[发明专利]可分析电能质量的智能电表及用其计量与质量分析的方法

权利要求书

1.一种可分析电能质量的智能电表，其组成是：

用户线路的电压互感器(1A)和电流互感器(1B)均通过低通滤波放大器(2)与A/D转换器(3)相连；ARM处理芯片(4)同时与A/D转换器(3)外部存储器(5)、LCD显示器(6)相连。

2.如权利要求1所述的一种可分析电能质量的智能电表，其特征在于：所述的ARM处理芯片(4)还与GSM通信模块(7)相连。

3.一种使用权利要求1所述的可分析电能质量的智能电表对电能进行计量同时对电能质量进行分析的方法，包括以下步骤：

A.数据预处理：电压互感器(1A)和电流互感器(1B)检测电力用户供电线路的实时电压、电流信号，并通过低通滤波放大器滤波并放大后再经A/D转换器(3)以6.4ksps的采样速率转换为实时电压、电流数字信号送入ARM处理芯片(4)进行处理；

B.傅里叶变换：ARM处理芯片(4)将A步骤得到的实时电压、电流数字信号，通过离散傅里叶变换获得电压、电流的基波和各次谐波分量，

C.电能的计量：ARM处理芯片(4)对B步骤得到的电压、电流的基波和各次谐波分量进行离散积分获得当前累计电度量并实时送入LCD显示器(6)显示，并在月末时将该月总电度量送入外部存储器存储；

D.电能质量事件分析：

ARM处理芯片(4)对A步骤得到的实时电压数字信号进行电压突升、电压突降、过电压的质量事件分析，并将电能质量事件发生时刻及持续时间送入外部存储器存储；

ARM处理芯片(4)对B步骤得到的电压的基波分量进行电压偏差、频率偏差的质量事件分析，并将电压偏差率、频率偏差率送入外部存储器存储；对B步骤得到的电压的各次谐波进行谐波畸变率的质量事件分析，并将谐波畸变率送入外部存储器存储。

E.综合电能质量系数的评定：ARM处理芯片(4)按设定的监测时间周期，对D步骤得到的各个电能质量事件进行加权得到综合电能质量系数。

4.根据权利要求3所述的对电能进行计量同时对电能质量进行分析的方法，其特征在于：

所述ARM处理芯片(4)对A步骤得到的电压数字信号进行电压突升、电压突降、过电压的质量事件分析的具体做法是：当实时电压数字信号计算出的实时电压有效值高于额定电压有效值1.1～1.8倍时且持续时间在0.5个工频周期以上即记为电压突升事件；当实时电压数字信号计算出的实时电压有效值低于0.9倍额定电压有效值高于0.1倍额定电压且持续时间超过0.5个工频周期以上即记为电压突降事件；当实时电压数字信号计算出的实时电压有效值高过1.8倍额定电压有效值且持续时间超过0.5个工频周期即为过电压事件。

所述ARM处理芯片(4)对B步骤得到的电压信号的基波分量进行电压偏差、频率偏差的质量事件分析的具体做法是：

电压偏差的计算公式是：

频率偏差的计算公式是：

所述ARM处理芯片(4)对B步骤得到的电压信号的各次谐波进行谐波畸变率的质量事件分析的具体做法是：

计算第h次谐波电压含有率HRU_h，再计算总谐波畸变率THD_u，式中，h＝2～63、U_h——第h次谐波电压、U_i——基波电压。

5.根据权利要求4所述的对电能进行计量同时对电能质量进行分析的方法，其特征在于：所述ARM处理芯片(4)按设定的监测时间周期，对D步骤得到的各个电能质量事件进行加权得到综合电能质量系数的具体做法是：

综合电能质量系数R，R＝1-[(t1+t2+t3)*i1/T+ΔU*i2+Δf*i3+THD_u*i4]；

式中，T为设定的监测时间周期，t1、t2、t3分别为设定监测时间周期内所有电压突升事件持续时间的总和、所有电压突降事件持续时间的总和、所有过电压事件持续时间的总和；i1、i2、i3、i4为相应事件的加权系数，分别取0.2-0.3、0.1-0.2、0.3-0.4、0.3-0.4，且i1+i2+i3+i4＝1。

6.根据权利要求5所述的对电能进行计量同时对电能质量进行分析的方法，其特征在于：所述综合电能质量系数R小于设定值时，ARM处理芯片向LCD显示器发出预警显示信息，并将预警显示信息存入外部存储器。