專利名稱：電功率計(jì)量設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電功率計(jì)量設(shè)備，包括-至少一個(gè)電流傳感器，用于提供代表在初級(jí)電導(dǎo)體中流動(dòng)的初級(jí)電流的次級(jí)測(cè) 量電流，-電子測(cè)量和整流器電路，連接到所述至少一個(gè)電流傳感器，-處理電路，連接到電子測(cè)量和整流器電路，以及-發(fā)送器，連接到處理電路，用于通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)向電功率測(cè)量接收器發(fā)送消 肩、ο本發(fā)明還涉及電功率計(jì)量方法。
背景技術(shù)：
在電線導(dǎo)體上布置用于利用遠(yuǎn)程組件計(jì)量電功率的電子設(shè)備以估計(jì)或測(cè)量電流、 功率和/或電。被稱為無(wú)線系統(tǒng)的系統(tǒng)通常具有電導(dǎo)體上的帶有無(wú)線電發(fā)送器的第一部 件、以及帶有無(wú)線電接收器及集中功率和電處理的第二集中部件。專利申請(qǐng)W0200814M^示出設(shè)備的第一已知示例。利用電容分壓器在本地測(cè)量 電源系統(tǒng)的電壓。電子電路的供電實(shí)質(zhì)上基于電池的存在。文獻(xiàn)EP2048482描述具有多個(gè)源以及電池的電子電路電源?，F(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備一般依賴于外部電源或者依賴于電池組或可充電電池的存在。因 此它們具有相對(duì)的自主性且不能夠在所有時(shí)間操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供用于計(jì)量電功率的設(shè)備和方法，使得能夠避免外部電源、電 池組或可充電電池的使用。一種根據(jù)本發(fā)明的用于計(jì)量電功率的設(shè)備包括-電流積分電容器，經(jīng)由電流整流器部件連接到所述至少一個(gè)電流傳感器，-電壓閾值檢測(cè)部件，連接到所述積分電容器，以檢測(cè)所述積分電容器上預(yù)定義電 壓閾值的過(guò)沖，-開關(guān)部件，由所述閾值檢測(cè)部件控制，用于當(dāng)所述積分電容器中的電壓已經(jīng)超過(guò) 所述預(yù)定義電壓閾值時(shí)觸發(fā)利用積分電容器上累積的功率對(duì)所述處理電路和所述發(fā)送器 供電，所述處理電路和所述發(fā)送器接著發(fā)送電功率的數(shù)量或已經(jīng)在所述初級(jí)電導(dǎo)體中流動(dòng) 的電流的數(shù)量的功率消息。所述開關(guān)部件優(yōu)選地由在保持電流以下停止導(dǎo)通的可控硅(thyristor)類型的 元件組成，而檢測(cè)部件是在輸入端具有低泄露電流的電壓基準(zhǔn)元件中。優(yōu)選實(shí)施例中，所述設(shè)備包括放電部件，用于在傳輸循環(huán)的結(jié)尾處將所述積分電 容器放電。由發(fā)送器發(fā)送的所述功率消息有利地包含脈沖計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。
由發(fā)送器發(fā)送的所述功率消息優(yōu)選地包含功率計(jì)量或電流數(shù)量計(jì)量數(shù)據(jù)。特定實(shí)施例中，所述設(shè)備包括用于檢測(cè)電流的過(guò)零的部件，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)零時(shí)發(fā)送 所述功率消息。所述處理電路有利地包括校正部件，用于根據(jù)預(yù)加載的或由先前的返回消息發(fā)送 的參數(shù)在本地校正功率數(shù)據(jù)值。所述設(shè)備有利地包括布置在所述處理電路中和/或接收器的處理模塊中的用于 計(jì)算所述初級(jí)電流的rms值的部件。一種根據(jù)本發(fā)明的用于計(jì)量電功率的方法包括-利用代表在電導(dǎo)體中流動(dòng)的電流的次級(jí)電流對(duì)積分電容器充電，-當(dāng)所述積分電容器的電壓超過(guò)預(yù)定義閾值時(shí)，啟動(dòng)開關(guān)的導(dǎo)通，-經(jīng)由所述開關(guān)利用所述積分電容器的充電電壓對(duì)處理電路供電，-準(zhǔn)備和發(fā)送代表電功率的數(shù)量或已經(jīng)在所述初級(jí)電導(dǎo)體中流動(dòng)的電流的數(shù)量的 功率消息，-命令將電容器完全放電，以及-停止所述開關(guān)的導(dǎo)通。所述計(jì)量方法有利地包括-由接收器接收代表電功率的數(shù)量的所述消息，和-增加電功率計(jì)量。所述計(jì)量方法有利地包括-從接收器接收包含校正和參數(shù)設(shè)置值的返回消息，以及-準(zhǔn)備和發(fā)送具有完整電功率值數(shù)據(jù)的代表電功率的數(shù)量的所述功率消息。特定實(shí)施例中，所述計(jì)量方法包括-等待所述次級(jí)電流的過(guò)零以發(fā)送代表電功率的數(shù)量的所述消息，-由接收器檢測(cè)電壓的過(guò)零時(shí)刻，以及-由所述接收器根據(jù)所述電壓的過(guò)零時(shí)刻和所述功率消息的接收時(shí)間確定代表電 壓于電流之間的相位差的值。有利地在所述電容器的預(yù)定數(shù)量的充電和放電循環(huán)被執(zhí)行時(shí)執(zhí)行功率消息的發(fā) 送，將要發(fā)送的電功率值依賴于所述預(yù)定的循環(huán)數(shù)量。所述計(jì)量方法優(yōu)選地包括電功率的值或數(shù)量的校正，以糾正工作范圍上電流傳感 器的非線性、由于元件泄露電流引起的誤差和/或由于處理和傳輸時(shí)間引起的誤差。所述計(jì)量方法優(yōu)選地包括從功率消息接收器發(fā)送返回消息，所述返回消息包括代 表電壓于電流之間的相位差、電壓值、在消息發(fā)送之前充電-放電循環(huán)的數(shù)量、校正參數(shù)和 /或經(jīng)校正的電功率值的數(shù)據(jù)。


其他優(yōu)點(diǎn)和特征將從本發(fā)明的具體實(shí)施例的以下說(shuō)明中變得更清楚明了，實(shí)施例 是僅以非限制示例的目的給出并且在附圖中示出，其中圖1表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有無(wú)線鏈路的電功率計(jì)量設(shè)備；圖2表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的設(shè)備的圖3表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的設(shè)備的圖；圖4A和4B表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備中電容器的充電和放電的時(shí)序圖；圖5A和5B表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在設(shè)備中發(fā)送的消息的內(nèi)容；圖6A到6D說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的第一操作；圖7A到7C說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的第二操作；圖8表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的消息接收器的框圖；圖9和10表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的第一流程圖；以及圖11表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的第二流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1表示用于發(fā)送代表預(yù)定義的電功率數(shù)量的脈沖的具有無(wú)線鏈路的電功率計(jì) 量設(shè)備。該設(shè)備包括發(fā)送器部分1，其具有提供代表在初級(jí)電導(dǎo)體3中流動(dòng)的初級(jí)電流Ip 的次級(jí)測(cè)量電流Is的電流傳感器2。電流Is由電子模塊4處理以發(fā)送代表電功率的數(shù)量 的無(wú)線消息。通過(guò)電流的積分實(shí)現(xiàn)該電功率，已知通過(guò)其他工具在別處估計(jì)或測(cè)量電源系 統(tǒng)的電壓。當(dāng)達(dá)到功率的數(shù)量時(shí)，將消息形式的脈沖發(fā)送到遠(yuǎn)程接收器5。接收器接收消息 并處理(具體通過(guò)存儲(chǔ)并在屏幕6上顯示值)功率數(shù)據(jù)。圖2表示根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的設(shè)備的圖。電流傳感器2向電子測(cè)量和整流 器電路提供代表初級(jí)電流Ip的次級(jí)測(cè)量電流Is。傳感器以此方式連接到具有四個(gè)二極管 8的整流器電橋7。在整流器電橋的輸出端，整流電流Ir被施加到電流Ir的積分電容器9。 該情況下，電流積分電容器經(jīng)由電流整流器部件連接到電流傳感器。電容器的端子處的電 壓Vc代表電流在時(shí)間上的積分并因而代表電功率，因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)電壓V是已知和恒定的， 如同相位差異和功率因子一樣。該設(shè)備還包括連接到電子測(cè)量和整流器電路的處理電路、 以及連接到處理電路10的用于通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)向電功率測(cè)量接收器5發(fā)送消息發(fā)送器。 該設(shè)備操作于兩個(gè)階段。在第一階段，在電容器9中發(fā)生電流Ir的積分或累積以給出代表 電功率數(shù)量的電壓。然后在第二階段，當(dāng)功率的數(shù)量達(dá)到預(yù)定的等級(jí)時(shí)觸發(fā)消息的傳輸。本發(fā)明的該實(shí)施例中，該設(shè)備包括連接到電容器9的電壓閾值檢測(cè)器12，用于檢 測(cè)積分電容器9上預(yù)定義電壓的過(guò)沖。當(dāng)積分電容器上的電壓已經(jīng)超過(guò)所述預(yù)定義電壓閾 值時(shí)，由閾值檢測(cè)器12支配的開關(guān)13觸發(fā)利用電容器中累積的功率對(duì)處理電路10和發(fā)送 器11提供電功率。此時(shí)，處理電路10和發(fā)送器11發(fā)送代表電功率的數(shù)量、或已經(jīng)在所述 初級(jí)電導(dǎo)體中流動(dòng)的電流的積分的功率消息。開關(guān)13有利地是在保持電流以下自動(dòng)停止 導(dǎo)通的可控硅類型的元件。該可控硅類型的元件也可以由具有通過(guò)輸入或觸發(fā)電極來(lái)控制 并且通過(guò)經(jīng)過(guò)電流的減少來(lái)停止導(dǎo)通的具有類似特征的晶體管的組件替換。電壓閾值檢測(cè) 器12優(yōu)選地是具有低泄露電流的電壓基準(zhǔn)元件，以便在電容器的充電期間限制電流泄露。 與電路10和11的電源并聯(lián)的電阻器14使得最小電流流過(guò)以保證所述可控硅13的導(dǎo)通。在操作的第二階段，必須迅速地執(zhí)行消息的處理和傳輸。該過(guò)程花費(fèi)的時(shí)間必須 比電容器的充電時(shí)間短并且優(yōu)選地為已知的和校準(zhǔn)的。在第二時(shí)間的結(jié)尾處，電容器的放 電必須快速以重新開始新的循環(huán)。該設(shè)備因此包括高速放電電路，用于在傳輸循環(huán)的結(jié)尾 處清空電容器的電荷。該高速放電電路包括低值電阻器15，其與在循環(huán)的結(jié)尾處由處理電 路10控制的晶體管16串聯(lián)。當(dāng)電容器被放電時(shí)，可控硅電流變低或接近于零，然后可控硅自然截止。從電容器9下行的電子電路不再被供電并且電容器9的充電可以重新開始?？梢詫o(wú)相位差的電阻充電上的功率表達(dá)為電壓V與電流I之間的乘積的積分。E = V(t)I(t)dt由于假定電壓至少在兩個(gè)消息之間的時(shí)間間隔期間恒定，可以用以下方式表達(dá)功 率E = V I (t) dt功率E和電壓V在接收器中確定，從而被稱為發(fā)送器的部件將提供I的積分 I(t)dt其中dt由兩個(gè)消息之間的時(shí)間間隔確定。積分電容器上的電壓Vc代表電流的積 分。當(dāng)發(fā)送消息時(shí)，它由此代表功率的數(shù)量。該值也可以用來(lái)確定初級(jí)電流的平均值。I的積分還代表已經(jīng)在所述初級(jí)電導(dǎo)體中流過(guò)的電流Ip的數(shù)量。因而可以將計(jì)算 部件布置在處理電路10中和/或接收器的處理模塊，以計(jì)算所述初級(jí)電流Ip的平均值。圖3表示根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的設(shè)備的圖。該實(shí)施例中，處理電路10和發(fā)送 器11能夠以雙向方式操作。該設(shè)備還包括電流過(guò)零檢測(cè)器17，連接在例如整流器電橋7的 輸入端與處理電路10的輸入端之間。該情況下，所述功率消息的傳輸被延遲直到檢測(cè)到過(guò) 零。該等待將允許接收器計(jì)算電源系統(tǒng)的AC電壓的過(guò)零與由所述功率消息的接收代表的 電流的過(guò)零之間的時(shí)間延遲。過(guò)零之間的時(shí)間特別用于計(jì)算電流與電壓之間的相位差Φ和 /或功率因子或裝置(installation)的余弦φ。圖3還示出用于電壓浪涌保護(hù)的由電阻器18和二極管19組成的保護(hù)電路。該電 路防止在電源系統(tǒng)導(dǎo)體3上傳播的擾動(dòng)干擾設(shè)備的操作。電阻器18具有低值以便不干擾 電路的全局阻抗，而二極管19從具有非常低的泄露電流的二極管中選擇以防止電容器9充 電期間電流Ir的任何分流。該圖中，高速放電電路包括直接并聯(lián)連接在電容器9上的電阻 器15和晶體管20，以便完全清空電容器而不必經(jīng)受來(lái)自可控硅的直流電壓或在弱電流時(shí) 停止其導(dǎo)電。為了與不同的基準(zhǔn)線兼容，基準(zhǔn)于正線的晶體管21經(jīng)由反向阻斷二極管M 來(lái)支配晶體管20。由電阻器22和電容器23組成的延遲電路繼續(xù)以短的時(shí)間支配放電晶體 管20，即便電路10不再供電。圖4Α和4Β表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備中電容器9的充電和放電的時(shí)序圖。 圖4Α中，電流強(qiáng)并且充電和放電時(shí)間段T短。圖4Β中，電流較弱并且時(shí)間段T較長(zhǎng)。在時(shí) 刻te處發(fā)送代表功率單元的消息。當(dāng)電流強(qiáng)并且電容器充電非常頻繁時(shí)，可以在電容器的 充電的每次結(jié)尾處、或根據(jù)充電的預(yù)定義數(shù)量N發(fā)送這些消息以防止太大數(shù)量的消息。減 少消息的數(shù)量同樣減少了通信網(wǎng)絡(luò)中消息的密度。圖5A和5B表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的在設(shè)備中發(fā)送和/或接收的消息的內(nèi)容。 在圖5A，第一發(fā)送的消息25包含前導(dǎo)碼26、同步數(shù)據(jù)27、發(fā)送器和/或源的標(biāo)識(shí)符觀、代 表功率的數(shù)據(jù)29、以及傳輸結(jié)尾或控制數(shù)據(jù)30。數(shù)據(jù)四可以是特別與脈沖計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián) 的固定值、在每個(gè)脈沖或傳輸處增加的可變值、與充電循環(huán)的數(shù)量N關(guān)聯(lián)的可變值、或累積 的電功率值。由發(fā)送器發(fā)送的功率消息因此包括脈沖計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)和/或功率計(jì)量數(shù)據(jù)。圖5B中，在從接收器的返回中接收第二消息31。這樣的消息特別用于設(shè)置處理電 路和發(fā)送器的參數(shù)。返回消息31包含前導(dǎo)碼32、同步數(shù)據(jù)33、目標(biāo)或接收器的標(biāo)識(shí)符34、 傳輸之間充電的等待的數(shù)量N的數(shù)據(jù)35、由接收器確定的相位差或功率因子36、電源系統(tǒng)電壓值37、一個(gè)或多個(gè)功率校正器系數(shù)38、和/或傳輸結(jié)尾或控制數(shù)據(jù)39。該情況下，處理 電路包括校正部件，用于根據(jù)預(yù)先加載的或由先前的返回消息發(fā)送的參數(shù)在本地校正功率 數(shù)據(jù)。圖6A到6D說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的第一操作。圖6A中，曲線Vc代表 電容器9的充電電壓。在時(shí)間tl，電容器開始利用來(lái)自傳感器的整流電流Ir充電，然后在 時(shí)間t2達(dá)到充電閾值Svc。開關(guān)13導(dǎo)通，由圖6B的狀態(tài)曲線40表示，并且命令對(duì)處理和 傳輸電路供電。圖6C中，曲線41示出時(shí)間t3與t4之間功率消息的發(fā)送。然后6D的曲線 42示出時(shí)間t4與完全放電時(shí)間t5之間命令電容器放電。圖7A、7B和7C分別說(shuō)明電容器9的充電電壓曲線Vc、消息發(fā)送曲線41、和電容器 9的放電命令曲線42。在閾值過(guò)沖和電路供電命令時(shí)間t2之后，處理電路等待下一個(gè)過(guò)零 以觸發(fā)功率消息的發(fā)送。圖7A中，等待以時(shí)間段Tz發(fā)生。這樣的延遲使得消息發(fā)送能夠 與過(guò)零同步，從而使得接收器能夠計(jì)算電源電壓過(guò)零與電流之間的擺差(stagger)。這樣的 電流與電壓之間的時(shí)間擺差可以用于計(jì)算相位差和功率因子。圖8表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的設(shè)備的消息接收器的框圖。通過(guò)接收器50接收 消息，并由處理模塊51處理接收的消息。連接到模塊51的模塊52執(zhí)行接收的功率值的校 正。功率測(cè)量誤差可以歸因于傳感器的非線性(在低電流電平中因?yàn)榇烹娐返拇呕?、元?中的電流泄露，在高電平中因?yàn)榇烹娐返娘柡?和/或處理和傳輸和放電時(shí)間(當(dāng)對(duì)于高 電流該時(shí)間與電容器9的充電時(shí)間相比不再微不足道時(shí))。當(dāng)執(zhí)行參數(shù)設(shè)置時(shí)這些誤差是 已知的或可測(cè)量的，并且它們隨后可以通過(guò)模塊52中的校正系數(shù)或表格在接收器中校正。 模塊53通過(guò)執(zhí)行累積值的中間計(jì)算或通過(guò)功率削減來(lái)處理所述功率值。依賴于所述消息， 其增加電功率計(jì)量。模塊M接收電壓信號(hào)V并從模塊51接收消息的到達(dá)的同步。其確定 用于計(jì)算電能量和功率的電壓V的值、以及電壓V的過(guò)零與代表電流Is的過(guò)零的消息接收 信號(hào)之間的擺差。該擺差將被用于計(jì)算電壓與電流之間的相位差和功率因子。這些值被提 供給模塊53，其完成有功或無(wú)功功率計(jì)算。模塊53可以將功率值存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊55 中，經(jīng)由通信電路56傳遞它們，或在屏幕57上顯示它們。模塊58為某些發(fā)送器準(zhǔn)備返回 信號(hào)用于調(diào)節(jié)或修改參數(shù)設(shè)置的目的。返回消息特別包括新功率單元的值、相位差或功率 因子值、其中可以由發(fā)送器在本地計(jì)算功率單元的情況下的電壓值、和/或用于確定發(fā)送 信號(hào)之前充電和放電的數(shù)量的數(shù)量N的值。圖9和10表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的第一流程圖。在步驟60執(zhí)行利用代 表在電導(dǎo)體中流動(dòng)的電流的初級(jí)電流對(duì)電容器9充電。當(dāng)電容器的電壓超過(guò)預(yù)定義的閾值 Svc時(shí)，在步驟61啟動(dòng)開關(guān)的導(dǎo)通。在步驟62執(zhí)行經(jīng)由所述開關(guān)通過(guò)電容器的充電對(duì)處理 電路供電。然后在步驟63，執(zhí)行代表電功率的數(shù)量或已經(jīng)在所述初級(jí)電導(dǎo)體中流過(guò)的電流 的積分的功率消息的準(zhǔn)備和傳輸。然后，在消息傳輸?shù)慕Y(jié)尾處，步驟64命令將電容器完全 放電，并且步驟65命令停止所述開關(guān)的導(dǎo)通。圖10中，步驟66涉及由接收器接收代表電功率的數(shù)量的所述消息。在接收器中， 步驟67執(zhí)行電功率計(jì)量的增加。在步驟68，執(zhí)行電功率的值或數(shù)量的校正，以糾正工作范 圍上所述電流傳感器的非線性、由于元件泄露電流引起的誤差和/或由于處理和傳輸時(shí)間 請(qǐng)求引起的誤差。步驟69計(jì)算功率值或臨時(shí)或累積的能量值。圖11表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法的第二流程圖。該方法的步驟附加于或結(jié)合在圖9和10的流程圖的步驟中。在步驟70，一旦超過(guò)電壓閾值并且處理電路被供電，就 根據(jù)依賴于電容器充電循環(huán)和在前一循環(huán)期間接收的數(shù)據(jù)的常數(shù)來(lái)執(zhí)行功率單元的計(jì)算。 該數(shù)據(jù)特別是電源系統(tǒng)的電壓的值、相位差的值或電流與電壓之間的功率因子的值、或電 功率單元值。在步驟71，利用在步驟70計(jì)算的新值增加累積的功率值以得到總的功率值。 步驟72在發(fā)送功率消息之前等待或計(jì)數(shù)所述電容器9的充電和放電循環(huán)的預(yù)定數(shù)量N。如 果所述值是復(fù)合(complex)并且在每個(gè)循環(huán)中不同，則電功率數(shù)量與所述循環(huán)的預(yù)定數(shù)量 或在該數(shù)量的循環(huán)期間的累積成比例。在步驟73，利用完整的電功率值數(shù)據(jù)準(zhǔn)備代表電功 率的數(shù)量的消息。在步驟74執(zhí)行所述次級(jí)電流的過(guò)零的等待以發(fā)送代表電功率的數(shù)量的 所述消息。該等待使得接收器能夠在接收消息時(shí)計(jì)算電流與電源功率系統(tǒng)的電壓之間的過(guò) 零的擺差。因此，在步驟75，發(fā)送復(fù)合消息，其能夠包含瞬時(shí)或臨時(shí)功率值、兩次傳輸之間的 累積功率的值或總的功率值。在功率消息的傳輸之后，在步驟76，發(fā)生從接收器接收包含校 正和參數(shù)設(shè)置值的返回消息。該返回消息由接收器預(yù)先準(zhǔn)備，其在接收功率消息之后以反 射(reflex)方式將其發(fā)送回來(lái)。步驟77指示結(jié)束開關(guān)的導(dǎo)通并將電容器9完全放電。在接收器中，存在步驟78用于檢測(cè)電源系統(tǒng)電壓的過(guò)零時(shí)間。然后由所述接收器 根據(jù)所述電壓的過(guò)零時(shí)間和所述功率消息的接收時(shí)間來(lái)確定代表電壓與電流之間的相位 差的值。在步驟79，處理接收的功率消息以計(jì)算電能、功率、或平均電流值數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)例 如可以被存儲(chǔ)、通信、顯示、或處理以用于其他電功率管理功能。在步驟79，響應(yīng)于隨后的功 率消息接收來(lái)準(zhǔn)備返回消息以便發(fā)送回來(lái)。在步驟76接收的和從接收器發(fā)送的返回消息 例如包含代表電壓與電流之間的相位差的數(shù)據(jù)、電壓值、消息傳輸之前的充電-放電循環(huán) 的數(shù)量N、校正參數(shù)和/或經(jīng)校正的電功率值。前面描述的發(fā)送器之間的鏈路優(yōu)選地為無(wú)線鏈路，其中無(wú)線發(fā)送器是自供電。這 些鏈路也可以是光鏈路，特別是具有紅外發(fā)送器和接收器。所述消息也可以在硬連線鏈路 上發(fā)送，其中發(fā)送器通過(guò)電流傳感器來(lái)自供電。在發(fā)送器與接收器之間使用的無(wú)線鏈路優(yōu)選地根據(jù)來(lái)自“紫蜂(Zigbee)聯(lián)盟”協(xié) 會(huì)的被稱為“紫蜂”的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電流傳感器2優(yōu)選地是閉合線圈或開放磁路類型的電流 變壓器以易于在電導(dǎo)體上安裝。電容器9有利地是具有非常低的泄露電流的非常高的值， 例如在500和1000微法之間。電壓閾值檢測(cè)電路12是具有非常低的泄露電流的電路，其 電壓閾值優(yōu)選地在3伏特和5伏特之間以在傳感器上具有小的負(fù)載。二極管8優(yōu)選地是具 有低DC電壓的肖特基二極管。由設(shè)備發(fā)送的功率消息可以為幾種類型它們可以特別包括簡(jiǎn)單的標(biāo)識(shí)符、和/ 或具有計(jì)數(shù)器(其在每次消息傳輸增加)的標(biāo)識(shí)符、和/或具有單元功率值的消息、和/或 具有在本地校正的功率值的消息、和/或具有累積的功率值的消息。
權(quán)利要求
1.一種電功率計(jì)量設(shè)備，包括-至少一個(gè)電流傳感器O)，用于提供代表在初級(jí)電導(dǎo)體(3)中流動(dòng)的初級(jí)電流(Ip) 的次級(jí)測(cè)量電流(Is)，-電子測(cè)量和整流器電路(7)，連接到所述至少一個(gè)電流傳感器0)， -處理電路(10)，連接到電子測(cè)量和整流器電路(7)，-發(fā)送器(11)，連接到處理電路，用于在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)上向電功率測(cè)量接收器(5)發(fā)送 消息，設(shè)備特征在于，其包括-電流積分電容器(9)，經(jīng)由電流整流器部件(8)連接到所述至少一個(gè)電流傳感器(2)， -電壓閾值檢測(cè)部件(12)，連接到所述積分電容器(9)以檢測(cè)所述積分電容器(9)上 預(yù)定義電壓閾值(Svc)的過(guò)沖，-開關(guān)部件(13)，由所述閾值檢測(cè)部件(1 支配，用于當(dāng)所述積分電容器上的電壓 (Vc)已經(jīng)超過(guò)所述預(yù)定義電壓閾值(Svc)時(shí)觸發(fā)利用積分電容器中累積的功率對(duì)所述處 理電路(10)和所述發(fā)送器(11)供電，所述處理電路(10)和所述發(fā)送器(11)接著發(fā)送代 表電功率的數(shù)量或已經(jīng)在所述初級(jí)電導(dǎo)體中流動(dòng)的電流的數(shù)量的功率消息。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)部件(13)由在保持電流以下停止 導(dǎo)通的可控硅類型的元件組成，而檢測(cè)部件(1 是在輸入端具有低泄露電流的電壓基準(zhǔn) 元件中。
3.如權(quán)利要求1或2其中之一所述的設(shè)備，其特征在于，其包括放電部件(15、16、 20-24)，用于在傳輸循環(huán)的結(jié)尾處將所述積分電容器(9)放電。
4.如權(quán)利要求1到3中任何一個(gè)所述的設(shè)備，其特征在于，由發(fā)送器發(fā)送的所述功率消 息(25,63)包含脈沖計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)(29) 0
5.如權(quán)利要求1到4中任何一個(gè)所述的設(shè)備，其特征在于，由發(fā)送器發(fā)送的所述功率消 息(25、63)包含功率計(jì)量數(shù)據(jù)09)或電流數(shù)量計(jì)量數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求1到5中任何一個(gè)所述的設(shè)備，其特征在于，其包括電流過(guò)零檢測(cè)部件 (17)，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)零時(shí)發(fā)送所述功率消息。
7.如權(quán)利要求1到6中任何一個(gè)所述的設(shè)備，其特征在于，處理電路(10)包括校正部 件(70)，用于根據(jù)預(yù)加載的或由先前的返回消息發(fā)送的參數(shù)在本地校正功率數(shù)據(jù)的值。
8.如權(quán)利要求1到7中任何一個(gè)所述的設(shè)備，其特征在于，其包括用于計(jì)算所述初級(jí) 電流(Ip)的平均值的部件(10、53)，布置在所述處理電路(10)中和/或接收器的處理模塊 (53)中。
9.一種電功率計(jì)量方法，其特征在于，其包括-利用代表在電導(dǎo)體(3)中流動(dòng)的電流的次級(jí)電流對(duì)積分電容器(9)充電陽(yáng)0)， -當(dāng)所述積分電容器(9)的電壓超過(guò)預(yù)定義閾值(Svc)時(shí)，啟動(dòng)(61)開關(guān)(13)的導(dǎo)通，-經(jīng)由所述開關(guān)(13)利用所述積分電容器(9)的充電電壓對(duì)處理電路供電(62)， -準(zhǔn)備和發(fā)送(6 代表電功率的數(shù)量或已經(jīng)在所述初級(jí)電導(dǎo)體中流動(dòng)的電流的數(shù)量 的功率消息，-命令(64)將電容器完全放電，以及-停止(65)所述開關(guān)的導(dǎo)通。
10.如權(quán)利要求9所述的計(jì)量方法，其特征在于，其包括 -由接收器接收(66)代表電功率的數(shù)量的所述消息，以及 -增加(67)電功率計(jì)量。
11.如權(quán)利要求9或10其中一個(gè)所述的計(jì)量方法，其特征在于，其包括 -從接收器接收(76)包括校正和參數(shù)設(shè)置值的返回消息，以及-準(zhǔn)備和發(fā)送(70、73、75)具有完整電功率值數(shù)據(jù)的代表電功率的數(shù)量的所述功率消息
12.如權(quán)利要求9到11其中一個(gè)所述的計(jì)量方法，其特征在于，其包括 -等待(74)所述次級(jí)電流的過(guò)零以發(fā)送代表電功率的數(shù)量的所述消息， -由接收器檢測(cè)(78)電壓的過(guò)零時(shí)刻，以及-由所述接收器根據(jù)所述電壓的過(guò)零時(shí)刻和所述功率消息的接收時(shí)間確定(78)代表 電壓與電流之間的相位差的值。
13.如權(quán)利要求9到12中任何一個(gè)所述的計(jì)量方法，其特征在于，當(dāng)所述電容器的預(yù)定 數(shù)量(N)的充電和放電循環(huán)被執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行功率消息的發(fā)送(75)，要發(fā)送的電功率值依賴 于所述預(yù)定的循環(huán)數(shù)量。
14.如權(quán)利要求9到13中任何一個(gè)所述的計(jì)量方法，其特征在于，其包括電功率的值或 數(shù)量的校正(68)，用于糾正工作范圍上所述電流傳感器的非線性、由于元件泄露電流引起 的誤差和/或由于處理和傳輸時(shí)間引起的誤差。
15.如權(quán)利要求9到14中任何一個(gè)所述的計(jì)量方法，其特征在于，其包括從功率消息接 收器發(fā)送(76)返回消息(31)，所述返回消息包括代表電壓與電流之間的相位差(φ，36)、 電壓值(V，37)、消息發(fā)送之前充電-放電循環(huán)的數(shù)量(N，35)、校正參數(shù)(38)和/或經(jīng)校正 的電功率值的數(shù)據(jù)。
全文摘要
電功率計(jì)量設(shè)備和方法。該電功率計(jì)量設(shè)備包括電流傳感器(2)、電子測(cè)量和整流器電路(7)、處理電路(10)以及連接到處理電路的用于向電功率測(cè)量接收器(5)發(fā)送功率消息的發(fā)送器(11)。電流積分電容器(9)經(jīng)由整流器部件(8)連接到電流傳感器(2)。開關(guān)(13)由閾值檢測(cè)器(12)支配以便當(dāng)其電壓(Vc)已經(jīng)超過(guò)預(yù)定義電壓閾值(Svc)時(shí)觸發(fā)利用電容器中累積的功率對(duì)處理電路(10)和發(fā)送器供電。然后發(fā)送代表電功率的數(shù)量的功率消息。該功率計(jì)量方法包括當(dāng)電容器電壓已經(jīng)達(dá)到電壓閾值(Svc)時(shí)發(fā)送(63)功率消息。
文檔編號(hào)G01R21/06GK102147430SQ201110033628
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者伯納德.勒比奧, 奧利維爾.庫(kù)特洛, 馬克.保珀特 申請(qǐng)人:施耐德電器工業(yè)公司