[发明专利]一种电能量计量系统及方法

说明书

本发明公开了一种电能量计量系统及方法，包括电流采集电路、电压采集电路、AD芯片和MCU，电流采集电路至少包括一个电流采集模块，电流采集模块包括：第一电流采集支路和第二电流采集支路，两个电流采集支路作为两个不同的电流采集通路采集同一个电流波形信号，由于两个电流采集支路中电流传感器的变比以及采样电阻的阻值均不相同，因此第一电流采集支路和第二电流采集支路针对不同电流波形信号的采集精度不同。本发明根据输入的电流波形信号为大信号还是小信号，选取精度更高的电流波形信号进行后续的电能量计算，从而实现了在不改变AD芯片硬件设计的基础上，对电能量计量的高精度计算以及对电流波形信号的大动态范围测量。

技术领域

本发明涉及电能量数据处理技术领域，更具体的说，涉及一种电能量计量系统及方法。

背景技术

电能量计量是配电领域的重要组成部分。随着电力市场的深入发展，电力公司不断地提升自己的管理和技术水平，电能量计量数据作为支持市场决策的重要依据，在电力市场应用过程中的作用越来越重要。

通常电流电压波形采样分辨率和电流电压测试的动态范围共同决定AD芯片有效位数的选择，AD芯片的有效位数越高，AD芯片的精度越高。在进行电能量计量时，电压的动态范围相对稳定，而电流侧动态范围通常为大动态范围，一般在400倍以上。信号测量的动态范围与信号测量的精度成反比，若实现电能量计量的高精度计算，电流的采样精度需要达到千分一的稳定度，所需的AD芯片的有效位数至少要达到18位以上，不仅硬件成本高，而且为AD芯片的硬件设计带来的更大挑战。

因此，如何在基于成熟的低有效位数AD芯片基础上，实现对电流波形信号的大动态范围测量以及电能量计量的高精度计算，成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种电能量计量系统及方法，以在不改变AD芯片硬件设计的基础上，实现对电流波形信号的大动态范围测量以及电能量计量的高精度计算。

一种电能量计量系统，其特征在于，电流采集电路、电压采集电路、AD芯片和MCU；

电流采集电路至少包括一个电流采集模块，所述电流采集模块包括：第一电流采集支路和第二电流采集支路，所述第一电流采集支路包括第一电流传感器和第一采样电阻，所述第二电流采集支路包括第二电流传感器和第二采样电阻，所述第一电流传感器的变比小于所述第二电流传感器的变比，所述第一电流传感器和所述第二电流传感器串联连接，所述第一采样电阻的阻值小于所述第二采样电阻的阻值；

所述第一电流采集支路用于采集第一模拟电流波形信号；

所述第二电流采集支路用于采集第二模拟电流波形信号；

所述电压采集电路用于采集模拟电压波形信号；

所述AD芯片的输入端分别与所述电流采集电路和电压采集电路连接，所述AD芯片的输出端与所述MCU连接，所述AD芯片用于基于预设固定频率获取所述第一模拟电流波形信号、所述第二模拟电流波形信号和所述模拟电压波形信号，并分别将所述第一模拟电流波形信号转换为第一数字电流波形信号，将所述第二模拟电流波形信号转换为第二数字电流波形信号，以及将模拟电压波形信号转换为数字电压波形信号后输出至所述MCU；

所述MCU用于获取所述第一数字电流波形信号、所述第二数字电流波形信号和所述数字电压波形信号，分别计算所述第一数字电流波形信号对应的电压有效值，记为第一电流有效值，以及所述第二数字电流波形信号对应的电压有效值，记为第二电流有效值，从所述第一电流有效值和所述第二电流有效值中选取满足预设电流选取条件的作为当前电流有效值，基于所述当前电流有效值和所述数字电压波形信号确定电能量；

其中，所述预设条件为：当所述电流采集电路输入的所述电流波形信号满足预设小信号条件时，将所述第二电流有效值确定为当前电流有效值，并舍弃所述第一电流有效值；当所述电流波形信号满足预设大信号条件时，将所述第一电流有效值确定为所述当前电流有效值，并舍弃所述第二电流有效值。