專利名稱：功率測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率測(cè)量系統(tǒng)，更具體地，涉及不需要用單獨(dú)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器量化電壓信號(hào)的測(cè)量電氣裝置功率的功率測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常以由韓國(guó)電力公司操作的電廠、傳輸線以及配電線的順序提供用于操作諸如家用用電設(shè)備、辦公室用商務(wù)機(jī)器的電氣產(chǎn)品的電力。這種供電方式具有以集中式供電而非分布式供電的特征，具有從中心擴(kuò)散至周邊部分的輻射式結(jié)構(gòu)，并且還具有基于單向供應(yīng)者而不是基于請(qǐng)求者的特征。此外，該技術(shù)是基于模擬或者機(jī)電方案的，因此，如果發(fā)生事故，要手動(dòng)恢復(fù)供電，并且要手動(dòng)恢復(fù)設(shè)配。結(jié)果，為了增加能效，正積極地對(duì)小型智能電網(wǎng)(智能電力網(wǎng))進(jìn)行研究。智能電網(wǎng)意味著通過(guò)融合和結(jié)合現(xiàn)代化電力技術(shù)和信息通信技術(shù)以及它們的管理系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)的下一代電力系統(tǒng)。智能電網(wǎng)是為了克服當(dāng)前使用的中心化和單向化電網(wǎng)的低效率。智能電網(wǎng)基于分布式的電力系統(tǒng)作為核心理念。由于基于新的可再生能源的多種分布式電力供應(yīng)商被引入，智能電網(wǎng)可以根據(jù)規(guī)模彈性地分布并且獨(dú)立地運(yùn)行，并且是在每一個(gè)網(wǎng)格上設(shè)置有傳感器以及儀表并且根據(jù)消費(fèi)者的需求實(shí)時(shí)做出反應(yīng)的智能電力網(wǎng)絡(luò)。因此，智能電網(wǎng)融合現(xiàn)存電力網(wǎng)絡(luò)和使客戶和供應(yīng)商雙向?qū)崟r(shí)交換信息的信息通信技術(shù)，從而等同地管理對(duì)電力的需求和供給，以有效地提供電力、實(shí)時(shí)地獲得關(guān)于電力使用量的信息、自動(dòng)地控制電力使用時(shí)間和電力使用量、使電力多樣化等。為了實(shí)施供電情形、高峰負(fù)載率、以及允許用戶根據(jù)電力生產(chǎn)/供給價(jià)格控制對(duì)用電設(shè)備的使用的需求反應(yīng)，可以擴(kuò)展接收變化的電力價(jià)格信號(hào)并傳輸當(dāng)前需求的智能儀表的分布。此外，在家中需要能夠控制電力使用量或者使用時(shí)間的智能用電設(shè)備。為了滿足與智能用電設(shè)備中的要求相應(yīng)的功能，存在對(duì)用于測(cè)量每個(gè)設(shè)備所需功率的功率測(cè)量系統(tǒng)的需求。根據(jù)相關(guān)技術(shù)的功率測(cè)量系統(tǒng)包括用于測(cè)量傳輸至每個(gè)用電設(shè)備的電壓的單元和用于測(cè)量電流的單元。由上述單元測(cè)量的每個(gè)電壓值以及電流值被輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將每個(gè)電壓值和電流值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以被用于微處理器單元的運(yùn)行處理，然后輸出數(shù)字信號(hào)至微處理器單元。然后，通過(guò)使用移相器等去除系統(tǒng)本身內(nèi)產(chǎn)生的相位誤差并且之后在微處理器單元中使用電壓和電流的數(shù)字信號(hào)值來(lái)測(cè)量諸如有功/無(wú)功電力或頻率等的各用電設(shè)備的功耗。然而，根據(jù)相關(guān)技術(shù)的功率測(cè)量系統(tǒng)需要用于各電壓和電流的高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以便計(jì)算微處理機(jī)單元工作所需的數(shù)字信號(hào)，因此為了實(shí)現(xiàn)該功率測(cè)量系統(tǒng)，消耗了許多成本。結(jié)果，在測(cè)量用電設(shè)配的功耗的過(guò)程中，操作會(huì)被增加且復(fù)雜化，因此，功率測(cè)量系統(tǒng)中消耗的功率也會(huì)增加。通常使用Σ - Λ模數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，考慮到Σ -Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器的特性，面積增加，因此片上系統(tǒng)(SoC)的尺寸會(huì)增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種不通過(guò)單獨(dú)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器量化電壓就能夠測(cè)量用電設(shè)備的功耗的功率測(cè)量系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實(shí)施方式，提供了一種功率測(cè)量系統(tǒng)，包括智能儀表，用于測(cè)量輸入至電氣裝置的電壓均方根值；以及功率測(cè)量裝置，使用該智能儀表測(cè)到的電壓均方根值Vrms和連接至該電氣裝置的電力線的電流瞬時(shí)值來(lái)測(cè)量該電氣裝置的功率。該功率測(cè)量裝置可包括電流變換器，將電力線的電流瞬時(shí)值下降至模數(shù)轉(zhuǎn)換器中可測(cè)范圍內(nèi)的水平；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將經(jīng)由電流變換器下降后的電流瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；通信單元，接收智能儀表所測(cè)的電壓均方根值；以及微處理器單元(MPU)，接收從模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)以及從通信單元輸出的均方根電壓Vrms，以根據(jù)預(yù)定程序計(jì)算該電氣裝置的功率。
電流變換器可被連接至電力線的帶電線或者中性線。功率測(cè)量裝置還可以包括過(guò)零檢測(cè)單元，用于檢測(cè)電力線上電壓的過(guò)零點(diǎn)；以及相位誤差測(cè)量單元，接收從模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)以及從過(guò)零檢測(cè)單元輸出的過(guò)零信號(hào)，以測(cè)量輸入至該電氣裝置的電壓和電流的相位誤差。過(guò)零檢測(cè)單元可包括光電耦合器，該光電耦合器包括發(fā)光二極管，其負(fù)極端連接至電力線的帶電端，并且其正極端連接至中性線，以根據(jù)流入帶電端的電壓工作；以及光敏晶體管，根據(jù)發(fā)光二極管的操作而導(dǎo)通/截止，以將過(guò)零信號(hào)輸出至相位誤差測(cè)量單元。微處理器單元可以接收從模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)、從通信單元輸出的電壓均方根值、以及在相位檢測(cè)單元中測(cè)量的相位誤差值，以測(cè)量該電氣裝置的功率。微處理器單元可以根據(jù)下述公式5計(jì)算電氣裝置的功率，公式5對(duì)公式4的每個(gè)半周期做積分，并且相加并計(jì)算每個(gè)半周期的積分值，其中公式4將與從模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流值(如下述公式2計(jì)算的)與由智能儀表測(cè)得的電壓均方根值Vrms(如下述公式3計(jì)算的)相乘來(lái)執(zhí)行計(jì)算。公式2
權(quán)利要求
1.一種功率測(cè)量系統(tǒng)，包括 智能儀表，測(cè)量輸入至電氣裝置的電壓均方根值；以及 功率測(cè)量裝置，使用由所述智能儀表測(cè)得的電壓均方根值以及 連接至所述電氣裝置的電力線的電流瞬時(shí)值來(lái)測(cè)量所述電氣裝置的功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述功率測(cè)量裝置包括 電流變換器，將所述電力線的瞬時(shí)電流值降至在模數(shù)轉(zhuǎn)換器中可測(cè)范圍內(nèi)的水平； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將被所述電流變換器降低的電流瞬時(shí)值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 通信單元，接收由所述智能儀表測(cè)得的所述電壓均方根值Vrms ;以及微處理器單元，接收從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的所述數(shù)字信號(hào)以及從所述通信單元輸出的所述電壓均方根值Vrms，以根據(jù)預(yù)定程序計(jì)算所述電氣裝置的功率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述電流變換器連接至所述電力線的帶電線或者中性線。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述功率測(cè)量裝置還包括 過(guò)零檢測(cè)單元，檢測(cè)所述電力線的電壓的過(guò)零點(diǎn)，以輸出過(guò)零信號(hào)；以及 相位誤差測(cè)量單元，接收從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)以及從所述過(guò)零檢測(cè)單元輸出的過(guò)零信號(hào)，以測(cè)量輸入至所述電氣裝置的電流和電壓的相位誤差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述過(guò)零檢測(cè)單元包括光電耦合器，所述光電稱合器包括 發(fā)光二極管，其負(fù)極端連接至所述電力線的帶電線，并且其正極連接至中性線，以根據(jù)所述帶電線中流動(dòng)的電壓來(lái)運(yùn)行；以及 光敏晶體管，根據(jù)所述發(fā)光二極管的運(yùn)行而導(dǎo)通/截止，以將所述過(guò)零信號(hào)輸出至所述相位誤差測(cè)量單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功率測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述微處理器單元接收從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的所述數(shù)字信號(hào)、從所述通信單元輸出的所述電壓均方根值Vrms、以及在所述相位誤差測(cè)量單元中測(cè)得的相位誤差值，以根據(jù)預(yù)定程序測(cè)量所述電氣裝置的功率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的功率測(cè)量系統(tǒng)，其中，所述微處理器單元根據(jù)下述公式5計(jì)算所述電氣裝置的功率，其中，所述公式5對(duì)公式4的每個(gè)半周期做積分并且相加和計(jì)算每個(gè)半周期的積分值，其中，所述公式4通過(guò)將如以下公式2的與從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器中輸出的所述數(shù)字信號(hào)對(duì)應(yīng)的電流值與如以下公式3的由所述智能儀表測(cè)得的所述電壓均方根值Vrms相乘來(lái)執(zhí)行計(jì)算， 公式2
全文摘要
本文公開了一種不通過(guò)單獨(dú)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器對(duì)電壓進(jìn)行量化處理就能夠測(cè)量電氣裝置的功率的功率測(cè)量系統(tǒng)。該功率測(cè)量系統(tǒng)包括智能儀表，用于測(cè)量輸入至電氣裝置的電壓均方根值；以及功率測(cè)量裝置，使用由該智能儀表測(cè)得的電壓均方根值Vrms和連接至該電氣裝置的電力線的電流瞬時(shí)值來(lái)測(cè)量電氣裝置的功率。
文檔編號(hào)G01R19/25GK103033680SQ201210376279
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者李泫錫, 白元鎮(zhèn), 李潤(rùn)姬 申請(qǐng)人:三星電機(jī)株式會(huì)社