如何精确的计量分析并设计三相智能电表非线性负载？

随着我国智能电网的快步发展，智能电能表已大量安装。对于单相智能电表而言，主要应用于居民用电计量，目前产品绝大多数为2 .0级，有些要求较高的为1级，也即相对误差为2%或1%。而对于三相智能电表而言，主要应用于工业用电计量，目前产品绝大多数为1级和0 .5S级，有些要求较高的为0 .2S级，也即相对误差为1%、0 .5%或0 .2%。同时，由于应用于工业或农业排灌等非线性负载场合，因此对相位误差的要求也较高。因此，如何提高非线性负载时计量精度是智能电表设计的难点。

本发明针对以上问题，提供了一种提高计量芯片性能和提高非线性负载计量精度的三相智能电表非线性负载精确计量分析设计方法。

图为本发明的流程图

本发明的技术方案是：包括以下步骤:S1:参数设定，使得电压采样回路和电流采样回路处于计量芯片差分放大线性区;调整电压取样电路参数，使在120%Un的峰值在计量芯片的最大差动输入电压范围的60%-80%之内，选择电压取样电阻;调整电流取样电路参数，使Imax的峰值在计量芯片的最大差分电压范围的40%-60%之内，选择电流取样电阻;S2:确定相位误差产生的影响因素，包括电压回路产生的相移和电流回路产生的合成相移;S3:计算电压回路产生的相移;按照步骤S1中选择的电压取样电阻，选择电容，然后，依次计算电容容抗、阻抗和电压回路的分压比，从而得出电压回路产生的相移;S4:计算电流回路产生的合成相移;确定电流回路产生的合成相移的影响因素，包括电流互感器产生的相移、电流回路滤波电容产生的相移及放大采样、乘法运算产生的相移，通过三个相移相加得出合成相移;S41：计算电流互感器产生的相移;根据电流互感器的精度等级和额定电流的不同进行选取;S42：计算电流回路滤波电容产生的相移;依次计算电容容抗和电流回路的分压比，从而得出电流回路产生的相移;S43：计算放大采样、乘法运算产生的相移;在计量芯片的三对电流采样端，分别设置高通滤波器和相位校正网络;S5:计算综合相位误差;通过将步骤S3中的电压回路产生的相移和步骤S4中的电流回路产生的合成相移相加得出;S6:校正选择;通过S5中的综合相位误差，结合计量芯片的相位校正的寄存器，选择相应的电流互感器进行校正。

步骤S1和步骤S2之间还包括有功电能表对计量误差的判断步骤和无功电能表对计量误差的判断步骤。

本发明从三个方面对提高计量芯片的计量精度作分析判断，即：

        一、对计量芯片差分放大部分存在的非线性进行了分析;

        二、从理论上对非线性负载时计量精度偏低的原因进行了数学分析;

        三、对电能表存在相位误差的原因进行了分析。

其中，尤其涉及对计量芯片的放大采样环节产生相位误差作分析，通过分析相位误差产生的原因首先包含输入回路产生的误差，也就是说是由于电压输入回路和电流输入回路之间的相移不同造成的。因此，要提高电能表的相位误差性能，必须尽可能地将输入回路产生的相位误差降到最小，从而提高计量精度。