电能表的制作方法

专利名称：电能表的制作方法
技术领域：
本发明涉及配置为计量负载等中的电力消耗的电能表 (watt-hour meter )。
背景技术：
电能表已经被广泛地用于计量家庭、企业办公室或工厂内的电力 消耗。日本专利申请待审公开2004-226094公开了一种电能表，其 具有配置为计量负载电力消耗的检测器；配置为将由检测器所检测 的数据编辑为计量值的控制器；配置为示出由控制器所编辑的计量值 的显示器。在多种情况下，可以通过无线通信等执行检测器和控制器 之间的数据il/f言。

发明内容
在上迷的常规电能表中，当数据被从检测器发送到控制器时，外 部干扰可能破坏关于负栽中电力消耗的数据。尤其是，在检测器和控 制器被分开地构造为位于不同位置处的不同装置的情况下，通过诸如
红外通信这样的光通信、孩i弱电波(weak electric wave )所使用的无 线电通信、声通信、磁信号通信等执行它们之间的数据通信。然而， 关于上述数据的信号可能经常被外部干扰，诸如浪涌电压、强电场等 破坏。另外，意欲非法使用电能的人可能制造不正确的信号。结果， 不正确的信号故意干扰电能表，并且数据可能被该干扰破坏。常规电能表在控制器中不具有用于恢复从检测器所接收的数据 的设备。因此，存在这样的问题，即当外部噪声被混入上述信号中时， 计量值包括不必要的误差。
为了解决上述问题而做出本发明。本发明的一个目的是提供一种 电能表，其中当外部噪声或不希望的信号被混入从检测器发送到控制 器的关于数据的信号中时，该电能表能够通过恢复关于数据的信号而 减小计量值中的误差。
本发明的一个方面是一种电能表，包括配置为检测流到负载的 电流，并检测施加在负载中的电压的检测器；配置为将检测到的电流 和电压转换为数值数据的数字化部分，该数值数据作为信息序列信 号；配置为将信息序列信号转换为包括纠错码的码序列信号的编码 器；配置为检测并校正了码序列信号中的错误地将码序列信号反向转 换为信息序列信号的解码器；和配置为根据解码器反向转换的信息序 列信号计算关于电力消耗的数据的功率计算部分。
根据本发明，可以提供一种电能表，其中如果外部噪声或不希望 的信号被混入从检测器发送到控制器的关于数据的信号中，则该电能 表能够通过恢复关于数据的信号而减小计量值中的误差。


图l是根据本发明第一实施例的电能表的方框图2是示出delta-sigma调制器的方框图3是示出delta调制器的方框图4是根据本发明第二实施例的电能表的方框图5是根据本发明第三实施例的电能表的方框图；和
图6是根据本发明第四实施例的电能表的方框图。
具体实施例方式
下面解释根据本发明的实施例。 (第一实施例)
6参考图1解释本发明的第 一 实施例。根据第 一 实施例的电能表被
用于单相三线系统中。如图1所示，电能表的电能表主体IOO具有端 子部分101、电流-电压测量部分102和处理部分120。
端子部分101具有连接到配电线(未示出)的端子1S、 2S、 3S、 1L、 2L和3L。端子1S、 2S和3S连接到从供电设施接收电能的配电 线。端子1L、 2L和3L连接到向家庭等提供电能的配电线。在端子 部分IOI中，导电部分(未示出)被安装到固定部分(未示出)。导 电部分由金属，诸如黄铜、铜等制成。固定部分主要由具有良好绝缘 特性的材料，诸如酚^树脂(phenol resin) , PBT树脂(聚对苯二 甲酸丁二醇酯polybutylene terephthalate )等制成。
电流-电压测量部分102具有电流检测器103、 104;电压检 测器105、 106;调制器107、 108、 109、 110;数字化部分112、 113、 114、 115;和编码器116、 117、 118、 119。电流-电压测量部分102 测量消费者所消耗的电流和电压，并且输出关于所测量的电流和电压 的信号。详细的配置如下所述。
电流检测器103、 104分别包括电流互感器、霍尔元件、分流电 阻器或类似部件，其检测电流，转换为幅值与所检测的电流成正比的 低电平电压信号，并输出低电平信号。电流检测器103检测在端子1S 与端子1L之间流动的电流(此后称为1侧电流A1)。电流检测器104 检测在端子3S和端子3L之间流动的电流(此后称为3侧电流A3)。
电压检测器105、 106分别包括电压互感器、诸如衰减器的分压 器、或类似部件，其检测电压，转换为幅值与所检测的电压成正比的 低电平电压信号，并且输出低电平信号。电压检测器105检测端子1S 和端子2S之间的电压(此后称为l侧电压VI)。电压检测器106检 测端子3S和端子2S之间的电压(此后称为3侧电压V3)。
调制器107、 108分别包括模数转换器或类似部件，其调制电流 检测器103和104所检测的电流(即，1侧电流Al或3侧电流A3 )， 并且输出作为数字数据的调制电流。例如，模数转换器是l位模数转 换器。调制器107对1侧电流调制，并输出作为数字数据(例如，1位数字数据)的调制电流。调制器108对3侧电流调制，并且输出作 为数字数据(例如，l位数字数据)的调制电流。
调制器109、 110分别包括模数转换器或类似部件，其调制电压 检测器105和106所检测的电压(即，1侧电压VI和3侧电压V3)， 并且输出作为数字数据的调制电压。该模数转换器例如是1位模数转 换器。调制器109对l侧电压调制，并且输出作为数字数据(例如， l位数字数据)的调制电压。调制器110对3侧电压调制，并且输出 作为数字数据(例如，l位数字数据)的调制电压。
定时电路lll包括计数器或类似部件，并且以预定周期(例如， 每l微秒)向调制器107、 108、 109和IIO输出脉冲信号(定时信号)。 通过脉冲信号确定调制器107、 108、 109和110中调制的起始定时。
以下解释使用i位模数转换器的调制器107、 108、 109和110 的详细配置。
图2示出了作为调制器107的delta-sigma调制器，其中 delta-sigma调制器是1位模数转换器的一个例子。delta-sigma调制 器包括积分器201、比较器202和延迟电路(采样保持电路)203。 delta-sigma调制器通过将输入信号与预定阈值进行比较而输出高电 平信号(对应于"+l")或低电平信号(对应于"-r，)。调制器108、 109和110也具有与调制器107相同的配置。
图3示出了作为调制器107的delta调制器，其中delta调制器 是l位模数转换器的另一个例子。delta调制器包括比较器301、延迟 电路(釆样保持电路)302和积分器303。 detla调制器通过将输入信 号与预定阈值进行比较而输出高电平信号(对应于"+l")或低电平信 号(对应于"-l")。调制器108、 109和IIO也具有与调制器107相同 的配置。
作为调制器107、 108、 109和110的另一配置，它们可以由脉宽 调制电路(未示出)构成。
数字化部分112、 113、 114和115分别包括基于从调制器107、 108、 109和IIO输出的数字数据(例如，l位数字数据)生成具有多个位的数字数据(例如，16位数字数据)作为信息序列信号的计数器 电路。数字化部分112基于从调制器107输出的数字数据生成关于1 侧电流Al的数字数据。数字化部分113基于从调制器108输出的数 字数据生成关于3侧电流A3的数字数据。数字化部分114基于从调 制器109输出的数字数据生成关于1侧电压VI的数字数据。数字化 部分115基于从调制器110输出的数字数据生成关于3侧电压V3的 数字数据。
编码器116、 117、 118和119分别将从数字化部分112、 113、 114和115输出的数字数据转换为里德-索罗门(Reed - solomon )码 或在维特比(Viterbi)解码中所使用的巻积码等。编码器116将从数 字化部分112输出的关于1侧电流Al的信息序列信号转换为码序列 信号。编码器117将从数字化部分113输出的关于3侧电流A3的信 息序列信号转换为码序列信号。编码器118将从数字化部分114输出 的关于1侧电压VI的信息序列信号转换为码序列信号。编码器119 将从数字化部分115输出的关于3侧电压V3的信息序列信号转换为 码序列信号。
处理部分120计算消费者的消耗数据，并且通过显示或类似方式 来输出消耗数据。此处，消耗数据的含义是关于消费者的电力消耗的 数据，诸如不同时段的电力消耗、负载中的总电力消耗等。
处理部分120具有解码器121、 122、 123和124;功率计算部 分125;控制器126;存储器127;显示部分128;和通信部分129。 处理部分120可以被与电流-电压测量部分102构造在一个单元中， 或者可以作为不同的单元远离电流-电压测量部分102定位。处理部 分120的详细配置如下所述。
解码器121、 122、 123和124对被转换为里德-索罗门码或在维 特比解码中所使用的巻积码的信号进行反向转换。
具体地，解码器121从编码器116接收关于1侧电流Al的码序 列信号。解码器121将码序列信号转换为信息序列信号，其中检测并 校正了码序列信号中的错误。解码器122从编码器117接收关于3侧电流A3的码序列信号。解码器122将码序列信号转换为信息序列信 号，其中检测并校正了码序列信号中的错误。解码器123从编码器118 接收关于1侧电压VI的码序列信号。解码器123将码序列信号转换 为信息序列信号，其中检测并校正了码序列信号中的错误。解码器124 从编码器119接收关于3侧电压V3的码序列信号。解码器124将码 序列信号转换为信息序列信号，其中检测并校正了码序列信号中的错 误。
功率计算部分125包括数字乘法器电路、数字信号处理器(DSP) 等。功率计算部分125执行以下处理将关于1侧电流Al的信息序 列信号乘以关于1侧电压VI的信息序列信号；将关于3侧电流A3 的信息序列信号乘以关于3侧电压V3的信息序列信号；计算通过上 述乘法所获得的两个值的和；将所述和转换为与消费者的电力消耗成 正比的数字数据(即，对应于A1.V1十A3'V3的值)；并且输出该数 字数据。
控制器126具有微计算器或类似部件，其利用从功率计算部分 125输出的数字数据(对应于A1.V1+ A3.V3的值)而产生并存储消 耗数据，并且控制消耗数据的显示。
存储器127是诸如RAM这样的半导体存储器，并且存储消耗数据。
显示部分128包括显示器，诸如LCD (液晶显示器)等。显示 部分128在控制器126的控制下显示消耗数据。
通信部分129包括接口电路，诸如无线电波发射和接收电路、电 流回路等。通信部分129在控制器126的控制下与外部通信。
接下来参考图1解释实施例的操作。电流-电压测量部分102 可与处理部分120构造在一个单元内，或者可作为不同单元而远离处 理部分120定位。
电流检测器103检测1侧电流Al并且将其转换为与消费者所使 用的1侧电流Al成正比的低电平电压信号，并且输出低电平电压信 号。电流检测器103总是向调制器107输出关于1侧电流Al的低电
10平电压信号。
电压检测器105检测1側电压VI并且将其转换为与消费者所使 用的1侧电压VI成正比的低电平电压信号，并且输出低电平电压信 号。电压检测器105总是向调制器109输出关于1侧电压VI的低电 平电压信号。
调制器107以delta-sigma调制对从电流检测器103所输出的^氐 电平电压信号进行调制，并且输出作为1位数字数据的调制电压信号。 基于来自定时电路lll的定时信号，以预定周期(例如每l微秒)执 行delta-sigma调制。注意，调制器107可以执行delta调制或脉宽调 制。
调制器109以delta-sigma调制对从电压检测器105输出的低电 平电压信号进行调制，并且输出作为l位数字数据的调制电压信号。 基于来自定时电路lll的定时信号，以预定周期(例如每l微秒)执 行delta-sigma调制。注意，调制器109可以执行delta调制或脉宽调 制。
数字化部分112基于从调制器107输出的1位数字数据，生成关 于1侧电流A1的具有多个位的数字数据(例如，16位数字数据)。
数字化部分114基于从调制器109输出的l位数字数据，生成关 于1侧电压V1的具有多个位的数字数据(例如，16位数字数据)。
编码器116利用里德-索罗门码或在维特比解码中所使用的巻积 码等，将从数字化部分112输出的作为关于l侧电流Al的数字数据 的信息序列信号转换为码序列信号。此后，编码器116向解码器121 输出信息序列信号。通过印刷电路板上的布线、双绞线缆、光缆、光 传输、无线通信、电磁感应等中任意一种实现编码器116和解码器121 之间的信号传输。
编码器118利用里德-索罗门码或在维特比解码中所使用的巻积 码等，将从数字化部分114输出的作为关于l侧电压VI的数字数据 的信息序列信号转换为码序列信号。此后，编码器118向解码器123 输出信息序列信号。通过印刷电路板上的布线、双绞线缆、光缆、光传输、无线通信、电磁感应等中任意一种实现编码器118和解码器123 之间的信号传输。
解码器121接收从编码器116发送的关于1侧电流Al的码序列 信号，并且检测其中的错误。当在错误检测中确定码序列信号具有不 超过解码器121的纠错能力的错误时，解码器121将码序列信号反向 转换为信息序列信号，其中校正了码序列信号中的码序列；并且将信 息序列信号输出到功率计算部分125。当在错误检测中确定码序列信 号具有超过解码器121的纠错能力的错误时，解码器121请求编码器 116重新发送码序列信号。解码器121再次接收码序列信号，将码序 列信号反向转换为信息序列信号，其中校正了码序列信号中的码序 列；并且将信息序列信号输出到功率计算部分125。
当确定码序列信号具有超过解码器121的纠错能力的错误时，解 码器121可被设置为既不请求编码器116重新发送码序列信号，也不 将码序列信号反向转换为信息序列信号。可替换地，当确定码序列信 号具有不超过解码器121的纠错能力的错误，并且码序列信号具有超 过预定阈值的错误时，解码器121可被设置为不将码序列信号反向转 换为信息序列信号。
当解码器121不将码序列信号反向转换为信息序列信号时，解码 器121向功率计算部分125输出信号，该信号表示解码器121不向功 率计算部分125发送信息序列信号。在该情况下，功率计算部分125 例如通过计算接收到表示解码器121不向功率计算部分125发送信息 序列信号的信号之前和之后的信息信号的平均值，来补偿信息序列信 号的缺失。
解码器123接收从编码器118发送的关于1侧电压VI的码序列 信号，并且检测其中的错误。当在错误检测中确定码序列信号具有不 超过解码器123的纠错能力的错误时，解码器123将码序列信号反向 转换为信息序列信号，其中校正了码序列信号中的码序列；并且将信 息序列信号输出到功率计算部分125。当在错误检测中确定码序列信 号具有超过解码器123的纠错能力的错误时，解码器123请求编码器118重新发送码序列信号。解码器123再次接收码序列信号，将码序 列信号反向转换为信息序列信号，其中校正了码序列信号中的码序 列；并且将信息序列信号输出到功率计算部分125。
当确定码序列信号具有超过解码器123的纠错能力的错误时，解 码器123可被设置为既不请求编码器118重新发送码序列信号，也不 将码序列信号反向转换为信息序列信号。可替换地，当确定码序列信 号具有不超过解码器123的纠错能力的错误，并且码序列信号具有超 过预定阈值的错误时，解码器123可被设置为不将码序列信号反向转 换为信息序列信号。
当解码器123不将码序列信号反向转换为信息序列信号时，解码 器123向功率计算部分125输出信号，该信号表示解码器123不向功 率计算部分125发送信息序列信号。在该情况下，功率计算部分125 例如通过计算接收到表示解码器123不向功率计算部分125发送信息 序列信号的信号之前和之后的信息信号的平均值，来补偿信息序列信 号的缺失。
电流检测器104检测3侧电流A3,将其转换为与检测到的电流 成正比的低电平电压信号，并且输出低电平电压信号。电流检测器104 总是向调制器108输出关于3侧电流A3的低电平电压信号。
电压检测器106检测3侧电压V3,将其转换为与检测到的电压 成正比的低电平电压信号，并且输出低电平电压信号。电压检测器106 总是向调制器IIO输出关于3侧电压V3的低电平电压信号。
调制器108通过delta-sigma调制对从电流检测器104输出的低 电平电压信号进行调制，并且输出作为1位数字数据的调制电压信号。 基于来自定时电路lll的定时信号，以预定周期(例如每l微秒)执 行delta-sigma调制。注意，调制器108可以执行delta调制或脉宽调 制。
调制器110以delta-sigma调制对从电压检测器106输出的低电 平电压信号进行调制，并且输出作为l位数字数据的调制电压信号。 基于来自定时电路lll的定时信号，以预定周期(例如每l微秒)执行delta-sigma调制。注意，调制器110可以执行delta调制或脉宽调 制。
数字化部分113基于从调制器108输出的1位数字数据，生成关 于3侧电流A3的具有多个位的数字数据(例如，16位数字数据)。
数字化部分115基于从调制器110输出的1位数字数据，生成关 于3侧电压V3的具有多个位的数字数据(例如，16位数字数据)。
编码器117利用里德-索罗门码或在维特比解码中使用的巻积码 等，将从数字化部分112输出的作为关于3侧电流A3的数字数据的 信息序列信号转换为码序列信号。此后，编码器117向解码器122输 出信息序列信号。通过印刷电路板上的布线、双绞线缆、光缆、光传 输、无线通信、电磁感应等中任意一种实现编码器117和解码器122 之间的信号传输。
编码器119使用里德-索罗门码或在维特比解码中使用的巻积码 等，将从数字化部分115输出的作为关于3侧电压V3的数字数据的 信息序列信号转换为码序列信号。此后，编码器119向解码器124输 出信息序列信号。通过印刷电路板上的布线、双绞线缆、光缆、光传 输、无线通信、电磁感应等中任意一种实现编码器119和解码器124 之间的信号传输。
解码器122接收从编码器117发送的关于3侧电流A3的码序列 信号，并且检测其中的错误。当在错误检测中确定码序列信号具有不 超过解码器122的纠错能力的错误时，解码器122将码序列信号反向 转换为信息序列信号，其中校正了码序列信号中的码序列；并且将信 息序列信号输出到功率计算部分125。当在错误检测中确定码序列信 号具有超过解码器122的纠错能力的错误时，解码器122请求编码器 117重新发送码序列信号。解码器122再次接收码序列信号；将码序 列信号反向转换为信息序列信号，其中校正了码序列信号中的码序 列；并且将信息序列信号输出到功率计算部分125。
当确定码序列信号具有超过解码器122的纠错能力的错误时，解 码器122可被设置为既不请求编码器117重新发送码序列信号，也不将码序列信号反向转换为信息序列信号。可替换地，当确定码序列信
号具有不超过解码器122的纠错能力的错误，并且码序列信号具有超 过预定阈值的错误时，解码器122可被设置为不将码序列信号反向转 换为信息序列信号。
当解码器122不将码序列信号反向转换为信息序列信号时，解码 器122向功率计算部分125输出信号，该信号表示解码器122不向功 率计算部分125发送信息序列信号。在该情况下，功率计算部分125 例如通过计算在接收到表示解码器122不向功率计算部分125发送信 息序列信号的信号之前和之后的信息信号的平均值，来补偿信息序列 信号的缺失。
解码器124接收从编码器119发送的关于3侧电压V3的码序列 信号，并且检测其中的错误。当在错误检测中确定码序列信号具有不 超过解码器124的纠错能力的错误时，解码器124将校正后的码序列 信号反向转换为信息序列信号，其中校正了码序列信号中的码序列； 并且将信息序列信号输出到功率计算部分125。当在错误检测中确定 码序列信号具有超过解码器124的纠错能力的错误时，解码器124请 求编码器119重新发送码序列信号。解码器124再次接收码序列信号； 将码序列信号反向转换为信息序列信号，其中校正了码序列信号中的 码序列；并且将信息序列信号输出到功率计算部分125。
当确定码序列信号具有超过解码器124的纠错能力的错误时，解 码器124可被设置为既不请求编码器119重新发送码序列信号，也不 将码序列信号反向转换为信息序列信号。可替换地，当确定码序列信 号具有不超过解码器124的纠错能力的错误，并且码序列信号具有超 过预定阈值的错误时，解码器124可被设置为不将码序列信号反向转 换为信息序列信号。
当解码器124不将码序列信号反向转换为信息序列信号时，解码 器124向功率计算部分125输出信号，该信号表示解码器124不向功 率计算部分125发送信息序列信号。在该情况下，功率计算部分125 例如通过计算在接收到表示解码器124不向功率计算部分125发送信
15息序列信号的信号之前和之后的信息信号的平均值，来补偿信息序列 信号的缺失。
功率计算部分125执行以下处理将关于l侧电流Al的信息序 列信号乘以关于1侧电压VI的信息序列信号；将关于3侧电流A3 的信息序列信号乘以关于3侧电压V3的信息序列信号；计算通过上 述乘法所获得的两个值的和；将所述和转换为与消费者的电力消耗成 正比的数字数据(即，对应于A1.V1十A3.V3的值)；并且输出数字
控制器126接收从功率计算部分125输出的数字数据(对应于 A1.V1+ A3*V3的值)，并且计算消耗数据。如上所述，消耗数据的 含义是关于消费者的电力消耗的数据，诸如不同时间段的电力消耗、 负载中的总电力消耗等。控制器126将消耗数据存储在存储器127中， 并且将消耗数据显示到显示器128。
另外，控制器126总是监视解码器121、 122、 123和124从编码 器116、 117、 118和119的信号接收。当解码器121、 122、 123和124 中至少一个在预定时间段期间没有接收信号时，控制器126确定电流 -电压测量部分102中发生故障，将故障发生的时间和日期存储到存 储器127，并且将故障显示到显示器128。
另外，控制器126存储从外部设备传输的电能表的信息数据，诸 如其生产号(production number)和控制号(control number )等。 另一方面，当通过来自外部设备的通信或在电能表中提供的开关(未 示出)接收到对信息数据的发送请求时，在显示器128中显示信息数 据，并且经由通信部分129将其发送到外部设备。
通信部分129在控制器126的控制下与外部设备通信。通过从外 部设备接收请求，通信部分129发送关于消耗数据、故障数据、生产 号、控制号等的信息数据。另外，通信部分129接收生产号和控制号 等。
在控制器126的控制下，存储器127存储关于消耗数据、故障数 据、电能表的生产号、电能表的控制号等的信息数据。注意，可在出货(shipment)等时通过来自外部设备的通信而发送生产号，并且可 以在安装到家中等时发送控制号。控制器126经由通信部分129接收 这些号码，并且将它们存储到存储器127。
由控制器126控制显示器128。显示器128显示关于消耗数据、 故障数据、电能表的生产号、电能表的控制号等的信息数据。
根据本发明实施例，即使当外部噪声干扰电流-电压测量部分 102和处理部分120之间的传输路径时，在解码器121、 122、 123和 124的解码中也校正了来自编码器116、 117、 118和119的传输信号 中的错误，从而减小消耗数据中的错误。
在具有以下操作一当先前发送的码序列信号被确定为具有超 过解码器的纠错能力的错误时，解码器请求编码器重新发送码序列信 号—_的实施例中，解码器再次接收码序列信号，校正码序列信号， 将其反向转换为信息序列信号，并且将信息序列信号输出到功率计算 部分。因此，可以在控制器的计算中减小消耗数据中的错误。
在当确定码序列具有超过解码器的纠错能力的错误时执行以下 操作的实施例中，包括补偿后信号的信息序列信号被没有延迟地连续 发送到控制器；所述操作是(a)解码器不请求编码器重新发送码 序列信号，(b)不是将码序列信号反向转换为信息序列信号，而是 解码器向功率计算部分输出表示解码器不发送信息序列信号的信号， 以及(c)功率计算部分补偿信息序列信号的缺失。因此，可以在控 制器的计算中减小消耗数据中的错误。如果由于在传输路径中所引起 的突发错误，为具有错误的码序列信号错误地执行反向转换，则将会 计算出异常值。然而，在这个实施例中，解码器不反向转换这种码序 列信号，因此可以在控制器的计算中减小消耗数据中的错误。
如上所述，本发明可以提供一种电能表，其即使在外部噪声等千 扰传输路径时也可以减小整体电力消耗中的计量错误。
(第二实施例)
参考图4解释根据本发明的第二实施例。注意，以相同的附图标记指示第二实施例的与图1所示的第一实施例相同的部件。
第二实施例的电能表主体400包括端子部分101;电流-电压 测量部分401和处理部分402。
电流-电压测量部分401包括电流检测器103、 104;电压检 测器105、 106;调制器107、 108、 109和110;定时电路111;以及 编码器403、 404、 405和406。电流-电压测量部分401测量由消费 者消耗的电流和电压，并且输出关于所测量的电流和电压的信号。
处理部分402包括编码器407、 408、 409和410;数字化部分 411、 412、 413和414;功率计算部分125;控制器126;存储器127; 显示器128;和通信部分129。处理部分402计算消费者的消耗数据， 并且通过显示或类似方式输出消耗数据。
处理部分402可与电流-电压测量部分401构造在一个单元内， 或可以作为不同的单元而远离电流-电压测量部分401地定位。
第二实施例不同于第一实施例，如下所述。
在第一实施例中，在数字化部分112、 113、 114和115的后级中 提供编码器116、 117、 118和119。数字化为数字数据(例如，16位 数字数据)的信息序列信号被编码器转换为码序列信号。码序列信号 蜂皮输出到解码器121、 122、 123和124。在解码器121、 122、 123和 124中，码序列信号被转换为信息序列信号。
可替换地，在第二实施例中，在调制器107、 108、 109和110 的后级中提供编码器403、 404、 405和406。 #皮编码器转换为码序列 信号的1位数据信号被输出到解码器407、 408、 409和410。在解码 器407、 408、 409和410中，码序列信号被反向转换为信息序列信号。 此后，数字化部分411、 412、 413和414对信息序列信号进行数字化。
编码器403、 404、 405和406分别将从调制器107、 108、 109和 IIO所输出的数字数据(例如，l位数字数据)转换为里德-索罗门码 或维特比解码中使用的巻积码等。
具体地，编码器403从调制器107接收作为关于l侧电流Al(即， 在端子1S和端子1L之间流动的电流)的数字数据的信息序列信号。编码器403将关于1侧电流Al的信息序列信号转换为作为码序列信 号的1位数字数据，并且将码序列信号输出到解码器407。
编码器404从调制器108接收作为关于3侧电流A3 (即，在端 子3S和端子3L之间流动的电流)的数字数据的信息序列信号。编码 器404将关于3侧电流A3的信息序列信号转换为作为码序列信号的 l位数字数据，并且将码序列信号输出到解码器408。
编码器405从调制器109接收作为关于1侧电压VI (即，端子 1S和端子2S之间的电压)的数字数据的信息序列信号。编码器405 将关于1侧电压VI的信息序列信号转换为码序列信号的1位数字数 据，并且将码序列信号输出到解码器409。
编码器406从调制器110接收作为关于3侧电压V3 (即，端子 3S和端子2S之间的电压)的数字数据的信息序列信号。编码器406 将关于3侧电压V3的信息序列信号转换为码序列信号，并且将码序 列信号输出到解码器410。
解码器407从编码器403接收码序列信号；将码序列信号反向转 换为关于l侧电流Al的信息序列信号，其中校正了码序列信号中的 码序列；并且将信息序列信号输出到数字化部分411 。
解码器408从编码器404接收码序列信号；将码序列信号反向转 换为关于3侧电流A3的信息序列信号，其中校正了码序列信号中的 码序列；并且将信息序列信号输出到数字化部分412。
解码器409从编码器405接收码序列信号；将码序列信号反向转 换为关于1侧电压VI的信息序列信号，其中校正了码序列信号中的 码序列；并且将信息序列信号输出到数字化部分413。
解码器410从编码器406接收码序列信号；将码序列信号反向转 换为关于3侧电压V3的信息序列信号，其中校正了码序列信号中的 码序列；并且将信息序列倌号输出到数字化部分414。
注意，通过印刷电路板上的布线、双绞线缆、光缆、光传输、无 线通信、电磁感应等中任意一种实现分别在编码器403、 404、 405、 406和解码器407、 408、 409和410之间的信号传输。
19数字化部分411基于从解码器407输出的1位数字数据生成关于 1侧电流A1的具有多个位的数字数据(例如16位数字数据)。
数字化部分412基于从解码器408输出的1位数字数据生成关于 l侧电压Vl的具有多个位的数字数据(例如16位数字数据)。
数字化部分413基于从解码器409输出的1位数字数据生成关于 3侧电流A3的具有多个位的数字数据(例如16位数字数据)。
数字化部分414基于从解码器410输出的1位数字数据生成关于 3侧电压V3的具有多个位的数字数据(例如16位数字数据)。
如第 一实施例中所述，功率计算部分125生成与消费者的电力消 耗成正比的数字数据(即，对应于A1.V1+ A3.V3的值)，并且将数 字数据输出到控制器126。
根据第二实施例，即使当外部噪声等干扰电流-电压测量部分
401和处理部分402之间的传输路径时，在解码器407、 408、 409和 410的解码中校正从编码器402、 403、 404和405传输的信号中的错 误，从而减小将在控制器126中计算的消耗数据中的错误。
另外，编码器402、 403、 404和405将从调制器107、 108、 109 和IIO输出的l位数据转换为码序列信号。因此，可以减小来自编码 器的数据量，并且可以简化编码器的配置。
如上所述，本发明可以提供电能表，其即使在外部噪声等干扰传 输路径时也可以减小整体电力消耗中的计量错误。
(第三实施例)
参考图5解释根据本发明的第三实施例。注意，以相同的附图标 记指示第三实施例中与图1所示第一实施例中相同的部分。 第三实施例不同于第一实施例，如下所述。
在第一实施例中，编码器116、 117、 118和119在使用纠错码的 情况下将信息序列信号转换为码序列信号，并且将码序列信号输出到 解码器121、 122、 123和124。解码器121、 122、 123和124将码序
列信号反向转换为信息信号，其中检测和校正了码序列信号。可替换地，在第三实施例中，加密部分503、 504、 505和506(下 面描述)将信息序列信号加密为密文，并且将密文输出到解密部分 507、 508、 509和510 (下面描述)。解密部分将密文反向转换为信 息序列信号，其中检测和校正了密文。
如图5所示，第三实施例的电能表主体500包括端子部分IOI、 电流-电压测量部分501和处理部分502。
电流-电压测量部分501包括电流检测器103、 104;电压检 测器105、 106;调制器107、 108、 109和110;定时电路lll;数字 化部分112、 113、 114和115;以及加密部分503、 504、 505和506。 电流-电压测量部分501测量消费者所消耗的电流和电压，并且输出 关于所测量的电流和电压的信号。
处理部分502包括解密部分507、 508、 509和510;功率计算 部分125;控制器126;存储器127;显示器128和通信部分129。处 理部分502可与电流-电压测量部分501构造在一个单元内，或可以 作为不同的单元而远离电流-电压测量部分501地被定位。
加密部分503包括加密电路、包括编码器的编码电路。加密电 路通过对信息序列信号和预先设置的键码(key code )进行异或(XOR) 来对具有多个位的数字数据(例如，16位数字数据)的信息序列信号 加密，其中该信息序列信号与l侧电流Al (即，在端子1S和端子 1L之间流动的电流)有关，并且^皮从数字化部分112输出。编码电 路以里德-索罗门码或在维特比解码中使用的巻积码等将加密的信息 序列信号转换为码序列信号。编码电路将码序列信号作为密文输出到 解密部分507。
加密部分504、 505和506具有与力口密部分503相同的配置。 加密部分504对关于3侧电流(即，端子3S和端子3L之间流
动的电流)的信息序列信号加密，将其转换为码序列信号，并且将码
序列信号输出到解密部分508。
加密部分505对关于1侧电压(即，端子1S和端子2S之间的
电压)的信息序列信号加密，将其转换为码序列信号，并且将码序列信号输出到解密部分509。
加密部分506对关于3侧电压V3 (即，端子3S和端子2S之间 的电压)的信息序列信号加密，将其转换为码序列信号，并且将码序 列信号输出到解密部分510。
解密部分507包括解码器和解密电路，其中解码器被配置为对 被转换为里德-索罗门码或在维特比解码中使用的巻积码等的信号 进行反向转换，解密电路被配置为例如通过与预先设置的键码的异或 (XOR)来对密文解密。解密部分507检测并校正从加密部分503输 出的关于l侧电流Al的密文中的错误，将密文反向转换为信息序列 信号。此后，解密部分507利用信息序列信号和预先设置的键码的异 或(XOR)来对信息序列信号解密。最后，解密部分507将解密后的 信息序列信号输出到功率计算部分125。
解密部分508、 509和510具有与解密部分507相同的配置。它 们将密文解密为信息序列信号，并且将信息序列信号输出到功率计算 部分125。解密部分508、 509和510分别对关于3侧电流、l侧电压 和3侧电压的密文解密。
注意，加密部分503、 504、 505和506以及解密部分507、 508、 509和510可以使用公用密钥密码系统(对称密钥算法)，诸如数据 加密标准(DES)、高级加密标准(AES)等。采用公用密钥密码系 统，加密部分和解密部分不需要相互进行关于键码的通信。因此，可 以避免键码通过窃听等而被窃用以及不适当地破译。同时，用于加密 和解密的键码可在生产中被存储在加密部分503、 504、 505和506以 及解密部分507、 508、 509和510内。
同时，可将多个键码存储在加密部分503、 504、 505和506以及 解密部分507、 508、 509和510内。在该情况下，例如，可以才艮据预 定的时间选择性地使用键码。
根据笫三实施例，即使当外部噪声等干扰电流-电压测量部分 501和处理部分502之间的传输路径时，也可以在解密部分507、 508、 509和510的解密中冲交正来自加密部分503、 504、 505和506的传输信号中的错误,从而减小将在控制器126中计算的消耗数据中的错误。 另外，电流-电压测量部分501和处理部分502之间的通信信号 被加密。因此，笫三方很难对被窃听的加密通信信号解密。另外，加 密的通信信号具有第三方几乎不能估计的数据结构。因此，即使当第 三方从外部向处理部分502输入不正确的信号以妄自减少电费时，由 于输入信号因为不同于正确通信信号的数据结构而被确定为不正确 的通信信号，所以可以防止不当行为，诸如篡改消耗数据等。因此， 提高了电能表中所计算的消耗数据的可靠性。
如上所述，本发明可以提供一种电能表，其即使在外部噪声等干 扰传输路径时也可以减小整体电力消耗中的测量错误。
(第四实施例)
参考图6解释根据本发明的第四实施例。注意，以相同的附图标 记指示第四实施例中与图1所示的第一实施例中相同的部分。 第四实施例不同于第一实施例，如下所述。
在第一实施例中，编码器116、 117、 118和119在使用纠错码的 情况下将信息序列信号转换为码序列信号，并且将码序列信号输出到 解码器121、 122、 123和124。解码器121、 122、 123和124又将码 序列信号反向转换为信息信号，其中检测和校正了码序列信号。
可替换地，在第四实施例中，下面所述的差值计算部分603 、 604、 605和606计算在数字化部分112、 113、 114和115中获得的当前数 字化值与在其中获得的先前数字化值之间的差值。差值计算部分603、 604、 605和606还利用纠错码而将关于差值的信息序列信号转换为码 序列4言号，并且向如下所述的累加值计算部分607、 608、 609和610 输出码序列信号。此后，累加值计算部分607、 608、 609和610将码 序列信号反向转换为关于差值的信息序列信号，其中检测并校正了码 序列信号。另外，累加值计算部分607、 608、 609和610累加在各差 值计算部分603、 604、 605和606中计算的差值，以计算在数字化部 分112、 113、 114和115中所获得的值。如图6所示，第四实施例的电能表主体600具有端子部分101、 电流-电压测量部分601和处理部分602。
电流-电压测量部分601测量消费者消耗的电流和电压。电流-电压测量部分601具有电流检测器103、 104;电压检测器105、 106; 调制器107、 108、 109和110;定时电路lll;数字化部分112、 113、 114和115;以及差值计算部分605、 606、 607和608。
处理部分602计算并且显示关于消费者的电力消耗的消耗数据。 处理部分602具有累加值计算部分607、 608、 609和610;功率计 算部分125;控制器126;存储器127;显示器128和通信部分129。
差值计算部分603包括减法电路、编码器等。减法电路计算数字 化部分112当前和先前采样的关于1侧电流Al (即，在端子1S和端 子1L之间流动的电流)的数字数据(例如，16位数字数据)的值之 间的差值。编码器使用里德-索罗门码或在维特比解码中使用的巻积码 等将关于差值的信息序列信号转换为码序列信号。差值计算部分603 中包括存储器(未示出)，以存储先前由数字化部分112采样的关于 1侧电流Al的数字数据。减法电路从当前采样中所获得的数字数据 中减去所存储的在先前采样中所获得的数字数据，以产生差值作为信 息序列信号。解码器使用里德-索罗门码或在维特比解码中使用的巻积 码等将这个关于差值的信息序列信号转换为码序列信号。编码器将码 序列信号输出到累加值计算部分607。
差值计算部分604、 605和606具有与差值计算部分603相同的 配置。差值计算部分604、 605和606分别转换关于3侧电流A3(即， 在端子3S和端子3L之间流动的电流)、1侧电压V1(即，在端子 1S和端子2S之间的电压)和3侧电压V3 (即，在端子3S和端子2S 之间的电压)的差值信息序列信号，并将与其相对应的码序列信号分 别输出到累加值计算部分608、 609和610。
累加值计算部分607包括解码器和加法器，其中解码器被配置 为对被转换为里德-索罗门码或在维特比解码中使用的巻积码等的信 号进行反向转换，加法器被配置为将当前接收的差值累加到以前接收的差值的累加值。累加值计算部分607从差值计算部分603接收关于 1側电流的差值的码序列信号。累加值计算部分607将该码序列信号 反向转换为差值的信息序列信号，其中检测并校正了码序列信号中的 错误。此后，累加值计算部分607将当前差值累加到以前接收的差值 的累加值，从而恢复在数字化部分112中所获得的数值数据。该数值 数据^皮输出到功率计算部分125。
累加值计算部分608、 609和610具有与累加值计算部分607相 同的配置。在累加值计算部分608中，关于3侧电流的差值的码序列 信号被恢复为在数字化部分113中所获得的数值数据，并且该数值数 据被输出到功率计算部分125。在累加值计算部分609中，关于l侧 电压的差值的码序列信号被恢复为在数字化部分114中所获得的数值 数据，并且该数值数据被输出到功率计算部分125。在累加值计算部 分610中，关于3侧电压的差值的码序列信号被恢复为在数字化部分 115中所获得的数值数据，并且该数值数据被输出到功率计算部分 125。
根据第四实施例，即使当外部噪声等干扰电流-电压测量部分 601和处理部分602之间的传输路径时，在累加值计算部分607、 608、 609和610的解码中校正从差值计算部分603、 604、 605和606发送 的信号中的错误。因此，在控制器126的计算中减小了消耗数据中的 错误。
由于仅将在数字化部分112、 113、 114和115中所获得的数值数 据的差值从差值计算部分603、 604、 605和606发送到累加值计算部 分607、 608、 609和610，所以可以减小它们之间将要通倌的数据量。
另夕卜，減小了要被通信的数据量，从而可以减小电能表中的电力消耗。
如上所述，本发明可以提供一种即使在外部噪声等干扰传输路径 时也可以减小整体电力消耗中测量错误的电能表。
2权利要求
1. 一种电能表，包括检测器，被配置为检测流向负载的电流，并且检测施加在负载中的电压；数字化部分，被配置为将所检测的电流和电压转换为数值数据，该数值数据作为信息序列信号；编码器，被配置为将所述信息序列信号转换为包括纠错码的码序列信号；解码器，被配置为将所述码序列信号反向转换为信息序列信号，其中校正并检测了所述码序列信号中的错误；和功率计算部分，被配置为根据所述解码器所反向转换的信息序列信号计算关于电力消耗的数据。
2. 如权利要求l的电能表，其中所述编码器生成巻积码。
3. 如权利要求l的电能表，其中所述编码器产生里德-索罗门码。
4. 如权利要求1的电能表，其中所述编码器生成以第一键码编码 的信号，并且所述解码器生成以与所述第一键码对应的第二键码解码 的信号。
5. 如权利要求4的电能表，其中根据时间，从多个预定键码中选 择所述第一键码和第二键码。
6. 如权利要求1的电能表，其中当所述码序列信号具有错误时，所述解码器请求所述编码器 重新发送码序列信号，并且当所述编码器接收到所述解码器的重新发 送请求时，所述编码器重新发送码序列信号。
7. 如权利要求1的电能表，其中当码序列信号具有超过所述解码器的纠错能力的错误时，所 述解码器输出表示所述解码器不发送信息序列信号的信号。
8. —种电能表，包括检测器，^皮配置为检测流向负栽的电流，并且检测施加在负载中的电压；调制器，被配置为将所检测的电流和电压调制为1位数字数据作 为信息序列信号；编码器，被配置为将所述信息序列信号转换为具有纠错码的码序 列信号；解码器，被配置为将所述码序列信号反向转换为l位数字数据作 为信息序列信号，其中校正并检测了所述码序列信号中的错误；数字化部分，被配置为将所述解码器反向转换的l位数字数据转换为关于电流和电压的具有多个位的数值数据；和功率计算部分，被配置为根据所述数字化部分所获得的数值数据计算关于电力消耗的数据。
9. 如权利要求8的电能表，其中所述编码器产生巻积码。
10. 如权利要求8的电能表，其中所述编码器产生里德-索罗门码。
11. 如权利要求8的电能表，其中所述编码器生成以笫一键码编码的信号，并且所述解码器生 成以与所述第 一键码相对应的第二键码解码的信号。
12. 如权利要求11的电能表，其中根据时间从多个预定键码中选择所述第 一键码和第二键码。
13. 如权利要求8的电能表，其中当所述码序列信号具有错误时，所述解码器请求所述编码器 重新发送码序列信号，并且当所述编码器接收到所述解码器的重新发 送请求时，所述编码器重新发送码序列信号。
14. 如权利要求8的电能表，其中当码序列信号具有超过所述解码器的纠错能力的错误时，所 述解码器输出表示所述解码器不发送信息序列信号的信号。
15. —种电能表，包括检测器，被配置为检测流向负载的电流，并且检测施加在负载中 的电压；数字化部分，;陂配置为将电流和电压转换为关于所述电流和电压的具有多个位的数值数据；差值计算部分，被配置为计算所述数字化部分当前数字化的数值数据与先前数字化的数值数据之间的差值，并且被配置为生成所述差值的差值数据作为信息序列信号；编码器，被配置为将所述信息序列信号转换为包括纠错码的码序列信号；解码器，被配置为将所述码序列信号反向转换为差值数据作为信息序列信号，其中校正并检测了所述码序列信号中的错误；累加值计算部分，被配置为累加所述解码器所获得的差值数据，从而恢复在所述数字化部分中所获得的数值数据；和功率计算部分，被配置为根据所述累加值计算部分所获得的数值数据计算关于电力消耗的数据。
16. 如权利要求15的电能表，其中所述编码器产生巻积码。
17. 如权利要求15的电能表，其中所述编码器产生里德-索罗门码。
全文摘要
在电能表中，编码器116、117、118和119分别以里德-索罗门码或卷积码将关于消费者所使用的电流和电压的信号转换为码序列信号。解码器121、122、123、124将码序列信号反向转换为关于电流和电压的信号。功率计算部分125将关于电流和电压的信号转换为关于电力消耗的数据。
文档编号G01R11/00GK101520477SQ200910006799
公开日2009年9月2日 申请日期2009年2月27日 优先权日2008年2月28日
发明者中野健治, 真冈忠则, 迫山光弘, 鲛田芳富, 鹰箸幸夫, 黑川冬树 申请人:株式会社东芝