專利名稱：用于計(jì)量電力的電路及方法
用于計(jì)量電力的電路及方法技術(shù)領(lǐng)域
本公開一般涉及電子電路，特別涉及用于計(jì)量電力的電路及方法。
技術(shù)背景
電表(electricity meter)是一種用于測(cè)量電能的計(jì)量裝置，其可以精確測(cè)量由電力供應(yīng)商提供給用戶的電能消耗量。由電表測(cè)得的電能消耗量一般用于確定用戶需要支付給電力供應(yīng)商的電費(fèi)賬單。
根據(jù)一些行業(yè)或地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)合格的電表應(yīng)能夠提供很多的工作狀態(tài)參數(shù)，例如零線電流或火線電流的有效值，火線電壓的有效值，以及由相應(yīng)電流產(chǎn)生的電能累積值。 其中，火線電壓是指火線與參考電勢(shì)間的電勢(shì)差，該參考電勢(shì)例如為地或零線。特別地，對(duì)于具有防竊電功能的電表，通常需要能夠同時(shí)監(jiān)控火線電流與零線電流。當(dāng)這兩個(gè)電流之間存在顯著差值時(shí)，電表會(huì)發(fā)出警示信號(hào)，以提示用電異常。
為了同時(shí)監(jiān)控零線電流與火線電流，一種傳統(tǒng)的電力計(jì)量方法采用了兩路檢測(cè)通道，每路檢測(cè)通道各自包括電流檢測(cè)器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。在該方法中，零線電流與火線電流分別由一路檢測(cè)通道檢測(cè)。具體而言，電流檢測(cè)器用于對(duì)電流進(jìn)行采樣，并生成各自的電線上的電流所對(duì)應(yīng)的電流檢測(cè)信號(hào)。而每個(gè)檢測(cè)通道中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器則用于將該電流檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)而提供給信號(hào)處理模塊。模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以采用具有高精度的Σ -Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器。然而，這種方法需要兩個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，因此需要占用更大的芯片面積，并相應(yīng)增加了功耗及成本。發(fā)明內(nèi)容
為同時(shí)監(jiān)控零線電流與火線電流，另一種傳統(tǒng)的電力計(jì)量方法采用了兩路檢測(cè)通道，這兩路檢測(cè)通道會(huì)周期性地被多路復(fù)用器(multiplexer)所切換，從而為后續(xù)處理電路提供時(shí)分復(fù)用的輸入信號(hào)，該時(shí)分復(fù)用的輸入信號(hào)將會(huì)由一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。這兩路檢測(cè)通道的復(fù)用切換可以由控制模塊進(jìn)行控制，該控制模塊例如為微控制器。因而，零線電流與火線電流的電流值可以在不同的時(shí)段內(nèi)被進(jìn)行檢測(cè)，其中，該電流值是指零線電流或火線電流在某一時(shí)刻的數(shù)值。此外，根據(jù)檢測(cè)得到的電流值，可以通過特定的算法來計(jì)算電流的有效值，該有效值通常是由隨時(shí)間變化的電流值在給定時(shí)間間隔內(nèi)的均方根值所確定，該給定時(shí)間間隔例如為周期信號(hào)的一個(gè)周期。對(duì)于大多數(shù)傳統(tǒng)的計(jì)量方法，需要基于一段時(shí)間內(nèi)的電流值來計(jì)算電流有效值。然而，在零線電流與火線電流間存在顯著差值的情況下，多路復(fù)用器在兩個(gè)電流檢測(cè)通道間進(jìn)行切換時(shí)，其輸出的電流檢測(cè)信號(hào)需要較長的時(shí)間才能夠穩(wěn)定，這會(huì)嚴(yán)重地影響測(cè)量精度。
因此，需要一種能夠在較短時(shí)間內(nèi)精確計(jì)量電力的電路及方法。
在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，公開了一種電路。該電路包括一種電路，包括電流檢測(cè)模塊，用于生成與第一電力線上的第一電流對(duì)應(yīng)的第一電流檢測(cè)信號(hào)，以及與第二電力線上的第二電流對(duì)應(yīng)的第二電流檢測(cè)信號(hào)，其中第一和第二電力線中的一個(gè)為火線；多路復(fù)用器，用于響應(yīng)于控制信號(hào)而周期性地在所述第一電流檢測(cè)信號(hào)與所述第二電流檢測(cè)信號(hào)間切換，在每一周期的第一時(shí)段輸出所述第一電流檢測(cè)信號(hào)，在每一周期的第二時(shí)段輸出所述第二電流檢測(cè)信號(hào)；信號(hào)處理模塊，用于基于所述多路復(fù)用器的輸出以及火線電壓的電壓檢測(cè)信號(hào)生成能量累積信號(hào)；控制模塊，用于向所述多路復(fù)用器提供所述控制信號(hào)，并在所述第二時(shí)段生成所述第二電流的有效值，該有效值由(△ E/ △ T) /U確定，其中 ΔΕ/ΔΤ表示所述能量累積信號(hào)的變化速率，而U表示所述火線電壓的有效值。
在本公開的另一實(shí)施例中，公開了一種電表。該電表包括一種電路，包括電流檢測(cè)模塊，用于生成與第一電力線上的第一電流對(duì)應(yīng)的第一電流檢測(cè)信號(hào)，以及與第二電力線上的第二電流對(duì)應(yīng)的第二電流檢測(cè)信號(hào)，其中第一和第二電力線中的一個(gè)為火線；多路復(fù)用器，用于響應(yīng)于控制信號(hào)而周期性地在所述第一電流檢測(cè)信號(hào)與所述第二電流檢測(cè)信號(hào)間切換，在每一周期的第一時(shí)段輸出所述第一電流檢測(cè)信號(hào)，在每一周期的第二時(shí)段輸出所述第二電流檢測(cè)信號(hào)；信號(hào)處理模塊，用于基于所述多路復(fù)用器的輸出以及火線電壓的電壓檢測(cè)信號(hào)生成能量累積信號(hào)；控制模塊，用于向所述多路復(fù)用器提供所述控制信號(hào)， 并在所述第二時(shí)段生成所述第二電流的有效值，該有效值由(ΔΕ/ΔΤ)/υ確定，其中AE/ Δ T表示所述能量累積信號(hào)的變化速率，而U表示所述火線電壓的有效值。
在本公開的又一實(shí)施例中，公開了一種方法。該方法包括下述步驟檢測(cè)第一電力線上的第一電流與第二電力線上的第二電流，并生成電流檢測(cè)信號(hào)，其中第一或第二電力線中的一個(gè)為火線，該電流檢測(cè)信號(hào)周期性地在每一周期的第一時(shí)段與所述第一電流相關(guān)并且在每一周期的第二時(shí)段與所述第二電流相關(guān)；提供火線電壓的電壓檢測(cè)信號(hào)以及所述火線電壓的有效值；基于所述電流檢測(cè)信號(hào)與所述火線電壓的電壓檢測(cè)信號(hào)生成能量累積信號(hào)；以及在第二時(shí)段生成所述第二電流的有效值，該有效值由(ΔΕ/ΔΤ)/υ確定，其中 ΔΕ/ΔΤ表示能量累積信號(hào)的變化速率，而U表示火線電壓的有效值。
上文已經(jīng)概括而非寬泛地給出了本公開內(nèi)容的特征。本公開內(nèi)容的附加特征將在此后描述，其形成了本公開權(quán)利要求的主題。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以容易地使用所公開的構(gòu)思和具體實(shí)施方式
，作為修改和設(shè)計(jì)其他結(jié)構(gòu)或者過程的基礎(chǔ)，以便執(zhí)行與本公開相同的目的。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，這些等同結(jié)構(gòu)沒有脫離所附權(quán)利要求書中記載的本公開的主旨和范圍。


為了更完整地理解本公開以及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下描述，其中，
圖1示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的電路100 ；
圖2示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例，能量累積信號(hào)變化速率的示例性計(jì)算過程；
圖3示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的電路300 ；
圖4示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的包括圖1所示的電路100的電表400 ；
圖5示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的包括圖3所示的電路300的電表500 ；
圖6示出了根據(jù)本公開又一實(shí)施例的方法的流程除非指明，否則不同附圖中的相應(yīng)標(biāo)記和符號(hào)一般表示相應(yīng)的部分。繪制附圖是為了清晰地示出本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的有關(guān)方面，而未必是按照比例繪制的。為了更為清晰地示出某些實(shí)施方式，在附圖標(biāo)記之后可能跟隨有字母，其指示相同結(jié)構(gòu)、材料或者過程步驟的變形。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)討論實(shí)施例的實(shí)施和使用。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所討論的具體實(shí)施例僅僅示范性地說明實(shí)施和使用本公開的特定方式，而非限制本公開的范圍。
圖1示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的電路100。該電路100可以被用于例如測(cè)量電力。該電路100包括電流檢測(cè)模塊101、多路復(fù)用器102、信號(hào)處理模塊103以及控制模塊 104。
電流檢測(cè)模塊101用于生成與第一電力線20上的第一電流對(duì)應(yīng)的第一電流檢測(cè)信號(hào)23，以及與第二電力線21上的第二電流對(duì)應(yīng)的第二電流檢測(cè)信號(hào)22，其中第一或第二電力線中的一個(gè)為火線。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電力線20可以是火線，而第二電力線21 可以是零線。在另一實(shí)施例中，第一電力線20可以是零線，第二電力線21可以是火線。在一個(gè)實(shí)施例中，電流檢測(cè)模塊101具有兩路檢測(cè)通道，每一檢測(cè)通道包括一個(gè)電流檢測(cè)裝置，該電流檢測(cè)裝置用于對(duì)電流進(jìn)行采樣。該電流檢測(cè)模塊101可以是，例如電流互感器 (current transformer) 0由電流檢測(cè)模塊101生成的電流檢測(cè)信號(hào)會(huì)隨各自所檢測(cè)的電流在不同時(shí)刻電流值的變化而相應(yīng)變化，因而第一電流與第二電流可以被精確地采樣。
多路復(fù)用器102用于響應(yīng)于控制信號(hào)25而周期性地在第一電流檢測(cè)信號(hào)與第二電流檢測(cè)信號(hào)間切換。每一周期包含兩個(gè)時(shí)段，即第一時(shí)段與第二時(shí)段。多路復(fù)用器102 會(huì)在每一周期的第一時(shí)段，例如圖2示出的時(shí)段210，輸出第一電流檢測(cè)信號(hào)23，而在每一周期的第二時(shí)段，例如圖2示出的時(shí)段220，輸出第二電流檢測(cè)信號(hào)22。通過采用多路復(fù)用器102，根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的電路100在僅使用一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的情況下，還能夠監(jiān)控第一電流與第二電流。因此，電路100可以顯著降低功耗及成本。
信號(hào)處理模塊103用于基于所述多路復(fù)用器102的輸出，即第一電流檢測(cè)信號(hào)23 或第二電流檢測(cè)信號(hào)22，以及火線電壓的電壓檢測(cè)信號(hào)M來生成能量累積信號(hào)。其中，電壓檢測(cè)信號(hào)M會(huì)隨火線電壓在不同時(shí)刻的電壓值的變化而相應(yīng)變化。應(yīng)該理解，該能量累積信號(hào)可以通過對(duì)電流檢測(cè)信號(hào)22、23及電壓檢測(cè)信號(hào)M計(jì)算得到，其可以大體上即時(shí)地跟蹤電流檢測(cè)信號(hào)22、23及電壓檢測(cè)信號(hào)M的變化。依據(jù)具體算法的不同，該能量累積信號(hào)相對(duì)于電流檢測(cè)信號(hào)22、23及電壓檢測(cè)信號(hào)M可以延遲一段時(shí)間，例如，若干個(gè)信號(hào)處理的時(shí)鐘周期?；鹁€電壓是指火線與參考電勢(shì)間的電勢(shì)差，該參考電勢(shì)例如為地或零線。在本實(shí)施例中，參考電勢(shì)可以為零線電壓，因而電壓檢測(cè)信號(hào)M隨火線與零線間電壓差成比例地變動(dòng)變化，其中該電壓檢測(cè)信號(hào)M可以由耦接至第一電力線20、第二電力線21的電壓檢測(cè)模塊生成。優(yōu)選地，信號(hào)檢測(cè)模塊103還基于電壓檢測(cè)信號(hào)M生成火線電壓的有效值。
控制模塊104用于向多路復(fù)用器102提供控制信號(hào)25，并在第二時(shí)段生成第二電流的有效值，該有效值由(ΔΕ/ΔΤ)/υ確定，其中ΔΕ/ΔΤ表示能量累積信號(hào)的變化速率， 而U表示火線電壓的有效值。具體地，能量累積信號(hào)的變化速率是根據(jù)信號(hào)處理模塊103 生成的能量累積信號(hào)計(jì)算的。優(yōu)選地，電路100還包括寄存器，該寄存器用于存儲(chǔ)能量累積信號(hào)的數(shù)據(jù)，并響應(yīng)控制模塊104發(fā)出的請(qǐng)求，將存儲(chǔ)的能量累積信號(hào)的數(shù)據(jù)提供給控制模塊104。
在下文中將詳細(xì)描述圖1中電路100的工作方式。
仍參考圖1，電路100耦接至第一電力線20與第二電力線21，用于計(jì)量這些電力線上的電力，具體用于測(cè)量流過這些電力線上電流的有效值。
正如前述，多路復(fù)用器102對(duì)控制模塊104的控制信號(hào)25進(jìn)行響應(yīng)，并周期性地輸出第一電流檢測(cè)信號(hào)與第二電流檢測(cè)信號(hào)。
當(dāng)處于第一時(shí)段210時(shí)，多路復(fù)用器102輸出第一電流檢測(cè)信號(hào)23，并將第一電流檢測(cè)信號(hào)23提供給信號(hào)處理模塊103，其中，該第一電流檢測(cè)信號(hào)23隨第一電流的變化而相應(yīng)變化。具體而言，由于第一電力線20上流過的第一電流大體上保持穩(wěn)定，因此，信號(hào)處理模塊103可以直接基于第一電流檢測(cè)信號(hào)23來計(jì)算第一電流的有效值。例如，第一電流的有效值可以由下述等式確定
其中，Irff表示第一電流的有效值，T表示計(jì)算有效值的采樣時(shí)間，Im表示第一電流的電流值，即第一電流在采樣時(shí)間內(nèi)各個(gè)時(shí)刻的數(shù)值。應(yīng)注意到，多路復(fù)用器102輸出的電流檢測(cè)信號(hào)是模擬信號(hào)，因此，信號(hào)處理電路103需要先將輸入的電流檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再計(jì)算相應(yīng)電流的有效值。
當(dāng)?shù)谝粫r(shí)段210結(jié)束后，控制模塊104產(chǎn)生請(qǐng)求多路復(fù)用器102切換到第二電流檢測(cè)信號(hào)22的控制信號(hào)25。在第二時(shí)段220期間，多路復(fù)用器102會(huì)持續(xù)輸出第二電流檢測(cè)信號(hào)22，其中，該第二電流檢測(cè)信號(hào)22隨第二電流的變化而相應(yīng)變化。
當(dāng)處于第二時(shí)段220時(shí)，控制模塊104會(huì)生成第二電流的有效值。該第二電流的有效值不是直接采用第二電流檢測(cè)信號(hào)計(jì)算得到的，而是基于能量累積信號(hào)及火線電壓的有效值進(jìn)行計(jì)算所得到的。在一個(gè)實(shí)施例中，在第二時(shí)段220內(nèi)，能量累積信號(hào)的變化速率僅計(jì)算一次，并將第二時(shí)段220內(nèi)的第二電流的有效值設(shè)置為恒定不變。在另一實(shí)施例中， 在第二時(shí)段220內(nèi)，能量累積信號(hào)的變化速率計(jì)算多次，因而第二時(shí)段220內(nèi)的第二電流有效值會(huì)發(fā)生變化。可選地，第一電流有效值的產(chǎn)生方法可以采用與上述第二電流有效值相同的方法。
圖2示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例，能量累積信號(hào)變化速率的示例性計(jì)算過程。
如圖2所示，能量累積信號(hào)的變化速率是在每一周期第二時(shí)段220開始后的第一間隔221之后進(jìn)行計(jì)算的。例如，在第二時(shí)段220開始后的第一間隔221之后，控制模塊記錄能量累積信號(hào)的第一值Ep接著，在第一間隔221結(jié)束之后再過第二間隔222，控制模塊記錄能量累積信號(hào)的第二值氏。這樣，能量累積信號(hào)的變化速率即可以確定，即為(E1-E2)/ Ttl，其中Ttl代表第二間隔222的值。在一個(gè)實(shí)施例中，能量累積信號(hào)是電流檢測(cè)信號(hào)與電壓檢測(cè)信號(hào)乘積的定積分，即累積的被消耗的電量。
在計(jì)算能量累積信號(hào)變化速率的同時(shí)，控制模塊還同時(shí)確定火線電壓的有效值U。 這樣，第二時(shí)段220內(nèi)第二電流的有效值即可以由(ΔΕ/ΔΤ)/υ確定。在一個(gè)實(shí)施例中，火線電壓的有效值U被設(shè)定為在第二時(shí)段220內(nèi)保持不變。
正如上文所述，在第二時(shí)段220內(nèi)，電路100產(chǎn)生的第二電流的有效值是基于第二電流在第二時(shí)段220內(nèi)某一時(shí)刻的電流檢測(cè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流值所確定的，而非一段時(shí)間內(nèi)一系列連續(xù)變化的第一或第二電流的電流檢測(cè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流值。因此，在第一時(shí)段210內(nèi)測(cè)量得到的第一電流的電流值并不會(huì)影響第二電流的有效值。如果在信號(hào)切換時(shí)第二電流與第一電流顯著不同，那么多路復(fù)用器的輸出也會(huì)顯著變化。在這種情況下，與傳統(tǒng)方法相比，根據(jù)本公開實(shí)施例得到的第二電流的有效值會(huì)更加準(zhǔn)確。此外，根據(jù)本公開的實(shí)施例，在第二時(shí)段內(nèi)，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)第二電流的測(cè)量，例如，200毫秒或者更短。
在生成第二電流的有效值之后，控制模塊104向多路復(fù)用器102發(fā)送要求重新切換至第一電流檢測(cè)信號(hào)的控制信號(hào)25，這樣，就完成了電力測(cè)量的一個(gè)測(cè)量周期。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一電力線20為火線，第二電力線21為零線。這時(shí)，對(duì)應(yīng)于第一電流的第一電流檢測(cè)信號(hào)23可以用于確定用電功率或累積用電量，而對(duì)應(yīng)于第二電流的第二電流檢測(cè)信號(hào)22可以用于確定是否存在錯(cuò)誤，例如竊電或漏電。因此，第一時(shí)段210 通常長于第二時(shí)段220。在一個(gè)實(shí)施例中，第二時(shí)段220小于或等于400毫秒。相應(yīng)地，每一測(cè)量周期可以為，例如，1至20秒。在另一實(shí)施例中，第二時(shí)段220的第一間隔221小于或等于100毫秒。在又一實(shí)施例中，第二時(shí)段220的第二間隔222大于或等于20毫秒且小于或等于200毫秒。
圖3示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的電路300。該電路300可以用于例如測(cè)量電力。
如圖3所示，電路300包括電流檢測(cè)模塊101，多路復(fù)用器102，信號(hào)處理模塊103， 控制模塊104，寄存器114以及電壓檢測(cè)模塊121。
電流檢測(cè)模塊101用于生成與第一電力線20上的第一電流對(duì)應(yīng)的第一電流檢測(cè)信號(hào)23，以及與第二電力線21上的第二電流對(duì)應(yīng)的第二電流檢測(cè)信號(hào)22，其中第一和第二電力線中的一個(gè)為火線。
多路復(fù)用器102用于響應(yīng)于控制信號(hào)而周期性地在第一電流檢測(cè)信號(hào)與第二電流檢測(cè)信號(hào)間切換，在每一周期的第一時(shí)段輸出第一電流檢測(cè)信號(hào)，在每一周期的第二時(shí)段輸出第二電流檢測(cè)信號(hào)。
信號(hào)處理模塊103用于基于火線電壓的電壓檢測(cè)信號(hào)以及第一或第二電流檢測(cè)信號(hào)生成能量累積信號(hào)。
具體而言，信號(hào)處理模塊103包括第一放大器111，第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器112以及數(shù)字信號(hào)處理模塊113。第一放大器111用于接收多路復(fù)用器102的輸出，即第一電流檢測(cè)信號(hào) 23或第二電流檢測(cè)信號(hào)22，并將電流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大。第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器112用于將第一放大器111提供的電流檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)處理模塊113用于對(duì)接收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，例如進(jìn)行計(jì)算，并生成能量累積信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理模塊113還用于基于電壓檢測(cè)信號(hào)M生成火線電壓的有效值。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，電路300還包括寄存器114，該寄存器114用于存儲(chǔ)上述數(shù)字信號(hào)的相應(yīng)數(shù)據(jù)，例如，能量累積信號(hào)以及火線電壓的有效值。這些存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步提供給控制模塊104。
可以理解，在電路300的另一個(gè)實(shí)施例中，寄存器114可以是一個(gè)包括在信號(hào)處理模塊103中的內(nèi)部模塊。
控制模塊104用于向多路復(fù)用器102提供控制信號(hào)，并在第二時(shí)段生成所述第二電流的有效值，該有效值由(ΔΕ/ΔΤ)/υ確定，其中ΔΕ/ΔΤ表示能量累積信號(hào)的變化速率，而U表示火線電壓的有效值。
電壓檢測(cè)模塊121用于生成電壓檢測(cè)信號(hào)31。電壓檢測(cè)信號(hào)31隨火線電壓的變化而變化，并會(huì)被提供給第二放大器122。電壓檢測(cè)信號(hào)31由第二放大器122放大后，會(huì)被第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器123轉(zhuǎn)換為火線電壓所對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。因此，由第二模數(shù)轉(zhuǎn)換器123所生成的該數(shù)字信號(hào)會(huì)被進(jìn)一步提供給數(shù)字信號(hào)處理單元113。
圖4示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的包括圖1所示的電路100的電表400。
在圖4中，電表400還包括耦接至控制模塊104的顯示裝置131。該顯示裝置131 用于顯示電路100生成的數(shù)據(jù)和/或信號(hào)，例如第一電力線20與第二電力線21上的電流的有效值。
圖5示出了根據(jù)本公開另一實(shí)施例的包括圖3所示的電路300的電表500。
在圖5中，電表500還包括耦接至控制模塊104的顯示裝置131。該顯示裝置131 用于顯示電路300生成的數(shù)據(jù)和/或信號(hào)，例如第一電力線20與第二電力線21上的電流的有效值。
圖6示出了根據(jù)本公開又一實(shí)施例的方法的流程圖。
如圖6所示，在步驟601中，檢測(cè)第一電力線上的第一電流與第二電力線上的第二電流并生成電流檢測(cè)信號(hào)，其中第一和第二電力線中的一個(gè)為火線；該電流檢測(cè)信號(hào)周期性地在每一周期的第一時(shí)段與所述第一電流相關(guān)并且在每一周期的第二時(shí)段與所述第二電流相關(guān)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電力線為火線，第二電力線為零線。在另一個(gè)實(shí)施例中， 第一電力線為零線，第二電力線為火線。
在一個(gè)實(shí)施例中，步驟601由具有兩路檢測(cè)通道的電流檢測(cè)模塊及多路復(fù)用器執(zhí)行。該多路復(fù)用器可以響應(yīng)控制信號(hào)，從而在兩路檢測(cè)通道間進(jìn)行切換。
在步驟602中，提供火線電壓的電壓檢測(cè)信號(hào)以及火線電壓的有效值。
在一個(gè)實(shí)施例中，電壓檢測(cè)信號(hào)由電壓檢測(cè)模塊生成。該電壓檢測(cè)信號(hào)會(huì)隨火線電壓在不同時(shí)刻的電壓值的變化而相應(yīng)變化。而火線電壓的有效值是由信號(hào)處理模塊基于該電壓檢測(cè)信號(hào)所產(chǎn)生的，該信號(hào)處理模塊例如為數(shù)字信號(hào)處理模塊。
在步驟603中，基于電流檢測(cè)信號(hào)與火線電壓的電壓檢測(cè)信號(hào)生成能量累積信號(hào)。
應(yīng)該理解，該能量累積信號(hào)可以通過對(duì)電流檢測(cè)信號(hào)及電壓檢測(cè)信號(hào)計(jì)算得到， 其可以大體上即時(shí)地跟蹤電流檢測(cè)信號(hào)及電壓檢測(cè)信號(hào)的變化。依據(jù)具體算法的不同，該能量累積信號(hào)相對(duì)于的電流檢測(cè)信號(hào)及電壓檢測(cè)信號(hào)可以延遲一段時(shí)間，例如，若干個(gè)信號(hào)處理的時(shí)鐘周期。在一個(gè)實(shí)施例中，能量累積信號(hào)是由信號(hào)處理模塊生成的，該能量累積信號(hào)可以為步驟601及602中獲得的電流檢測(cè)信號(hào)以及電壓檢測(cè)信號(hào)的乘積的定積分。
在步驟604中，在第二時(shí)段生成所述第二電流的有效值，該有效值由(ΔΕ/ΔΤ)/υ 確定，其中△ E/ △ T表示能量累積信號(hào)的變化速率，而U表示火線電壓的有效值。
在一個(gè)實(shí)施例中，能量累積信號(hào)的變化速率是在每一周期第二時(shí)段開始后的第一間隔之后進(jìn)行計(jì)算的。在另一實(shí)施例中，能量累積信號(hào)變化速率的計(jì)算是在該第一間隔之后的第二間隔內(nèi)完成的。例如，在第二時(shí)段開始后的第一間隔之后，記錄能量累積信號(hào)的第一值Ep接著，在第一間隔結(jié)束之后再過第二間隔，記錄能量累積信號(hào)的第二值氏。這樣， 能量累積信號(hào)的變化速率即可以確定，即為(E1-E2)/Ttl，其中Ttl代表第二間隔的值。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一電力線為火線，第二電力線為零線。這時(shí)，對(duì)應(yīng)于第一電流的電流檢測(cè)信號(hào)可以用于確定用電功率或累積用電量，而對(duì)應(yīng)于第二電流的電流檢測(cè)信號(hào)可以用于確定是否存在錯(cuò)誤，例如竊電或漏電。因此，第一時(shí)段通常長于第二時(shí)段。在一個(gè)實(shí)施例中，第二時(shí)段小于或等于400毫秒。相應(yīng)地，每一測(cè)量周期可以為，例如，1至20秒。 在另一實(shí)施例中，第二時(shí)段的第一間隔小于或等于100毫秒。在又一實(shí)施例中，第二時(shí)段的第二間隔大于或等于20毫秒且小于或等于200毫秒。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，本公開還包括基于每一周期第一時(shí)段的第一電流檢測(cè)信號(hào)， 生成第一電流的有效值。
在本公開中，為示范目的，電路實(shí)施例的運(yùn)作參照方法實(shí)施例描述。然而，應(yīng)該理解本公開中電路的運(yùn)作和方法的實(shí)現(xiàn)互相獨(dú)立。也就是說，所公開的電路實(shí)施例可以依照其他方法運(yùn)作，所公開的方法實(shí)施例可以通過其他電路實(shí)現(xiàn)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還將容易地理解的是，材料和方法可以變化，同時(shí)仍然處于本公開的范圍之內(nèi)。還將理解的是，除了用來示出實(shí)施方式的具體上下文之外，本公開提供了多種可應(yīng)用的創(chuàng)造性構(gòu)思。因此，所附權(quán)利要求意在將這些過程、機(jī)器、制品、組合物、裝置、方法或者步驟包括在其范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電路，其特征在于，包括電流檢測(cè)模塊(101)，用于生成與第一電力線上的第一電流對(duì)應(yīng)的第一電流檢測(cè)信號(hào)， 以及與第二電力線上的第二電流對(duì)應(yīng)的第二電流檢測(cè)信號(hào)，其中第一和第二電力線中的一個(gè)為火線；多路復(fù)用器(102)，用于響應(yīng)于控制信號(hào)而周期性地在所述第一電流檢測(cè)信號(hào)與所述第二電流檢測(cè)信號(hào)間切換，在每一周期的第一時(shí)段輸出所述第一電流檢測(cè)信號(hào)，在每一周期的第二時(shí)段輸出所述第二電流檢測(cè)信號(hào)；信號(hào)處理模塊(103)，用于基于所述多路復(fù)用器(10 的輸出以及火線電壓的電壓檢測(cè)信號(hào)生成能量累積信號(hào)；控制模塊(104)，用于向所述多路復(fù)用器(10 提供所述控制信號(hào)，并在所述第二時(shí)段生成所述第二電流的有效值，該有效值由(ΔΕ/ΔΤ)/υ確定，其中ΔΕ/ΔΤ表示所述能量累積信號(hào)的變化速率，而U表示所述火線電壓的有效值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述能量累積信號(hào)的變化速率是在每周期第二時(shí)段開始后的第一間隔之后計(jì)算的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述能量累積信號(hào)的變化速率是在第二時(shí)段中第一間隔之后的第二間隔中計(jì)算的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路，其特征在于，所述第二間隔大于或等于20毫秒且小于或等于200毫秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述第一間隔小于或等于100毫秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第二時(shí)段小于或等于400毫秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，還包括電壓檢測(cè)模塊(121)，用于生成與所述火線電壓對(duì)應(yīng)的所述電壓檢測(cè)信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊(103)還用于基于所述電壓檢測(cè)信號(hào)生成所述火線電壓的有效值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，還包括寄存器(114)，用于存儲(chǔ)并提供所述能量累積信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊(103)還用于基于每一周期第一時(shí)段的所述第一電流檢測(cè)信號(hào)，生成所述第一電流的有效值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊(10 包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將所述多路復(fù)用器的輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述第一電力線為火線，而所述第二電力線為零線。
13.—種電表，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的電路。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電表，其特征在于，還包括顯示裝置(131)，用于顯示所述電路生成的信號(hào)和/或數(shù)據(jù)。
15.一種方法，其特征在于，包括檢測(cè)第一電力線上的第一電流與第二電力線上的第二電流，并生成電流檢測(cè)信號(hào)，其中第一和第二電力線中的一個(gè)為火線，該電流檢測(cè)信號(hào)周期性地在每一周期的第一時(shí)段與所述第一電流相關(guān)并且在每一周期的第二時(shí)段與所述第二電流相關(guān)；提供火線電壓的電壓檢測(cè)信號(hào)以及所述火線電壓的有效值； 基于所述電流檢測(cè)信號(hào)與所述火線電壓的電壓檢測(cè)信號(hào)生成能量累積信號(hào)；以及在第二時(shí)段生成所述第二電流的有效值，該有效值由(ΔΕ/ΔΤ)/υ確定，其中ΔΕ/ΔΤ 表示能量累積信號(hào)的變化速率，而U表示火線電壓的有效值。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述能量累積信號(hào)的變化速率是在每周期第二時(shí)段開始后的第一間隔之后計(jì)算的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述能量累積信號(hào)的變化速率是在第二時(shí)段中第一間隔之后的第二間隔中計(jì)算的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二間隔大于或等于20毫秒且小于或等于200毫秒。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一間隔小于或等于100毫秒。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二時(shí)段小于或等于400毫秒。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括基于每一周期第一時(shí)段的所述第一電流檢測(cè)信號(hào)，生成所述第一電流的有效值。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一電力線為火線，而所述第二電力線為零線。
全文摘要
本公開提供了一種計(jì)量電力的電路及方法。該電路包括電流檢測(cè)模塊，用于生成與第一電力線上的第一電流對(duì)應(yīng)的第一電流檢測(cè)信號(hào)，以及與第二電力線上的第二電流對(duì)應(yīng)的第二電流檢測(cè)信號(hào)，其中第一和第二電力線中的一個(gè)為火線；多路復(fù)用器，用于響應(yīng)于控制信號(hào)而周期性地在第一與第二電流檢測(cè)信號(hào)間切換，在每一周期的第一時(shí)段輸出第一電流檢測(cè)信號(hào)，在每一周期的第二時(shí)段輸出第二電流檢測(cè)信號(hào)；信號(hào)處理模塊，用于基于多路復(fù)用器的輸出以及火線的電壓檢測(cè)信號(hào)生成能量累積信號(hào)；控制模塊，用于向多路復(fù)用器提供控制信號(hào)，并在第二時(shí)段生成第二電流的有效值，該有效值由(ΔE/ΔT)/U確定，其中ΔE/ΔT表示能量累積信號(hào)的變化速率，而U表示火線電壓的有效值。
文檔編號(hào)G01R22/10GK102539908SQ20101062478
公開日2012年7月4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)明者李曉先 申請(qǐng)人:意法半導(dǎo)體(中國)投資有限公司