專利名稱：可實(shí)現(xiàn)雙向計(jì)量的智能電表的總電量累加方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種累加方法，具體涉及可實(shí)現(xiàn)雙向計(jì)量的智能電表的總電量累加方法。
背景技術(shù)：
專用電能計(jì)量芯片通常能夠?qū)崟r(shí)判斷潮流方向，其對(duì)應(yīng)寄存器中計(jì)量值的符號(hào)也隨之發(fā)生變化。具體地說(shuō)，如果指定有功功率的參考方向?yàn)殡娋W(wǎng)流向用戶，則當(dāng)有功功率的方向與參考方向相反時(shí)為負(fù)功率，表示用戶向電網(wǎng)回送電能，對(duì)應(yīng)寄存器中的計(jì)量值為負(fù)數(shù)；當(dāng)有功功率的方向與參考方向一致時(shí)為正功率，表示用戶從電網(wǎng)汲取電能，對(duì)應(yīng)寄存器中的計(jì)量值為正數(shù)。電量在專用電能計(jì)量芯片中的計(jì)量過(guò)程分成兩個(gè)階段。第一階段由集成在芯片中的DSP完成，它對(duì)功率做有符號(hào)的積分運(yùn)算并將結(jié)果暫存在一個(gè)內(nèi)部寄存器中。當(dāng)積分結(jié)果達(dá)到用戶設(shè)定的閾值時(shí)，DSP在輸出一個(gè)脈沖的同時(shí)，用內(nèi)部寄存器中存儲(chǔ)的積分結(jié)果減去閾值；第二階段計(jì)數(shù)DSP輸出的脈沖個(gè)數(shù)，并將計(jì)數(shù)值暫存在累加寄存器中。當(dāng)MCU讀取計(jì)數(shù)值時(shí)，該計(jì)數(shù)值將從累加寄存器轉(zhuǎn)存到能量寄存器中，能量寄存器或者清零，或者保留原計(jì)數(shù)值。DSP輸出的脈沖分頻后得到電表的能量脈沖，分頻倍數(shù)取決于電表常數(shù)。目前使用的電子式電能表幾乎都采用計(jì)數(shù)能量脈沖，通過(guò)指示燈顯示的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)計(jì)算用戶的用電量。例如，某電子式電能表的常數(shù)是^OOimp/kW·!!，當(dāng)脈沖個(gè)數(shù)累加(通常通過(guò)MCU中的定時(shí)器實(shí)現(xiàn))到400個(gè)時(shí)，用戶就消耗了 0. IkW 的電量。這種簡(jiǎn)單的電量累加方法存在下述諸多缺點(diǎn)(1)電磁干擾可能導(dǎo)致脈沖個(gè)數(shù)的增加或減少，從而造成計(jì)量誤差；(2)設(shè)計(jì)者通常指定一個(gè)計(jì)數(shù)閾值，譬如上文的400。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到這個(gè)數(shù)值時(shí)， 才會(huì)將計(jì)數(shù)值清零并將該部分電量累加到總電量中；若要隨機(jī)讀取當(dāng)前的計(jì)數(shù)值，則可能會(huì)產(chǎn)生士 1個(gè)脈沖的計(jì)數(shù)誤差。如果當(dāng)前的計(jì)數(shù)值不是400，則會(huì)帶來(lái)較大的計(jì)算誤差。譬如，若當(dāng)前的計(jì)數(shù)值為13，則13/4000 = 0. 00325kff *h，軟件很可能將小數(shù)點(diǎn)后的325截掉，因此丟掉了這部分電量。(3)若專用電能計(jì)量芯片的計(jì)量原理是對(duì)功率，而不是功率的絕對(duì)值積分，大的閾值(在電能計(jì)量芯片的相關(guān)寄存器中設(shè)置，當(dāng)積分值達(dá)到此閾值時(shí)，電能計(jì)量芯片中的DSP 輸出一個(gè)脈沖)會(huì)帶來(lái)大的雙向計(jì)量誤差。目前，大多數(shù)的MCU芯片只支持整數(shù)運(yùn)算，如果要在這些MCU上進(jìn)行小數(shù)運(yùn)算，定點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算應(yīng)該是最佳選擇。雖然用浮點(diǎn)MCU來(lái)做應(yīng)該容易的多，但低成本也是非常重要的，定點(diǎn)機(jī)器比相應(yīng)的浮點(diǎn)機(jī)器要便宜，而且速度更快。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能完成雙向總電量累加的算法。
本發(fā)明提供的可實(shí)現(xiàn)雙向計(jì)量的智能電表的總電量累加方法，其改進(jìn)之處在于 所述方法包括累加正反向總電量和累加各費(fèi)率的正反向總電量；使用“讀復(fù)位”模式的能量寄存器。本發(fā)明提供的第一優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于所述累加正反向總電量包括下述步驟a)軟件判斷MCU從能量寄存器中讀取的計(jì)數(shù)值Reader的符號(hào)；b)將a)的計(jì)數(shù)值除以C，整數(shù)商存放在ht中，余數(shù)存放在Dec中；c)將b)中的整數(shù)和余數(shù)分別與存儲(chǔ)器中的原有數(shù)據(jù)做正反向總電量的累加。本發(fā)明提供的第二優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于所述累加各費(fèi)率正反向總電量的步驟為1)軟件判斷Reader的符號(hào)和某費(fèi)率的總電量TAEnergy的符號(hào)；2)根據(jù)Reader和TAEnergy的符號(hào)，確定情況類型，將Reader累加到相應(yīng)費(fèi)率的總電量上。本發(fā)明提供的第三優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于所述寄存器中的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制補(bǔ)碼形式，負(fù)數(shù)則需要將其變換成原碼形式，并屏蔽符號(hào)位。本發(fā)明提供的第四優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于由電能計(jì)量芯片中閾值寄存器中數(shù)據(jù)確定所述C值。本發(fā)明提供的第五優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于所述Reader為正數(shù)， 將其累加到正向總電量上；整數(shù)商和正向總電量的整數(shù)部分PEInt相加；余數(shù)和正向總電量的小數(shù)部分PEDec相加；PEDec ^ C，向整數(shù)進(jìn)位，并將PEDec-C所得數(shù)據(jù)作為下一次累加的小數(shù)部分。本發(fā)明提供的第六優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于所述情況類型包括所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)；所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)；所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)；所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)。本發(fā)明提供的第七優(yōu)選方案的累加方法，其改進(jìn)之處在于①所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)，將Reader取反碼并加+1，屏蔽 TAEInt與Int的符號(hào)位，將TAEht和Int相加后存入TAEht，同時(shí)符號(hào)位置1 ；余數(shù)TAEDec 和Dec相加后存入TAEDec ；存入新數(shù)據(jù)的TAEDec ^ C，向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C存入TAEDec，作為下一次累加的小數(shù)部分；②所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)，將TAEInt與Int直接相加后存入 TAEInt, TAEDec與Dec直接相加后存入TAEDec ；存入新數(shù)據(jù)的TAEDec彡C，向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C存入TAEDec作為下一次累加的小數(shù)部分；③所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)，屏蔽TAEnergy的整數(shù)部分TAEInt 的符號(hào)位，將TAEInt減去ht的值存入TAEht，TAEInt彡ht，給新存入的TAEInt加上負(fù)號(hào)；將TAEDec減去Dec的值存入TAEDec，TAEDec < Dec, TAEDec向整數(shù)部分借位，并將 TAEDe+C減去Dec的值存入TAEDec中；整數(shù)部分為零，用Dec減去TAEDec后存入TAEDec， 并將TAEInt的符號(hào)位清零，表示總電量為正數(shù)；TAEDec彡Dec時(shí)，將TAEDec減去Dec后存Λ TAEDec ；④所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)，將Reader取反碼后加1，同時(shí)屏蔽其符號(hào)位；TAEht彡Int,將TAEInt減去ht的值存入TAEht，表示總電量是正數(shù)； 將TAEDec減去Dec，TAEDec < Dec時(shí)，TAEDec向整數(shù)借位，用TAEDec+C減去Dec后存入 TAEDec ；整數(shù)部分為零，用Dec減去TAEDec后存入TAEDec，并將TAEInt的符號(hào)位置1，表示總電量是負(fù)數(shù)；TAEDec彡Dec時(shí)，將TAEDec減去Dec的結(jié)果存入TAEDec。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為上述兩種算法只用到整數(shù)運(yùn)算，卻可以保證數(shù)字的準(zhǔn)確和電量的精確累加，大部分的數(shù)據(jù)處理只用加法或減法就能完成。將它們應(yīng)用在定點(diǎn)MCU中，不僅可降低計(jì)量裝置的成本，而且運(yùn)算速度更快；與采用計(jì)數(shù)能量脈沖個(gè)數(shù)計(jì)算用電量的方法不同，它們不會(huì)因算法的隨機(jī)執(zhí)行而帶來(lái)任何的讀數(shù)和計(jì)算誤差；校表更加快速和精確。測(cè)試人員隨時(shí)可以讀取電能表計(jì)量的總電量并與標(biāo)準(zhǔn)電量比較，計(jì)算出計(jì)量誤差；依據(jù)電力公司的要求，即可以分別累加正向和反向總電量，也可計(jì)算出組合總電量。


圖1本發(fā)明提供的流程2本發(fā)明提供的正反向總電量累加的流程3本發(fā)明提供的各費(fèi)率正反向總電量累加的第③種情況的流程圖
具體實(shí)施例方式本方法要求能量寄存器必須配置成“讀復(fù)位”模式，即MCU讀取計(jì)數(shù)值后能量寄存器清零。這種模式使電量計(jì)數(shù)值從MCU讀取的時(shí)刻起，再次從零開(kāi)始計(jì)數(shù)，確保了正確的雙向計(jì)量值。(1)正反向總電量的累加如附圖2，首先判斷MCU從能量寄存器中讀取的計(jì)數(shù)值Reader的符號(hào)。寄存器中的數(shù)據(jù)通常都是二進(jìn)制補(bǔ)碼形式，負(fù)數(shù)則需要將其變換成原碼形式，并屏蔽符號(hào)位。其次，將計(jì)數(shù)值除以C，整數(shù)商存放在ht中，余數(shù)存放在Dec中。若Reader為正數(shù)，則將其累加到正向總電量上。累加時(shí)，整數(shù)商和正向總電量的整數(shù)部分PEInt相加后再存入PEht，余數(shù)和正向總電量的小數(shù)部分PEDec相加后再存入 PEDec (PEInt表示正向總電量的整數(shù)部分，PEDec表示正向總電量的小數(shù)部分)。當(dāng)存儲(chǔ)后的PEDec彡C時(shí)，則需要進(jìn)位。例如，當(dāng)C= IO6時(shí)，PEDec是以IO6為進(jìn)制向正向總電量的整數(shù)部分進(jìn)位的。若Reader為負(fù)數(shù)，反向總電量的累加方法與正向相同，只是在顯示時(shí)需要加負(fù)號(hào) (NEInt表示反向總電量的整數(shù)部分，NEDec表示反向總電量的小數(shù)部分)。值得一提的是，總電量的整數(shù)部分可以直接顯示，因?yàn)槠鋯挝痪褪莐W · h。總電量的小數(shù)部分在顯示時(shí)要除以C，再取要求的位數(shù)。如上面提到的C= 106，若總電量的小數(shù)部分是251044，在要求2位小數(shù)時(shí)的顯示結(jié)果為.25kW · h。(2)各費(fèi)率正反向總電量的累加各費(fèi)率正反向總電量的累加比(1)要略微復(fù)雜些，總電量的累加被分成了四種情況①Reader為負(fù)數(shù)，某費(fèi)率的總電量TAEnergy為負(fù)數(shù)，其中TAEht的符號(hào)表示已有某費(fèi)率總電量的整數(shù)部分，TAEDec表示已有某費(fèi)率總電量的余數(shù)部分；②Reader為負(fù)數(shù)， TAEnergy為正數(shù)；③Reader為正數(shù)，TAEnergy為負(fù)數(shù)；④Reader為正數(shù)，TAEnergy為正數(shù)。對(duì)Reader的處理與(1)相同，得到Reader的整數(shù)和小數(shù)部分。通過(guò)判斷Reader 和TAEnergy的符號(hào)，確定當(dāng)前的累加操作屬于上述四種情況中的哪一種。需要說(shuō)明的是，在執(zhí)行這個(gè)累加算法前，需要判斷當(dāng)前時(shí)段采用的是哪種費(fèi)率，然后才能將Reader累加到相應(yīng)費(fèi)率的總電量上。在顯示時(shí)的處理也與(1)相同。①Reader為負(fù)數(shù)，某費(fèi)率總電量TAEnergy為負(fù)數(shù)，將Reader取反碼并加+1，屏蔽 TAEInt與Int的符號(hào)位，將TAEht和Int相加后存入TAEht，同時(shí)符號(hào)位置1 ；余數(shù)TAEDec 和Dec相加后存入TAEDec ；若TAEDec彡C，則向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C存入TAEDec， 即作為下一次累加的小數(shù)部分；②Reader為正數(shù)，TAEnergy為正數(shù)，將TAEInt與Int直接相加后存入TAEht， TAEDee與Dec直接相加后存入TAEDec，若TAEDec彡C，則向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C 存入TAEDec作為下一次累加的小數(shù)部分；③Reader為正數(shù)，TAEnergy為負(fù)數(shù)，屏蔽TAEnergy的整數(shù)部分TAEInt的符號(hào)位。 比較Int和TAEInt的大小，TAEht彡Int時(shí)，將TAEInt減去ht的值存入TAEht，給新存入的TAEInt加上負(fù)號(hào)；比較TAEDec與Dec的大小，TAEDec < Dec時(shí)，TAEDec需要向整數(shù)部分借位，并將TAEDe+C減去Dec的值存入TAEDec中；若整數(shù)部分為零不能借位時(shí)，則用Dec 減去TAEDec后存入TAEDec，并將TAEInt的符號(hào)位清零，表示總電量為正數(shù)。TAEDec彡Dec 時(shí)，將TAEDec減去Dec后存入TAEDec。TAEInt < Int 時(shí)，將 Int 減去 TAEht 的結(jié)果存入 TAEht ；比較 TAEDec 與 Dec 的大小，TAEDec < Dec時(shí)，將Dec減去TAEDec后存入TAEDec。TAEDec ^ Dec時(shí)，則需要向整數(shù)部分借位，將C-TAEDec+Dec的計(jì)算結(jié)果存入TAEDec。④Reader為負(fù)數(shù)，TAEnergy為正數(shù)，將Reader取反碼后加1，同時(shí)屏蔽其符號(hào)位；比較Int和TAEInt的大小，TAEInt彡ht時(shí)，將TAEInt減去ht的結(jié)果存入 TAEht，表示總電量是正數(shù)；比較TAEDec與Dec的大小，TAEDec < Dec時(shí)，TAEDec需要向整數(shù)借位，用TAEDec+C減去Dec后存入TAEDec。若整數(shù)部分為零不能借位時(shí)，則用Dec減去 TAEDec后存入TAEDec，并將TAEInt的符號(hào)位置1，表示總電量是負(fù)數(shù)；TAEDec彡Dec時(shí)，將 TAEDec減去Dec的結(jié)果存入TAEDec。TAEInt < ht時(shí)，將Int減去TAEht的結(jié)果存入TAEht，將新存入的TAEht的符號(hào)位置1，表示總電量是負(fù)數(shù)；比較TAEDec與Dec的大小，TAEDec < Dec時(shí)，用Dec減去 TAEDec后將結(jié)果存入TAEDec。TAEDec彡Dec時(shí)，則需向整數(shù)部分借位，將C-TAEDec+Dec的計(jì)算結(jié)果存入TAEDec。
權(quán)利要求
1.可實(shí)現(xiàn)雙向計(jì)量的智能電表的總電量累加方法，其特征在于所述方法包括累加正反向總電量和累加各費(fèi)率的正反向總電量；使用“讀復(fù)位”模式的能量寄存器。
2.如權(quán)利要求1所述的累加方法，其特征在于所述累加正反向總電量包括下述步驟a)軟件判斷MCU從能量寄存器中讀取的計(jì)數(shù)值Reader的符號(hào)；b)將a)的計(jì)數(shù)值除以C，整數(shù)商存放在ht中，余數(shù)存放在Dec中；c)將b)中的整數(shù)和余數(shù)分別與存儲(chǔ)器中的原有數(shù)據(jù)做正反向總電量的累加。
3.如權(quán)利要求1所述的累加方法，其特征在于所述累加各費(fèi)率正反向總電量的步驟為1)軟件判斷Reader的符號(hào)和某費(fèi)率的總電量TAEnergy的符號(hào)；2)根據(jù)Reader和TAEnergy的符號(hào)，確定情況類型，將Reader累加到相應(yīng)費(fèi)率的總電量上。
4.如權(quán)利要求1所述的累加方法，其特征在于所述寄存器中的數(shù)據(jù)為二進(jìn)制補(bǔ)碼形式，負(fù)數(shù)則需要將其變換成原碼形式，并屏蔽符號(hào)位。
5.如權(quán)利要求2所述的累加方法，其特征在于由電能計(jì)量芯片中閾值寄存器中數(shù)據(jù)確定所述C值。
6.如權(quán)利要求2所述的累加方法，其特征在于所述Reader為正數(shù)，將其累加到正向總電量上；整數(shù)商和正向總電量的整數(shù)部分PEInt相加；余數(shù)和正向總電量的小數(shù)部分 PEDec相加；PEDec ^ C，向整數(shù)進(jìn)位，并將PEDec-C所得數(shù)據(jù)作為下一次累加的小數(shù)部分。
7.如權(quán)利要求3所述的累加方法，其特征在于所述情況類型包括 所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)；所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)； 所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)； 所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的累加方法，其特征在于①所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)，將Reader取反碼并加1，屏蔽TAEInt與 Int的符號(hào)位，將TAEht和Int相加后存入TAEht，同時(shí)符號(hào)位置1 ；余數(shù)TAEDec和Dec相加后存入TAEDec ；存入新數(shù)據(jù)的TAEDec彡C，向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C存入TAEDec， 作為下一次累加的小數(shù)部分；②所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)，將TAEInt與Int直接相加后存入 TAEInt, TAEDec與Dec直接相加后存入TAEDec ；存入新數(shù)據(jù)的TAEDec彡C，向整數(shù)部分進(jìn)位，并將TAEDec-C存入TAEDec作為下一次累加的小數(shù)部分；③所述Reader為正數(shù)，所述TAEnergy為負(fù)數(shù)，屏蔽TAEnergy的整數(shù)部分TAEInt的符號(hào)位，將TAEInt減去Int的值存入TAEht，TAEInt彡ht，給新存入的TAEInt加上負(fù)號(hào)；將 TAEDec減去Dec的值存入TAEDec，TAEDec < Dec, TAEDec向整數(shù)部分借位，并將TAEDe+C減去Dec的值存入TAEDec中；整數(shù)部分為零，用Dec減去TAEDec后存入TAEDec，并將TAEInt 的符號(hào)位清零，表示總電量為正數(shù)；TAEDec彡Dec時(shí)，將TAEDec減去Dec后存入TAEDec ；④所述Reader為負(fù)數(shù)，所述TAEnergy為正數(shù)，將Reader取反碼后加1，同時(shí)屏蔽其符號(hào)位；TAEht彡Int,將TAEInt減去ht的值存入TAEht，表示總電量是正數(shù)；將TAEDec 減去Dec，TAEDec < Dec時(shí)，TAEDec向整數(shù)借位，用TAEDec+C減去Dec后存入TAEDec ；整數(shù)部分為零，用Dec減去TAEDec后存入TAEDec，并將TAEht的符號(hào)位置1，表示總電量是負(fù)數(shù)；TAEDec彡Dec時(shí)，將TAEDec減去Dec的結(jié)果存入TAEDec。
全文摘要
本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)具有雙向計(jì)量功能的智能電表的總電量累加方法，所述方法包括正反向總電量的累加和各費(fèi)率正反向總電量的累加，能量寄存器采用“讀復(fù)位”模式。上述兩種方法只用到整數(shù)運(yùn)算，卻可以保證數(shù)字的準(zhǔn)確和電量的精確累加，大部分的數(shù)據(jù)處理只用加法或減法就能完成。將它們應(yīng)用在定點(diǎn)MCU中，不僅可降低計(jì)量裝置的成本，而且運(yùn)算速度更快；測(cè)試人員隨時(shí)可以讀取電能表計(jì)量的總電量并與標(biāo)準(zhǔn)電量比較，計(jì)算出計(jì)量誤差。本發(fā)明依據(jù)電力公司的要求，即可以分別累加正向和反向總電量，也可計(jì)算出組合總電量。
文檔編號(hào)G01R11/57GK102200544SQ20101061572
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者孟珺遐 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院