电量测量设备和电量测量方法
【专利摘要】本申请提供了电量测量设备(2)和电量测量方法(200)。该电量测量设备(2)包括：同步模块(7)，其被构造成生成同步信号(S1)；以及第一测量设备(8)，其能够连接至电路(1)，该第一测量设备(8)被构造成接收同步信号(S1)，并且提供第一傅立叶变换系数和第一延迟值，其中，第一傅立叶变换系数表示与电路相关联的第一电量(I(t))，第一延迟值取决于与对第一电量的测量相关联的测量时刻和在第一测量设备(8)处的同步信号(S1)的接收时刻之间的时间偏移。此外，电量测量设备包括被构造成对第一傅立叶变换系数和第一延迟值进行处理并且提供表示第一同步测量电量的第一时移傅立叶变换系数的处理模块(10)。
【专利说明】
电量测量设备和电量测量方法
技术领域
[0001] 本说明书涉及适于测量电量的设备。具体地，所述电量可以是与包括在例如配电 网中的电路相关联的电流、电压或电功率。
【背景技术】
[0002] 具体参照对电功率的测量，根据公知的公式P(t)=v(t)i(t)，电路中流动的有功 功率是电流与电压的乘积。对于AC电路来说，需要在一个完整的循环上或可能地在整数个 循环上执行功率测量。
[0003]已知的是通过以下方式来测量功率的数字功率计：通过对电流或电压进行采样， 并且然后计算逐个样点乘积，进而在一个周期(循环）或整数个周期(循环)上求平均。上述 公式中的电流与电压之间的乘积考虑同一时刻处的电流和电压。
[0004] 文献EP-A-853364描述了一种用于测量配电网中的单个电功率的方法。根据该文 献，通过分别确定电压的过零点时刻和电流的过零点时刻来计算电压与电流之间的相位 角。
[0005]
【申请人】观察到EP-A-853364中所描述的功率测量可能会受到所测量的电流波形和 电压波形的失真的影响。
[0006] 文南犬"Harmonic power flow determination using the Fast Fourier Transform"--T.A.George ,D.Bones ,IEE Transaction on Power Delivery Vol.6, no. 2,1991年4月一一描述了使用快速傅立叶变换系数来计算与各单个谐波相关联的功率 流，以帮助定位其来源。
【发明内容】
[0007]
【申请人】已经注意到，可能期望在电量测量的可靠性和非繁重计算技术方面的改 进。
[0008] 根据实施方式，一种电量测量设备，其特征在于，包括：
[0009] 同步模块，其被构造成生成同步信号；
[0010] 第一测量设备，其能够连接至电路，该第一测量设备被构造成接收同步信号并且 提供：
[0011] 第一傅立叶变换系数，其表示与所述电路相关联的第一电量，
[0012] 第一延迟值，其取决于与对第一电量的测量相关联的测量时刻和在所述第一测量 设备处的同步信号的接收时刻之间的时间偏移；
[0013] 处理模块，其被构造成对第一傅立叶变换系数和第一延迟值进行处理，并且提供 表示第一同步测量电量的第一时移傅立叶变换系数。
[0014] 具体地，所述第一测量设备被构造成将第一傅立叶变换系数设置为离散快速傅立 叶变换复系数。
[0015] 本公开内容还提供了一种电量测量方法，其特征在于，包括：
[0016] 将测量设备连接至电路；
[0017] 朝向测量设备发送同步信号；
[0018] 在所述测量设备处接收同步信号；
[0019] 通过测量设备测量与所述电路相关联的电量(Kt))，并且提供相应的傅里叶变换 系数；
[0020] 取决于与对电量的测量相关联的测量时刻(Tsti)和在测量设备处的同步信号的接 收时刻(Trx)之间的时间偏移来评估延迟值（Δ 1);
[0021] 对傅立叶变换系数和延迟值（△ 1)进行处理，并且提供表示第一同步测量电量的 时移傅立叶变换系数。
【附图说明】
[0022] 根据参照附图、通过示例的方式给出的优选实施方式及其替选方案的以下描述， 另外的特征和优点将变得更加明显，在附图中：
[0023] 图1不出了包括电路和电量测量设备的电气系统的实施方式；
[0024] 图2示意性示出了电流测量装置的示例；
[0025] 图3示意性示出了电压测量装置的示例；
[0026] 图4图示了涉及根据第一示例的电量测量设备的操作的三个曲线图；
[0027] 图5借助于流程图而示出了电量测量设备的操作的示例。
【具体实施方式】
[0028] 图1示出了包括电路1和电量测量设备2的电气系统100的实施方式。作为示例，电 路1是配电网如高压电网、中压电网或优选地低压电网的一部分。根据实施方式，电路1是包 括第一线路3和第二线路4的单相电路。具体地，电路1可以是功率分配板或类似的开关装 置，并且第一线路3和第二线路4是相应的母线。
[0029] 具体地，图1所示的电路1可以连接至第一负载5和至少第二负载6。电路1可以设置 有开关、断路器、保护和控制装置(未示出）。
[0030] 作为图1的示例的替选，电路1可以是两相电路或三相电路，或者总体而言是具有 中线的η相电路或不具有中线的η相电路。
[0031] 电气测量设备2被配置成测量与电路1相关联的至少一个电量，例如电流、电压和/ 或功率。根据所描述的实施方式，电气测量设备2被配置成:借助于对第一负载5中流动的电 流Kt)和施加于第一负载5的电压V(t)的测量来测量与电路1的一个负载(作为示例，第一 负载5)相关联的电功率P(t)。电气测量设备2还可以适用于测量与电路1的其它负载相关联 的电功率。
[0032] 根据图1所示的实施方式，电量测量设备2包括同步模块7、电流测量设备8、电压测 量设备9和处理模块10。
[0033] 同步模块7被构造成根据第一示例生成同步信号Sl，该同步信号Sl要经由连接至 电流测量设备8和电压测量设备9的同步信道11来传输。
[0034]根据第一实施方式，同步信号Sl具有以下目的;使电流测量设备8和电压测量设备 9的操作同步;或者提供用于电流测量设备8和电压测量设备9的时间参考。
[0035] 同步模块7可以是信号发生器，其被构造成在有线电路上发送具有模拟电压脉冲 形式的同步信号S1。替选地，同步模块7可以是数字装置，其被构造成经由串行信道或以太 网线路或者其它类型的通信信道来发送具有数字报文形式的同步信号S1。
[0036] 根据示例，同步模块7被配置成定期地发送同步信号Sl，其具有由电流测量设备8 和电压测量设备9接收的脉冲的形式。作为示例，同步信道11是有线传输线路或可以是无线 链路。
[0037] 电流测量设备8包括电流测量装置13(CM)和连接至第一负载5的电气端子的电流 传感器12。作为示例，电流传感器12可以是电流互感器、罗戈夫斯基线圈、霍尔效应装置。
[0038] 电流测量装置13是数字仪表，其被配置成从电流传感器12接收与流入第一负载5 的电流Kt)有关的第一感测电气信号Si(t)(例如电流信号或电压信号）。
[0039]根据图2所示的实施方式，电流测量装置13设置有第一收发器模块H(TRX)、第一 处理模块15(PRC)、第一计数器16(CNT)和第一转换模块17(C0NV)，这些可以通过一个或更 多个硬件或软件模块来实现。
[0040] 第一转换模块17被构造成对第一感测电气信号Si(t)进行处理，以执行信号调节 和模数转换。对第一感测电气信号Si(t)的模数转换包括:在相应的测量时间间隔中为了获 得表示电流Kt)的电流数字值的集合而执行的采样、量化和编码步骤。作为示例，在等于电 流Kt)的一个周期或整数个这样的周期的测量时间间隔内获得表示电流I(t)的电流数字 值DI。
[0041] 具体地，在操作中，电流测量装置13的转换模块17提供以下电流I(t)的N个采样 (以及相应的数字值)的集合：
[0042] In=I(Tsti+n · δ?)，其中η = 0· · ·Ν_1 (I)
[0043] 在起始时刻Tstl处以等于的采样间时间间隔取得N个采样In。不失一般性，可以 假设Tsti为0。
[0044] 第一处理模块15被构造成计算所测量的电流I (t)的傅立叶变换。具体地，第一处 理模块15被配置成:接收电流数字值DI的集合，并且通过提供多个离散傅立叶变换系数来 计算离散傅立叶变换。
[0045] 更具体地说，第一处理模块15被配置成:通过提供多个离散傅立叶变换(DFT)复系 数而根据转换模块17所接收的采样In来计算具有复数形式的离散傅里叶变换，所述多个离 散傅立叶变换(DFT)复系数可以被存储在第一处理模块15的存储器中。优选地，通过快速傅 里叶变换(FFT)算法来执行DFT计算。
[0046] 作为示例，复数FFT系数Ik被以复数形式计算为：
[0047]
(2)
[0048] 如下所示，复数FFT系数可以以实数形式来表示：
[0049]
(3)
[0050] 如式（3)所示，FFT计算等同于将原始信号分解成正弦曲线的有限集合(每个正弦 曲线具有不同的幅度、频率和相位），其中，该正弦曲线之和给出了原始信号。
[0051] 此外，可以表示傅立叶变换，使得针对作为信号的基频的整数倍的每个频率，存在 两个正弦曲线:一个正弦曲线在测量的起始时刻（即在取得第一信号采样的时刻)处具有零 相位，而另一个正弦曲线具有90度相位。针对每个频率，这两个正弦曲线被称为"同相"分量 和"正交"分量。FFT提供两个正弦曲线的幅度作为结果。这样的幅度也被称为"实"分量和 "虚"分量。表示FFT的结果的该特定形式被称为FFT的FFT复数表示或复数FFT。
[0052] 田丨卜卜fmTCEPG "同*日"4层^。〈^、知"市吞"分量加丨^可以被表示为：
[0053] ^4)
[0054] ^5)
[0055] 可以看出，如果原始信号I(t)或Si(t)是纯正弦曲线(如AC信号不具有谐波的情况 那样），则仅与基频有关的实分量和虚分量为非零。FFT的所有其它结果为零。实分量的幅度 与虚分量的幅度之间的关系取决于在测量的起始时刻(T sti)处的起始相位。
[0056] 第一收发器模块14被配置成：（经由同步信道11)从同步模块7接收同步信号S1，并 且朝向处理模块10发送由第一处理模块15提供的数字值。
[0057] 第一处理模块15连接至第一计数器16以计算第一延迟值Δ 1，该第一延迟值Δ 1表 示与对电流I(t)的测量相关联的测量时刻和在电流测量装置13处的同步信号Sl的接收时 刻之间的时间偏移。第一计数器16连接至第一处理模块15的时钟。
[0058]更具体地，第一延迟值Δ1可以是电流测量装置13处的同步信号Sl的接收时刻Trx 与由电流测量装置13执行的测量过程的后续起始时刻Tstl之间的时延：
[0059] Δ I=Tsti-Trx (6)
[0060] 起始时刻Tstl可以是在具有预设时间长度的测量间隔中由电流测量装置13采样所 感测的电气信号Si(t)的第一数字值的时刻。
[0061] 根据另一示例，第一延迟值Δ1是测量过程的起始时刻Tstl与后续接收时刻Trx之间 的时延：
[0062] Δ I=Trx-Tsti (7)
[0063] 根据又一示例，第一延迟值Δ1是同步信号Sl的接收时刻Trx与时间间隔中的后续 结束时刻Tedi之间的时延：
[0064] Δ I=Tedi-Trx (8)
[0065] 结束时刻!^^可以是测量间隔中的由电流测量装置13采样所感测的电气信号Si (t)的最后数字值的时刻。
[0066]此外，第一收发器模块14连接至数据通信通道18,例如有线传输链路或无线链路。 数据通信信道18允许在电流测量装置13与处理模块10之间进行数据交换，例如传输多个电 流DFT复系数和第一延迟值Δ1。例如，数据通信信道18可以是以太网型连接或串行链路。
[0067] 根据另一实施方式，还采用数据通信信道18来传输同步信号Sl，该同步信号Sl具 有适于在所述数据通信信道上传播的信号的形式。在数据通信信道18上传输的同步信号Sl 可以是可与数据传输分组区分开的数字分组，在该情况下，可以省略同步信道11。
[0068] 根据所描述的示例，电压测量设备9包括电压传感器19和电压测量装置20。电压传 感器19连接在电路1的第一线路3与第二线路4之间，以与第一负载5和第二负载6并联电连 接，并且感测第一线路3与第二线路4之间的电压V(t)。作为示例，电压传感器19可以是电容 性传感器或电阻性传感器。
[0069] 电压测量装置20是数字仪表，其被配置成从电压传感器19接收与电压V(t)对应的 第二感测电气信号Sv(t)(例如电压信号），其中电压V(t)施加于第一线路3与第二线路4之 间。
[0070] 根据图3所示的示例，电压测量装置20包括第二收发器模块21(TRX)、第二处理模 块22(PRC)、第二转换模块23(C0NV)以及作为示例的第二计数器24。
[0071] 第二转换模块23(其可以与第一转换模块17类似)被构造成对第二感测电气信号 Sv(t)进行处理，以执行信号调节和模数转换。对第二感测电气信号Sv(t)的模数转换包括： 在相应的测量时间间隔中为了获得表示电压V(t)的电压数字值的集合而执行的采样、量化 和编码步骤。
[0072] 根据所使用的示例，参照等于AC电压V(t)的一个周期或整数个这样的周期的测量 时间间隔来获得表示电压V (t)的电压数字值DV。
[0073] 具体地，在操作中，第二转换模块23提供以下电压V(t)的N个采样的集合：
[0074] Vn=V(n · δ?)，其中η = 0 · · ·Ν_1 (9)
[0075] 第二处理模块22被构造成计算所测量的电压V( t)的傅立叶变换。具体地，第二处 理模块22被配置成:接收电压数字值的集合，并且通过提供多个离散傅立叶变换系数来计 算电压数字值DV的所述集合的离散傅立叶变换。更具体地，第二处理模块22被配置成:通过 提供多个离散傅立叶变换(DFT)复系数来计算具有复数形式的离散傅里叶变换，该多个离 散傅立叶变换(DFT)复系数可以被存储在第二处理模块22的存储器中。优选地，通过快速傅 里叶变换(FFT)算法来执行DFT计算。
[0076] 作为示例，电压复教FFT系教以复数形式计算为：
[0077]
綱
[0078]如下所示，电压复数FFT系数可以以实数形式来表示：
[0079]
(11)[0080] 如下所示，"同柑'分量Re(Vk)和"正交"分量Im(Vk)可以被表示成：
[0081 ] (12)
[0082] (13)
[0083]第二收发器模块21被配置成:借助于数据通信信道18或通过另一合适的信道而朝 向处理模块10发送由第二处理模块22提供的数字值。
[0084]根据附图中所示的实施方式，第二收发器模块21被配置成(经由同步信道11)从同 步模块7接收同步信号Sl，并且朝向处理模块10发送由第二处理模块22提供的数字值。 [0085] 第二处理模块22连接至第二计数器16以计算第二延迟值Δ 2,该第二延迟值Δ 2表 示与对电压V(t)的测量相关联的测量时刻和在电压测量装置20处的同步信号Sl的接收时 刻之间的时间偏移。第二计数器16连接至第二处理模块22的时钟。
[0086]更具体地，第二延迟值△ 2可以是电压测量装置20处的同步信号Sl的接收时刻Trx 与由电压测量装置20执行测量过程的后续起始时刻Tstv之间的时延：
[0087] Δ 2 = Tstv-Trx (14)
[0088] 以与上述提供的对电流测量的起始时刻Tsti的定义类似的方式来定义起始时刻 Tstv。可以看出，出于所有实际目的，到达电压测量装置20所需的同步信号Sl的传播时间等 于到达电流测量装置13所需的传播时间，使得信号在同一接收时刻T rx处到达电压测量装置 20和电流测量装置13。
[0089]根据另一示例，可以根据下式(15)来计算第二延迟值△ 2,该式(15)与式(7)类似：
[0090] Δ 2 = Trx-Tstv (15)
[0091] 根据另一示例，第二延迟值Δ 2是同步信号Sl的接收时刻Trx与电压测量间隔中的 后续结束时刻Te3dv之间的时延，如下式所示：
[0092] Δ 2 = Tedv-Trx (16)
[0093] 可以以上述参照电流测量做出的对结束时刻Tedi的定义类似的方式来定义结束时 刻 Tedvo
[0094]如参照电流测量装置20所描述的，还可以替代同步信道11而采用数据通信信号18 来将同步信号Sl传输至电压测量装置20的第二收发器21。
[0095]可以看出，根据另一实施方式，同步模块7可以被集成在电压测量设备9中或者被 集成在电流测量设备8中。优选地，同步模块7被集成在电压电流设备9中。在该情况下，由于 电压测量可以直接与作为本地信号的同步信号Sl同步，所以可以省略对第二时延△ 2的计 算。
[0096]参照图1，处理模块10被构造成:对从电流测量设备8接收的多个电流DFT复系数和 第一延迟值Al进行处理，并且生成表示同步测量电流的相应的多个电流时移傅里叶变换 系数。具体地，多个电流时移傅里叶变换系数是表示所测量的电流Kt)的系数，如同这样的 电流是在与电流测量设备8处的同步信号Sl的接收时刻同步的测量间隔中测量的一样。
[0097] 作为示例，处理模块10被配置成根据离散傅立叶变换的循环移位定理而对式(2) 的电流傅立叶变换系数Ik施加移位处理，以获得电流时移傅立叶变换系数I'k:
[0098]
(17)
[0099] 系数I'k表示会从与测量过程对应的同一信号i(t)的采样中获得的系数，其中该 测量过程具有时间t = Trx(即与同步信号Sl的接收时刻同步的时间)处的起始时刻或结束时 刻。
[0100] 式(17)示出了施加于各个系数Ik的线性相位因子-ikco。式(17)可以被重新写为：
[0101] I7k=Ike^iku (18)
[0102] 其中，ω是在基频下与第一延迟Δ1对应的角延迟：
[0103]
(19)
[0104] 在实数项中，复数表达式(13)转化为实数项：
[0105] I'k= Ik(cos kω+i sin kω ) (20)
[0106] 因此，同相时移DFT系数和正交时移DFT系数为：
[0107] Re(I^k)=Re(Ik)Cos kc〇-Im(Ik)sin kc〇 (21)
[0108] Im(I^k)=Re(Ik)Sin kc〇+Im(Ik)cos kc〇 (22)
[0109] 在考虑第二延迟值△ 2的情况下，处理模块10被构造成:对从电压测量设备9接收 的电压DFT复系数和第二延迟值△ 2进行处理，并且生成表示同步测量电压的多个电压时移 傅立叶变换系数。
[0110] 具体地，多个电压时移傅立叶变换系数是表示所测量的电压V(t)的系数，如同所 述电压是在与电压测量设备9处的同步信号Sl的接收时刻同步的测量间隔中测量的一样。 可以应用以上提到的离散傅立叶变换的循环移位定理来获得电压时移傅立叶变换系数V 'k：
[0111] V7k = Vke^iktj (23)
[0112] 其中，ω是在基频下与第二延迟Δ 2对应的角延迟。
[0113]
(24)
[0114] 在实数项中，复数表达式(23)转化成实数项：
[0115] V'k = Vk(cos kω+i sin kω ) (25)
[0116] 因此，同相时移FFT系数和正交时移FFT系数为：
[0117] Re(A^k)=Re(Vk)Cos kc〇-Im(Vk)sin kc〇 (26)
[0118] Im(A^k)=Re(Vk)Sin kc〇+Im(Vk)cos kc〇 (27)
[0119] 处理模块10被构造成计算在第一负载5中流动的有功功率P(t)。如在公式P(t) =V (t)*I(t)中那样，电路中流动的有功功率是电流和电压的乘积。对于AC电路来说，在一个完 整的循环中或可能地在整数个循环中执行功率测量。
[0120] 具体地，处理模块10被配置成：根据以下的Plancherel定理而通过采用相应的时 移DFT系数来执行表示电量I(t)和V(t)的两个信号的逐个采样乘积：
[0121]
(28)
[0122] 通过采用表达式(21)、（22)、（26)和(27)，表达式(28)将简化成：
[0123]
(29)
[0124] 如果不计算第二延迟值Δ 2,则处理模块10参考电压V(t)的DFT系数而不是式(26) 和式(27)，使用式(12)和式(13)的系数来求表达式(29)的值。
[0125] 现在将参照图4和图5来描述操作方法的第一示例。根据该第一示例，同步信号Sl 具有以下功能:提供用于由电流测量设备8和/或电压测量设备9执行的测量和获取过程的 时间参考。下面参照电流测量设备做出描述。
[0126] 图4示出了三个曲线图，其中曲线图4a)涉及同步信号Sl，曲线图4b)涉及在电流测 量设备8处的处理，曲线图4c)涉及在电流测量设备8处的具有根据式(7)的时间偏移的采样 获取步骤。图5示出了图示电流测量设备8的操作步骤中的一些操作步骤的流程图200。
[0127] 在象征性开始步骤101之后，第一计数器16被重置并被激活以执行计数步骤102 (CNT-ST):在起始时刻Tsti处重置指针，并且开始数据采样和获取。
[0128] 在起始时刻Tsti处，电流测量设备8获取与电流I(t)的第一采样对应的第一数字 值，并且在获取间隔T-ACQ(图4c)中进一步进行(如由式（1)定义的）其它采样的获取。此外， 如图5所示，第一处理模块15在存储步骤104(STR-SAMP)中存储第一获取数字采样并且获取 后续的采样，直到如通过IF步骤105 (LST-SAMP)所识别的获得最后的采样N-I为止。
[0129]如果在获取时间期间在接收时刻T r x处接收到同步信号S1 (例如脉冲P1或电报 TR1)，将存储电流测量装置13的第一计数器16的当前值。根据式(7)，这提供了偏移Δ 1的测 量。
[0130]在时间间隔T-PRO(图4b)期间，对同步信号Sl进行处理以检查是否存在错误。在数 据通信信道8也被用于同步目的的情况下，该处理还用于检查与同步信号Sl关联的报文TRl 是否属于同步类型。
[0131]如图4b)所示，第一处理模块15在处理间隔T-STR中存储由第一计数器16获得的第 一延迟值Δ 1。第一延迟值Δ 1的存储优选地发生在获取N-I采样的结束处。
[0132] 替选地，可以根据式(8)参照结束时刻!'^进行第一延迟值Δ1的计算。
[0133] 此外，在DFT计算步骤106(DFT-⑶MP)中，第一处理模块15(优选地，借助于FFT算 法)执行由上述式(4)和(5)定义的复DFT系数的计算。由电流测量设备8计算的复DFT系数和 第一延迟值Al被提供至（图1所示的)处理模块10。
[0134] 电压测量设备9以与电流测量设备8类似的方式进行操作，并且根据表达式（12)和 表达式（13)向处理模块10提供具有第二延迟值Δ2(如果考虑第二延迟值Δ 2的话)的复DFT 系数。
[0135] 处理模块10根据以上提到的表达式(21)和表达(22)来执行时移计算，因此获得关 于电流I (t)的同相时移DFT系数和正交时移DFT系数：
[0136] Re(I^k)=Re(Ik)Cos kc〇-Im(Ik)sin kc〇 (21)
[0137] Im(I^k)=Re(Ik)Sin kc〇+Im(Ik)cos kc〇 (22)
[0138] 关于电压V(t)，如果计算了第二延迟值Δ 2,则处理模块10根据以上提到的表达式 (26)和表达(27)来执行时移，因此获得同相时移DFT系数和正交时移DFT系数：
[0139] Re(A^k)=Re(Vk)Cos kc〇-Im(Vk)sin kc〇 (26)
[0140] Im(A^k)=Re(Vk)Sin kc〇+Im(Vk)cos kc〇 (27)
[0141] 此外，处理模块10借助于以上表示的复DFT系数并且根据已经提到的表达式（29) 来计算有功功率P(t):
[01421
(29)
[0143] 可以看出，当电流I(t)和电压V(t)的DFT系数已知时，除了有功功率以外或作为有 功功率的替选，可以（根据许多可用方法/定义)基于DFT系数来计算若干其它电量，例如电 流和电压的均方根(RSM)、视在功率、无功功率。
[0144] 通过采用相同的计算过程，上述方法还可以应用于三相系统和多相系统。作为示 例，可以使用仅一个三相电压测量仪表而不是每个电路一个仪表来测量具有若干三相并联 电路的母线系统中的电力。
[0145] 上述电量测量设备2和相应的测量方法提供许多优点。由于与可能受到波形失真 的影响的采用过零点检测的技术相反，所描述的电量的测量不采用电量波形的形状来标记 时间参考，所以所描述的电量的测量特别可靠。
[0146] 另一优点是由于以下事实：电量测量设备2可以独立于要测量的电量中的谐波的 存在而操作，这不使结果的质量折中。
[0147] 可以看出，由于电气系统中通常存在有限数目的谐波，所以大多数傅里叶系数为 零。电量测量设备2可以通过发送仅非零采样值来进行操作。作为另一优点，相对于经由通 信信道来发送整个采样集所需的带宽而言，对带宽的要求得以降低。
[0148] 另外，所计算的傅里叶系数可用于进一步的处理，例如有功功率、无功功率、视在 功率的计算等。
[0149] 此外，使用由同步模块生成并且发送至测量装置的同步信号确保不引入与软件相 关的延迟和随之出现的错误；因此克服了以下在微处理器系统上出现的问题：由于软件执 行时间被硬件中断或操作系统调度策略意外地修改而使软件执行时间不可预测。
【主权项】
1. 一种电量测量设备(2)，其特征在于包括： 同步模块(7)，其被构造成生成同步信号(S1); 第一测量设备(8)，其可连接至电路（1)，并且所述第一测量设备(8)被构造成接收所述 同步信号(S1)并且提供： 第一傅立叶变换系数，其表示与所述电路相关联的第一电量(I(t))， 第一延迟值（A 1)，其取决于与对所述第一电量的测量相关联的测量时刻(Tstl)和在所 述第一测量设备(8)处的所述同步信号(S1)的接收时刻(Trx)之间的时间偏移； 处理模块（10)，其被构造成对所述第一傅立叶变换系数和所述第一延迟值进行处理， 并且提供表示第一同步测量电量的第一时移傅立叶变换系数。2. 根据权利要求1所述的设备(2)，其中，所述第一测量设备(8)被构造成将所述第一傅 立叶变换系数设置为离散快速傅立叶变换复系数。3. 根据权利要求2所述的设备(2)，其中，所述第一测量设备(9)被构造成将所述第一傅 立叶变换系数设置为离散快速傅立叶变换复系数。4. 根据权利要求2所述的设备(2)，其中，所述处理模块（10)被构造成:根据离散傅立叶 变换的循环移位定理对所述第一傅里叶变换系数施加移位处理，以获得第一时移傅立叶变 换系数。5. 根据权利要求4所述的设备（2)，其中，所述第一测量设备(8)是以下设备之一：电流 测量设备、电压测量设备。6. 根据权利要求5所述的设备（2)，还包括第二测量设备(9)，所述第二测量设备(9)连 接至所述电路(1)并且属于以下组:电流测量设备，电压测量设备;其中，所述第二测量设备 (9)被配置成接收所述同步信号（S1)并且提供第二傅立叶变换系数，所述第二傅立叶变换 系数表示与所述电路(1)相关联的第二电量(V(t))。7. 根据权利要求6所述的设备(2 )，其中： 所述第二测量设备(9)被配置成：取决于与对所述第二电量(V(t))的测量相关联的另 一测量时刻和在所述第二测量设备(9)处的所述同步信号(S1)的接收时刻之间的另一时间 偏移来生成第二延迟值； 所述处理模块（10)被构造成对所述第二傅立叶变换系数和所述第二延迟值进行处理， 并且提供表示第二同步测量电量的第二时移傅立叶变换系数。8. 根据权利要求6或7所述的设备（2)，其中，所述处理模块（10)被配置成:对所述第一 时移傅立叶变换系数和所述第二傅里叶变换系数或所述第二时移傅立叶变换系数进行处 理，以得到相应的测量电功率。9. 根据权利要求8所述的设备(2)，其中，所述处理模块（10)被配置成:对所述第一时移 傅立叶变换系数和所述第二傅里叶变换系数或所述第二时移傅立叶变换系数进行处理，以 得到以下量之一:电流和电压的均方根(RMS)值、视在电功率、无功电功率。10. 根据权利要求1所述的设备(2)，其中，所述测量设备设置有： 收发器模块(14)，适于接收所述同步信号(S1); 计数器模块（16)，适于计算所述第一延迟值（Δ 1)， 转换模块（17)，适于提供表示测量间隔中的所述第一电量（I(t))的多个数字值;其中， 所述测量时刻(Tstl)是其中所述多个数字值中的初始数字值已被采样的的起始时刻。11. 根据权利要求1所述的设备(2)，其中，所述测量时刻是所述多个数字值中的最后数 字值已被采样的的结束时刻。12. 根据权利要求1所述的设备(2)，其中，所述收发器模块（14)通过数据信道（18)连接 至所述处理模块(10)。13. 根据权利要求12所述的设备（2)，其中，所述收发器模块（14)通过所述数据信道 (18)连接至所述同步模块(7)。14. 根据权利要求12所述的设备（2)，其中，所述收发器模块（14)通过不同于所述数据 信道(18)的同步信道(11)而连接至所述同步模块(7)。15. -种电量测量方法(200)，其特征在于包括： 将测量设备(8)连接至电路(1); 朝向所述测量设备(8)发送同步信号(S1); 在所述测量设备(8)处接收所述同步信号(S1); 通过所述测量设备来测量与所述电路（1)相关联的电量（I(t))，并且提供相应的傅里 叶变换系数； 取决于与对所述电量的测量相关联的测量时刻(Tstl)和在所述测量设备(8)处的所述 同步信号(S1)的接收时刻(Trx)之间的时间偏移来评估延迟值（Δ1);以及 对所述傅立叶变换系数和所述延迟值（A 1)进行处理，并且提供表示第一同步测量电 量的时移傅立叶变换系数。
【文档编号】G01R19/02GK105842530SQ201610069231
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】恩里科·拉加伊尼, 埃米利奥·洛卡泰利
【申请人】Abb公司