1月8日授权给Wolf等人的4,182,982号美国专利和1985年1月8日授权给Milkovic的4,492,919号美国专利记载的电流传感器包括一个或多个主分路和一个并联的副分路，线电流在主分路和副分路之间的分流取决于各自的截面积。可以检测出由副分路通路传输所形成的电流以产生按比例缩小的输出信号。

此外，转让给本发明受让人并于1991年11月19日授权给Bullock的5,066,904号美国专利记载了一种同轴电流传感器。同轴电流传感器使线电流在同轴设置的两个导体之间进行分流。同轴电流传感器的中心导体穿过环形铁芯的孔并在环形铁芯中感应出磁势，通过磁势可以产生出按比例缩小的输出信号。

还是转让给本发明受让人，Coburn于1993年4月7日，序列号为08/043,903的美国专利申请记载了一种差分电流传感器。这种差分电流传感器把线电流按预定比例分成第一和第二部分并检测出这两部分之间的电流差。根据所检测到的电流差，可以产生按比例缩小的输出电流。

因此，本发明的一个目的是提供一种改进的用于测量相关连负载电能消耗的电计量系统。

本发明的另一个目的是提供一种简化的用于测量相连负载电能消耗的电计量系统，该系统比一般的电计量系统成本低。