电功率测量系统的制作方法

本发明涉及一种电功率测量系统，并且更特别地，涉及一种能够在小型电功率系统中使用低压测量仪来计算精确电功率信息的电功率测量系统。

背景技术：

一般地，电功率测量系统测量在配电盘或面板中的电功率系统处流动的电流和电压，即配电线路的负载通过各种计算来计算电功率信息(例如电能等)。

电功率测量系统包括用于测量来自配电线路的电流量和电压以生成各种测量信息的测量仪。测量仪分为高压测量仪和低压测量仪。

高压测量仪测量来自配电线路的所有电流量和电压以生成第一数据，例如包括电压信息、电流信息、功率因数信息等的数据，并且处理第一数据以生成第二数据，例如配电线路的电功率信息。低压测量仪测量来自配电线路的电流量和电压之一以生成第一数据。

同时，在小型配电盘或面板中，由于制造成本因素，所以仅使用低压测量仪来建立电功率测量系统。并且，低电压测量仪测量配电线路的电流量和电压之一并且并且根据测量结果来生成第一数据以通过通信将第一数据传输至外部。

图1是示意性地说明了典型电功率测量系统的配置的图。

如图1所示，典型电功率测量系统1包括低压测量仪，即电流测量仪20，其测量来自配电线路10的电流以在配电盘或面板中生成电流信息I。

在配置了具有R-相位、S-相位和T-相位的相端子的三相平衡线的配电线路10中，电流测量仪20测量相对于R-相位、S-相位和T-相位之一的电流值。电流测量仪20从所测量的电流值生成配电线路10的电流信息I以通过通信将电流信息I传输至外部的综合测量仪30。

综合测量仪30基于从外部提供的电压信息V(例如，配电线路10的交流(AC)电压信息)从来自电流测量仪20传输的电流信息I而计算配电线路10的电功率信息P。电功率信息P是关于AC电能的信息。

如上所述，在典型电功率测量系统1中，电流测量仪20安装在配电盘或面板内部，并且配电线路10的电流信息I从电流测量仪20传输至外部的综合测量仪30以计算配电线路10的功率信息P。

然而，在典型电功率测量系统1中，当电流测量仪20将电流信息I传输至综合测量仪30时，电流信息I的相位没有与电压信息V的相位同步的问题可能由于时间延迟等而出现。

因此，当综合测量仪30计算配电线路10的电功率信息P时，电压和电流之间的相位误差可能在典型电功率测量系统1中出现。因此，很难精确地计算配电线路10的电功率信息P而导致典型电功率测量系统1的可靠性降低的问题。

技术实现要素：

因此，为了解决上述问题，本公开的目的是提供一种能够使用安装在配电板或面板内部的电流测量仪来计算配电线路的精确电功率信息的电功率测量系统。

根据本公开的一个实施例电功率测量系统包括：第一测量仪，其配置为从配电线路测量并检测电流以及过零点并且从所述电流以及所述过零点生成并输出所述配电线路的电流信息，以及第二测量仪，其配置为根据所述配电线路的电压以及从所述第一测量仪输出的所述电流信息来计算所述配电线路的电功率信息。

所述第一测量仪可以转换来自所述过零点的电流的相位并且生成包括所述电流的大小及其转换后的相位的所述电流信息。

所述第一测量仪可以包括：测量单元，其配置为测量来自所述配电线路的电流；转换器，其配置为将所述电流转换为数字数据；过零检测器，其配置为检测并输出来自所述配电线路的电压的一个或多个过零点；主处理器(MCU)，其配置为从数字数据计算电流的大小及其绝对相位，根据所述一个或多个过零点将电流的绝对相位转换为其相对相位，并且生成并输出包括电流的大小及其相对相位的电流信息；以及通信单元，其配置为将所述电流信息传输至所述第二测量仪。

所述第一测量仪还可以包括连接至所述配电线路以生成所述第一测量仪的运行功率的功率生成器。

所述过零检测器可以检测与从所述配电线路提供至所述功率生成器的电压有关的一个或多个过零点。

第二测量仪可以通过将所述电压乘以所述电流的大小来计算视在功率(apparent power)，通过将所述视在功率乘以所述电流的相对相位来计算所述配电线路的有功功率，并且生成包括所述有功功率的电功率信息。

本公开的电功率测量系统通过在电流测量仪中提供的过零检测器来检测配电线路的过零点。并且，使用检测到的过零点，在配电线路处测量的电流的相位可以被转换为电流和电压之间的相对相位。

因此，在配电线路处测量的电压和电流的相位是彼此完全同步的，使得综合测量仪可以生成配电线路的精确电功率信息以提高电功率测量系统的测量可靠性。

此外，本公开的电功率测量系统通过电流测量仪来计算并传输配电线路的电压和电流之间的相对相位，使得与典型电功率测量系统相比可以大大减少综合测量仪的计算量。

附图说明

图1是示意性地说明了典型电功率测量系统的配置的图。

图2是示意性地说明了根据本公开实施例的电功率测量系统的配置的图。

图3是在图2中所示出的电功率测量系统的操作的流程图。

具体实施方式

在下文中，根据本公开的电功率测量系统将参照附图进行详细描述。

图2是示意性地说明了根据本公开的实施例的电功率测量系统的配置的图。

参照图2，电功率测量系统100可以包括电流测量仪120以及综合测量仪130，其通过有线/无线通信网络(未示出)彼此连接以执行数据通信。

一个或多个电流测量仪120可以安装在面板或配电盘内部。电流测量仪120可以根据从面板或配电盘内部的配电线路110测量的电流来生成电流信息以将电流信息传输至综合测量仪130。

配电线路110可以是具有R-相位、S-相位和T-相位的相端子的三相平衡线，但其不限于此。并且，电流测量仪120可以测量配电线路110的R-相位、S-相位和T-相位之一的电流以基于所测量的电流而计算其电流信息。

电流测量仪120可以包括电流测量单元121、模数转换器(在下文中，指的是A/D转换器)123、过零检测器(zero-cross detector)125、主处理器(在下文中，指的是MCU)127以及通信单元129。

电流测量单元121可以测量来自配电线路110的负载处流动的电流以根据所测量的电流来输出电流量，例如，以模拟数据的形式的电流值。

A/D转换器123可以将从电流测量单元121输出的电流值从模拟转换为数字来以数字数据的形式输出电流数据。A/D转换器123可以对来自电流测量单元121的电流值进行取样以将所取样的电流值转换为数字数据。

MCU 127可以根据从A/D转换器123输出的电流数据而计算电流的大小及其相位，例如，在配电线路110处流动的电流的绝对相位。

此外，根据从过零检测器125输出的过零点，MCU 127可以将计算出的电流的绝对相位转换为电流与电压之间的相对相位，其将稍后进行描述。

并且，MCU 127可以生成配电线路110的电流信息，其包括计算出的电流的大小及其相对相位。

过零检测器125可以检测并输出来自配电线路110的一个或多个过零点。过零检测器125可以检测并输出配电线路110的电压，即，在配电线路110的感应电压的瞬时值为“0”所处的点作为过零点。过零点可以被输出至MCU 127。

通信单元129可以将从MCU 127输出的配电线路110的电流信息传输至综合测量仪130。通信单元129可以配置有电力线通信调制解调器、RS-485串口通信调制解调器、射频(RF)调制解调器以及Zigbee调制解调器之一。

综合测量仪130可以根据从电流测量仪120传输的电流信息而计算配电线路110的电功率信息。综合测量仪130可以接收关于配电线路110的电压的大小的信息以使用接收到的信息根据从电流测量仪120传输的电流信息而计算关于配电线路110的感应功率的电功率信息。

图3是在图2中所示出的电功率测量系统的操作的流程图。

在下文中，参照图2和图3，在本公开的电功率测量系统中计算配电线路的电功率信息的操作将进行详细描述。

首先，在操作S10中，电流测量仪120的电流测量单元121可以测量来自配电线路110的电流来从而以模拟数据的形式输出电流值。

此外，在操作S20中，电流测量仪120的A/D转换器123可以将从电流测量单元121输出的电流值转换为数字数据以输出电流数据。

并且，在操作S15中，电流测量仪120的过零检测器125可以检测并输出来自配电线路110的一个或多个过零点。

例如，电流测量仪120还可以包括功率生成器(未示出)以用于从配电线路110生成能够操作电流测量仪120的所有组件的运行功率。并且，过零检测器125可以检测并输出关于配电线路110的电压的过零点，即，来自从配电线路110延伸至功率生成器的一个或多个线路的在配电线路110处流动的感应电压。在此，电流测量单元121和过零检测器125可以同时运行。

电流测量仪120的MCU 127可以根据从A/D转换器123输出的电流数据计算配电线路110的电流的绝对相位和大小。此后，在操作S30中，MCU 127可以使用从过零检测器125输出的过零点而将电流的绝对相位转换为电流与电压之间的相对相位。

并且，在操作S40中，MCU 127可以生成并输出配电线路110的电流信息，其包括从电流信息计算的电流的大小以及从过零点生成的电流的相对相位。

在操作S50中，电流测量仪120的通信单元129可以通过有线/无线通信网络将在MCU 127中生成的配电线路110的电流信息传输至综合测量仪130。

在操作S60中，综合测量仪130可以根据从外部提供的配电线路110的电压信息以及从电流测量仪120传输的其电流信息而生成配电线路110的电功率信息。

例如，综合测量仪130可以通过将电压信息的电压的大小乘以电流信息的电流的大小来计算配电线路110的视在功率。并且，通过将计算出的视在功率乘以电流信息的相对相位cosΦ，可以计算出配电线路110的有功功率。综合测量仪130可以输出配电线路110的电功率信息，其包括有功功率。

如上所述，本公开的电功率测量系统100可以通过在电流测量仪120中提供的过零检测器125来检测配电线路110的过零点以使用所检测的过零点将在配电线路110处测量的电流的相位转换为电流与电压之间的相对相位。

因此，在配电线路110处测量的电流和电压的相位是彼此完全同步的，使得综合测量仪130可以生成配电线路110的准确电功率信息。

换句话说，可以提高电功率测量系统100的测量可靠性。

此外，本公开的电功率测量系统100通过电流测量仪120计算并传输配电线路110的电压与电流之间的相对相位，使得与典型电功率测量系统相比可以大大减少综合测量仪130的计算量。

虽然已经详细阐述了描述，但是其应该被解释为说明性的实施例而不是在某种意义上限制本公开的保护范围。因此，本发明的保护范围以及附属权利要求授权的等价物的全部范围应该由这样的权利要求解释。