[发明专利]一种基于压控振荡器的电能计量方法及电能计量电路

说明书

技术领域

本发明涉及电能计量技术领域，尤其涉及一种基于压控振荡器的电能计量方法及电能计量电路。

背景技术

在我国各行各业自动化工控设备及矿山井下馈电保护控制设备当中，电能计量仪表非常重要，实时为控制中心提供基准的电能量数据，当现场出现各种复杂的故障时，控制中心精准快速的作出切断故障的反应。

随着我国经济的飞速发展，各行各业对电能的需求越来越大，在此大环境下，电子式电能表技术也取得了巨大的进步。为缓解日趋尖锐的电力供需矛盾，电能表也由之前的感应计量方式发展为现在的电子计量方式，采用专业的计量芯片实现电能数据的合成，配合单片机的控制与调度，改善了用电量不均衡的现象，全面实行峰、平、谷分时电价制度，“削峰填谷”，提高全国的用电效率，合理利用电力资源。但以计量芯片为核心的电能计量方式，采用的是离散数字化的运算方式，要经过采样、A/D转换、数字乘法运算、格式存储，最后通过传输总线到达单片机。为了得出计量结果，计量芯片需要对电流、电压信号进行A/D转换，通过数字乘法运算后得出电能计量结果，这个过程因环节过多而使得电能计量速度过慢，在像电表这样对数据实时性要求不高的计费仪表中使用是可以的，但是在像自动化控制的对数据实时性要求较高的过程中，以专用电能计量芯片为核心的数据采样方式很难满足控制要求，并且专用计量芯片的价格都比较高，很难满足电气馈电保护控制等方面的电能数据采样应用。

发明内容

本发明实施例提供一种基于压控振荡器的电能计量方法及电能计量电路，用以解决现有技术中存在电能计算过程因环节过多而使得电能计量速度过慢问题。

第一方面，一种基于压控振荡器的电能计量方法，该方法为：

采集用户电网中的电流信号和电压信号，并将电流信号通过电流互感器生成弱电电流信号，以及将电压信号通过电压互感器生成弱电电压信号，再将弱电电流信号经过差分放大，以及将弱电电压信号经过差分放大；

将经过差分放大后的弱电电流信号进行低通滤波，以及将经过差分放大后的弱电电压信号进行低通滤波；

将进行低通滤波后的弱电电流信号和进行低通滤波后的弱电电压信号输入模拟乘法器合成功率信号；

将功率信号经过精密整流处理生成功率直流信号；

将功率直流信号输入压控振荡器，生成电能脉冲信号，并根据电能脉冲信号的频率计算电能数据。

第二方面，一种基于压控振荡器的电能计量电路，该电能计量电路为：将差分放大模块、巴特沃兹滤波模块、功率合成模块、精密整流模块以及压控振荡模块顺序连接；

其中，差分放大模块，用于采集用户电网中的电流信号和电压信号，并将电流信号通过电流互感器生成弱电电流信号，以及将电压信号通过电压互感器生成弱电电压信号，再将弱电电流信号经过差分放大，以及将弱电电压信号经过差分放大；

巴特沃兹滤波模块，用于将经过差分放大后的弱电电流信号进行低通滤波，以及将经过差分放大后的弱电电压信号进行低通滤波；

功率合成模块，用于将进行低通滤波后的弱电电流信号和进行低通滤波后的弱电电压信号输入模拟乘法器合成功率信号；

精密整流模块，用于将功率信号经过精密整流处理生成功率直流信号；

压控振荡模块，用于将功率直流信号输入压控振荡器，生成电能脉冲信号，并根据电能脉冲信号的频率计算电能数据。

本发明有益效果包括：由纯硬件电路实现电能数据的运算和实现，系统相应实时快速，没有现有技术中的A/D转换过程，也不存在数字乘法运算软件环节，由于数字乘法运算软件环节求电能数据，是通过求功率函数在时间上的积分得到的，因此整个运算环节复杂，用时较长，而本发明实施例中通过模拟乘法器直接计算功率信号的模拟信号，以压控脉冲形式实现功率直流信号以不同频率的电能脉冲输出，将电能数据进行了量化，通过对每个单位时间内的电能脉冲计数获得电能数据，实现了数据的实时运算与输出，为实时性要求较高的自动化电气控制设备提供了一种低成本电能数据计量方案。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种基于压控振荡器的电能计量方法的流程图；

图2为本发明实施例中的一种基于压控振荡器的电能计量电路的结构图。

具体实施方式

为了给出提高电能数据计算效率的实现方案，本发明实施例提供了一种基于压控振荡器的电能计量方法及电能计量电路，以下结合说明书附图对本发明的优选实施例进行说明。