[发明专利]单相多功能电能计量电路及其电表自动校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单相多功能电能计量电路及电表校准方法，特别是涉及一种可自动校表的单相多功能电能计量电路及其电表自动校准方法，属于电能计量技术领域。

背景技术

电能计量主要把输入的电压和电流信号按照时间相乘，得到功率随着时间变化的信息即瞬时功率，假设电流电压信号为正弦函数，并存在相位差Ф，电流电压信号的关系如下：

则功率p为：

若相位差Ф＝0，则

若相位差Ф≠0，则

其中p(t)称为瞬时功率信号，理想的p(t)只包括两部分：瞬时有功功率和瞬时无功功率其中瞬时有功功率包括直流部分：VI*cos(Ф)和频率为的交流部分：因此P＝VI*cos(Ф)，Q＝VI*sin(Ф)，S＝VI分别为平均有功功率(watts)，平均无功功率(VARS)和视在功率(VA)，其中平均有功功率为电能表的首要计量对象。

相应的功率经过一定时间的积分就得到相应的能量信号，即有功功率对应有功能量，无功功率对应无功能量，而视在功率对应视在能量。

如若电流电压信号非余弦函数，则可按傅立叶变换将信号展开为余弦函数的谐波，同样可按上述p(t)＝v(t)*i(t)计算，此处不再详述。

图1为ADI公司生产的型号为ADE7755的电能计量芯片的架构图，如图1所示，该电能计量芯片包括两路模拟数字转换器(ADC)、1组乘法器、一组低通滤波器(LPF)、一路积分器(Integrator)和一路数字频率转换器，该电能计量芯片直接直接驱动计度器累积有功电能，信号处理电路采用数字电路，抗干扰能力强，它可直接与不同程量的传感器相连，可达到简化接口设计并提高功率测量的精确度和稳定性的目的，从而得到广泛的使用，然而，这种电能计量芯片仅具有有功电能计量的功能，无法计量无功电能、视在电能和功率因数等，无法对用户的用电质量进行全面的评价。

另外，由于电能计量芯片与外部电路往往会引起一定的差异性，为了消除这种差异性，往往需要对电能表进行校准。典型的校准类型一般包括：增益校准、失调offset校准以及相位校准。传统的单相电子式电能表校表方法通常是在设计电压采样回路的电阻网络时，设置5到7个固定阻值的串联电阻，然后再放8到10个阻值按照2n的顺序递减的串联电阻调整网络，这些电阻称为调整电阻。每个电阻都设有短接点，然后根据校表装置显示的百分比误差，通过短接或断开短接点来调整适当阻值的电阻来改变电压取样回路的阻值，从而改变电压采样值，使得计量电路输出的低频校表脉冲与标准表阈值的脉冲周期尽可能相近或相等，从而达到校准的目的。这种方法通过纯硬件来实现，设计过程中需要预留至少8个以上的短接点，以便能够将误差调整到要求的范围内，占用PCB板面积大，增加了硬件成本，在大规模生生产过程中调整速度慢，劳动强度大，需要调表人员有一定的经验。

为解决上述传统单相电子式电能表校表方法存在的问题，江苏卡欧万泓电子有限公司提出的专利号为200810196038的中国专利则提供了一种自动校表方法，其省去可调电阻网络，减少了硬件开销，而且可以大幅度提高校表效率，降低劳动强度，全自动化操作，能实现更加精确的校准。但上述校表方法仅适用于计量有功电能的传统的单相电子式电能表，无法对无功电能、视在电能、有效值和功率因数等进行校正。

综上所述，可知先前技术的电能计量电路及其校准方法存在无法对无功电能、视在电能、有效值和功率因数等进行计量及校正的问题，因此，实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。

发明内容

为克服现有技术存在无法对无功电能、视在电能、有效值和功率因数等进行计量及校正的缺点，本发明的之一目的在于提供一种单相多功能电能计量电路及其电表自动校准方法，其能够同时计量基于火线电流和零线电流的有功能量、无功能量和视在能量以及功率因数，同时可计量电流及电压有效值。

本发明的之另一目的在于提供一种单相多功能电能计量电路及其自动校准方法，其可以根据两路电流的有效值或有功功率的不同产生窃电指示。

本发明的之再一目的在于提供一种单相多功能电能计量电路及其自动校准方法，其通过内置自动校准模块，不仅可以自动修正系统的失调和增益误差，使智能电表的校表流程大大简化，且可以修正不同电路间的不同偏差。

为达上述及其它目的，本发明提供一种单相多功能电能计量电路，应用于一智能电表系统，至少包括：