Счетчики энергии на основе шунта

Счетчики энергии на основе шунта

                       
Обновлять:2023-05-17
Резюме: в счетчик электроэнергии , многие счетчики используют шунты в качестве датч...
в счетчик электроэнергии , многие счетчики используют шунты в качестве датчиков тока. В основном это связано с тем, что они стоят меньше, чем другие типы датчиков тока, и обеспечивают магнитную устойчивость, что делает их хорошим выбором для однофазных счетчиков. Однако этот подход, основанный на шунтах, также сопряжен с некоторыми проблемами, включая необходимость изоляции каждого шунта от сердечника счетчика и проблемы с нагревом, вызванные шунтами.
Измерение на основе шунта требует двух важных характеристик: полной изоляции между шунтом и сердечником счетчика и когерентных выходов АЦП для обнаружения одинаковых фазных токов на всех фазах. К счастью, эти требования удовлетворяются в новом семействе аналого-цифровых преобразователей (АЦП) от Analog Devices.
Новые устройства ADS131M04 представляют собой многоканальные 24-разрядные дельта-сигма АЦП 2-го порядка с одновременной выборкой, которые имеют встроенные функции калибровки и широкий динамический диапазон. Эти АЦП идеально подходят для приложений измерения энергии, которым требуется высокая точность и низкое энергопотребление.
Изоляция между шунтом и счетчиком достигается с помощью простого резистивного делителя напряжения (R32-R48). Делитель выполнен по схеме параллельных полос с шунтом с одной стороны, АЦП с другой и землей между ними. АЦП должны быть изолированы от цепи, чтобы избежать синфазного напряжения, которое может повредить аналого-цифровой преобразователь (АЦП) измерителя.
Для решения этой проблемы между АЦП и делителем добавлен разделительный усилитель. Этот усилитель может снизить синфазное напряжение до приемлемого уровня.
Другой способ обеспечить изоляцию — вставить шунт в заземленный провод вместо незаземленного. Это устраняет синфазное напряжение от шунта и предотвращает повреждение АЦП или внутренних схем прибора.
Измерение на основе шунта также требует точного АЦП для обнаружения низких выходных напряжений, создаваемых шунтами при малых токах. Это особенно верно для счетчиков на основе шунта, используемых в жилых помещениях, которые привязаны к сети. Если счетчик на основе шунта не откалиброван должным образом, он может считывать сильноточную низковольтную цепь как сильноточную и низковольтную, что приведет к неточному выставлению счетов для потребителей коммунальных услуг.
Кроме того, систему измерения на основе шунта можно было взломать, поместив на шунт магнитное устройство, чтобы парализовать его работу. Это магнитное вмешательство может повлиять на ТТ, который используется для измерения линейного тока, что приведет к ложным показаниям счетчика и краже электроэнергии.
У поврежденного счетчика также могут быть удалены среднеквадратичное значение напряжения и активной мощности. Такое вмешательство будет трудно обнаружить, поскольку среднеквадратичное значение напряжения и активной мощности не измеряются. Тем не менее, наличие шунта и CT по-прежнему указывает на то, что произошло вмешательство.
В конструкции предусмотрен источник питания переменного/постоянного тока, который можно активировать для перехода в режим определения тока при отсутствии среднеквадратичного значения напряжения или активной мощности. Затем измеритель может быть запущен для выхода из этого режима определения тока, когда питание переменного тока восстановится до нормального уровня.