本申請(qǐng)涉及一種具有故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)的電力計(jì)以及一種故障檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

電力計(jì)用于計(jì)量消費(fèi)者從電能量配送網(wǎng)格抽取的電能量的量。典型地，電力計(jì)包括電流變壓器，其包括導(dǎo)體(以下稱為“初級(jí)導(dǎo)體”)、繞組(以下稱為“次級(jí)繞組”)以及與導(dǎo)體和繞組以磁方式耦合的磁芯。

為了計(jì)量所抽取的能量的量，提供給消費(fèi)者的AC負(fù)載電流通過初級(jí)導(dǎo)體得以饋送。歸因于耦合在初級(jí)導(dǎo)體與次級(jí)繞組之間的磁耦合，次級(jí)繞組根據(jù)流過初級(jí)導(dǎo)體的AC負(fù)載電流產(chǎn)生輸出?；谠撦敵?，可以確定消費(fèi)者所抽取的能量。

然而，于在電力計(jì)的附近提供DC磁場(chǎng)的情況下，電力計(jì)的計(jì)量精度可能受危害。電力計(jì)中的電流變壓器被使用并且按大小分類，以工作在線性區(qū)域中。外部DC磁場(chǎng)的出現(xiàn)可能加入偏移，其將電流變壓器的工作點(diǎn)推送到飽和區(qū)域中。因此，在次級(jí)繞組中流動(dòng)的電流不再是提供給消費(fèi)者的負(fù)載電流的合適的表示。為此，基于流過次級(jí)繞組的電流所確定的能量的量可能是不正確的。需要一種用于可靠地檢測(cè)這種故障的發(fā)生性的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)在此所描述的實(shí)施例，提供一種電力計(jì)，用于根據(jù)電配送網(wǎng)格所提供的初級(jí)AC電流和AC供電電壓來計(jì)量能量的量。所述電配送網(wǎng)格的所述AC供電電壓具有給定的AC電壓頻率，并且所述初級(jí)AC電流通過初級(jí)導(dǎo)體得以饋送。所述電力計(jì)包括電流變壓器，其包括初級(jí)導(dǎo)體、次級(jí)繞組、附屬繞組以及被布置為與所述初級(jí)導(dǎo)體、所述次級(jí)繞組和所述附屬繞組以磁方式耦合的磁芯。所述電力計(jì)還包括：電路，其被配置為：對(duì)所述附屬繞組提供根據(jù)第一調(diào)制狀態(tài)和第二調(diào)制狀態(tài)中的至少一個(gè)所調(diào)制的測(cè)試信號(hào)，所述測(cè)試信號(hào)具有與所述AC供電電壓相同的頻率。所述電力計(jì)還包括：電能量消耗測(cè)量單元，其耦合到所述次級(jí)繞組，并且被配置為：當(dāng)所述測(cè)試信號(hào)處于第一調(diào)制狀態(tài)下時(shí)，提供作為流過所述次級(jí)繞組的次級(jí)電流的函數(shù)的第一測(cè)試值。所述能量消耗測(cè)量單元進(jìn)一步被配置為：當(dāng)所述測(cè)試信號(hào)處于第二調(diào)制狀態(tài)下時(shí)，提供作為流過所述次級(jí)繞組的次級(jí)電流的函數(shù)的第二測(cè)試值，并且基于所述第一測(cè)試值和第二測(cè)試值而確定是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)。

根據(jù)在此所描述的另一實(shí)施例，提供一種用于檢測(cè)用于根據(jù)電配送網(wǎng)格所提供的初級(jí)AC電流和AC供電電壓來計(jì)量能量的量的電力計(jì)中的故障的方法。所述電配送網(wǎng)格的所述AC供電電壓具有給定的AC電壓頻率，并且所述初級(jí)AC電流流過初級(jí)導(dǎo)體。所述電力計(jì)包括電流變壓器，其包括初級(jí)導(dǎo)體、次級(jí)繞組、附屬繞組以及被布置為與所述初級(jí)導(dǎo)體、所述次級(jí)繞組和所述附屬繞組以磁方式耦合的磁芯。所述電力計(jì)還包括：電路，其被配置為：對(duì)所述附屬繞組提供根據(jù)第一調(diào)制狀態(tài)和第二調(diào)制狀態(tài)中的至少一個(gè)所調(diào)制的測(cè)試信號(hào)，所述測(cè)試信號(hào)具有與所述AC供電電壓相同的頻率。所述方法包括步驟：當(dāng)所述測(cè)試信號(hào)處于第一調(diào)制狀態(tài)下時(shí)，提供作為流過所述次級(jí)繞組的次級(jí)電流的函數(shù)的第一測(cè)試值。所述方法還包括步驟：當(dāng)所述測(cè)試信號(hào)處于第二調(diào)制狀態(tài)下時(shí)，提供作為流過所述次級(jí)繞組的次級(jí)電流的函數(shù)的第二測(cè)試值。所述方法還包括步驟：基于所述第一測(cè)試值和第二測(cè)試值而確定是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)。

根據(jù)這些實(shí)施例，所述測(cè)試信號(hào)具有與所述功率配送網(wǎng)格的AC供電電壓頻率相同的頻率。根據(jù)有利但非限定性示例性實(shí)施例，可以通過從所述AC供電電壓自身推導(dǎo)所述測(cè)試信號(hào)來容易地生成所述測(cè)試信號(hào)。

附圖說明

圖1示出電力計(jì)的實(shí)施例的示意性框圖。

圖2a示出具有正方形波形的測(cè)試信號(hào)的幅度調(diào)制。

圖2b示出具有正方形波形的測(cè)試信號(hào)的相位調(diào)制。

圖3示出電力計(jì)的另一實(shí)施例的示意性框圖。

圖4示出用于檢測(cè)電力計(jì)中的故障的方法的實(shí)施例的流程圖。

圖5示出用于檢測(cè)電力計(jì)中的故障的方法的另一實(shí)施例的流程圖。

圖6示出用于檢測(cè)電力計(jì)中的故障的方法的另一實(shí)施例的流程圖。

圖7示出用于檢測(cè)電力計(jì)中的故障的方法的另一實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

首先，將參照?qǐng)D1描述電力計(jì)的實(shí)施例。

圖1所示的電力計(jì)100包括電流變壓器110，其包括初級(jí)導(dǎo)體101、次級(jí)繞組111、附屬繞組112以及磁芯113。磁芯113被布置為與初級(jí)導(dǎo)體101、次級(jí)繞組111和附屬繞組112以磁方式耦合。

電力計(jì)100還包括電路130，其以電方式耦合到附屬繞組112，并且被配置為：對(duì)附屬繞組112提供測(cè)試信號(hào)V_Test。測(cè)試信號(hào)V_Test可以受調(diào)制為處于第一調(diào)制狀態(tài)和第二調(diào)制狀態(tài)中的至少一個(gè)下。也就是說，電路可以提供處于第一調(diào)制狀態(tài)或第二調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)V_Test。調(diào)制測(cè)試信號(hào)的非限定性示例包括：調(diào)制測(cè)試信號(hào)的幅度或相位。注意，測(cè)試信號(hào)V_Test不限于電壓信號(hào)，而可以是任何另外電信號(hào)(例如電流信號(hào))。

電力計(jì)100還包括電能量消耗測(cè)量單元120，其以電方式耦合到次級(jí)繞組111。電能量消耗測(cè)量單元120被配置為：基于流過次級(jí)繞組111的電流(該電流在以下稱為“次級(jí)電流”)而確定能量的量。

電能量消耗測(cè)量單元120進(jìn)一步被配置為：當(dāng)測(cè)試信號(hào)處于第一調(diào)制狀態(tài)或第二調(diào)制狀態(tài)下時(shí)，確定測(cè)試值。根據(jù)優(yōu)選但非限定性實(shí)施例，使用不管怎樣出現(xiàn)在電力計(jì)中的能量消耗測(cè)量單元所執(zhí)行的能量消耗測(cè)量來獲得測(cè)試值。測(cè)試值是流過次級(jí)繞組的次級(jí)電流的函數(shù)。它們可以表示次級(jí)繞組提供給測(cè)量電路的電測(cè)度。電測(cè)度的合適示例是電壓、電流、有功功率、無功功率、能量中的至少一個(gè)。替代地或附加地，測(cè)試值可以表示例如通過將次級(jí)繞組所提供的電流或電壓乘以AC供電電壓并且適當(dāng)?shù)卦跁r(shí)間上對(duì)乘積進(jìn)行平均或積分所獲得的電測(cè)度(例如電能量或有功功率和/或無功功率)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，各種電測(cè)度適合于獲得測(cè)試值，并且本發(fā)明不限于使用任何特定電測(cè)度。很多不同的表示次級(jí)繞組的輸出的方式是可設(shè)想的——作為次級(jí)電流的函數(shù)的能量值、功率值、電壓值、電流值或任何其它值可以表示輸出。

電能量消耗測(cè)量單元120進(jìn)一步被配置為：基于測(cè)試值而確定是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)。該確定基于根據(jù)測(cè)試信號(hào)的至少兩個(gè)不同的調(diào)制狀態(tài)所確定的至少兩個(gè)測(cè)試值。換言之，為了確定不同的測(cè)試值，測(cè)試信號(hào)采取不同的調(diào)制狀態(tài)。作為非限定性示例，測(cè)試信號(hào)的幅度受調(diào)制，當(dāng)測(cè)試信號(hào)的幅度具有第一等級(jí)時(shí)，確定第一測(cè)試值，并且當(dāng)測(cè)試信號(hào)的幅度具有與第一等級(jí)不同的第二等級(jí)時(shí)，確定第二測(cè)試值。作為另一非限定性示例，測(cè)試信號(hào)的相位被調(diào)制，當(dāng)測(cè)試信號(hào)的相位取得第一相位值時(shí)，確定第一測(cè)試值，并且當(dāng)測(cè)試信號(hào)的相位取得與第一相位值不同的第二相位值時(shí)，確定第二測(cè)試值。

以下，將給出電力計(jì)的操作的非限定性示例。

在操作中，即，當(dāng)電力計(jì)耦合到電配送網(wǎng)格并且計(jì)量電配送網(wǎng)格提供給消費(fèi)者的能量的量時(shí)，消費(fèi)者從電配送網(wǎng)格抽取的AC負(fù)載電流(以下又稱為初級(jí)AC電流)通過初級(jí)導(dǎo)體101得以饋送。歸因于初級(jí)導(dǎo)體100與次級(jí)繞組111之間的磁耦合，流過次級(jí)繞組111的次級(jí)電流是初級(jí)AC電流的函數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，電能量消耗測(cè)量單元可以基于電配送網(wǎng)格的次級(jí)電流和AC供電電壓而計(jì)量提供給消費(fèi)者的功率或能量的量。可以通過本質(zhì)上公知的方式來進(jìn)行功率或能量的量的這種計(jì)量。根據(jù)另一實(shí)施例，電力計(jì)可以被配置為這樣的：AC供電電壓提供給電能量消耗測(cè)量單元。替代地或附加地，電力計(jì)可以被配置為這樣的：從AC供電電壓推導(dǎo)的信號(hào)提供給電能量消耗測(cè)量單元。所推導(dǎo)的信號(hào)的示例可以是從連接到AC供電電壓的分壓器獲得的信號(hào)。該所推導(dǎo)的信號(hào)的另一示例可以是根據(jù)AC供電電壓的相位而變化的信號(hào)。

接下來，將詳細(xì)描述電力計(jì)的故障檢測(cè)功能性。

如簡(jiǎn)介部分中所述，提供給消費(fèi)者的能量的量的正確確定或測(cè)量可能受施加外部DC磁場(chǎng)所產(chǎn)生的磁芯113的飽和危害。在磁芯113的這種飽和出現(xiàn)的情況下，次級(jí)電流不再適合于表示初級(jí)AC電流。因此，電能量消耗測(cè)量單元120所確定的能量的量并不表示消費(fèi)者所抽取的能量的實(shí)際的量。

根據(jù)本發(fā)明，可以通過電路130、附屬繞組112和能量消耗測(cè)量單元120來檢測(cè)這種故障。附屬繞組112經(jīng)由磁芯113以磁方式耦合到次級(jí)繞組112。因此，次級(jí)電流是流過附屬繞組的電流(該電流在以下稱為“測(cè)試電流”)的函數(shù)。測(cè)試電流與次級(jí)電流之間的關(guān)系是磁芯113的工作點(diǎn)的函數(shù)。也就是說，當(dāng)已飽和的磁芯113的上述故障產(chǎn)生時(shí)，測(cè)試電流與次級(jí)電流之間的關(guān)系不同于當(dāng)磁芯113操作在其線性區(qū)域中時(shí)測(cè)試電流與次級(jí)電流之間的關(guān)系。通過將預(yù)定測(cè)試信號(hào)提供給附屬繞組112并且評(píng)估次級(jí)繞組的輸出，因此可以確定磁芯113是否飽和(即，故障是否產(chǎn)生)。

作為經(jīng)由附屬繞組將測(cè)試信號(hào)耦合到系統(tǒng)中的這種方面的優(yōu)點(diǎn)，我們無需修改初級(jí)導(dǎo)體。此外，作為另一優(yōu)點(diǎn)，如果能量消耗測(cè)量單元用于確定第一測(cè)試值和第二測(cè)試值，則由于能量消耗測(cè)量單元已經(jīng)出現(xiàn)在傳統(tǒng)電力計(jì)中并且能夠確定可以用作測(cè)試值的功率或能量的量，因此可以通過成本有效的方式來實(shí)現(xiàn)所描述的故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)。

注意，雖然傳統(tǒng)能量消耗測(cè)量單元并未被配置為基于第一測(cè)試值和第二測(cè)試值而確定是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)，但可以通過適配傳統(tǒng)能量消耗測(cè)量單元來加入該功能。可以通過很多不同方式來執(zhí)行這種適配。如果例如能量消耗測(cè)量單元包括可編程芯片，則芯片的軟件可以適用于實(shí)現(xiàn)所描述的確定是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)。作為替選，另一芯片或另一電路可以加入到傳統(tǒng)能量消耗測(cè)量單元，或電力計(jì)的另一芯片可以重新編程以實(shí)現(xiàn)該功能。應(yīng)理解，該附加硬件并不一定需要與傳統(tǒng)能量消耗測(cè)量單元在物理上集成以實(shí)現(xiàn)在此所描述的能量消耗測(cè)量單元。也就是說，所描述的能量消耗測(cè)量單元不限于單個(gè)物理實(shí)體，而是也可以由一組不同的物理實(shí)體(例如芯片組等)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，也可以通過軟件模塊組來實(shí)現(xiàn)能量消耗測(cè)量單元。

電能量消耗測(cè)量單元120被配置為：根據(jù)測(cè)試信號(hào)的兩個(gè)不同的調(diào)制狀態(tài)來提供兩個(gè)測(cè)試值。為此，可以基于測(cè)試值的差分評(píng)估來確定是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)。也就是說，其可以評(píng)估次級(jí)繞組的輸出如何隨著測(cè)試信號(hào)的調(diào)制狀態(tài)而改變。這樣具有可以補(bǔ)償初級(jí)AC電流的出現(xiàn)性的優(yōu)點(diǎn)。如果相同的初級(jí)AC電流在確定第一測(cè)試值和第二測(cè)試值期間都出現(xiàn)，則該初級(jí)AC電流的貢獻(xiàn)對(duì)于第一值和第二值都是相同的。因此可以通過例如將是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)的確定基于第一測(cè)試值與第二測(cè)試值之間的差，容易地消除初級(jí)AC電流的貢獻(xiàn)。替代地或附加地，測(cè)試信號(hào)的測(cè)試值和調(diào)制狀態(tài)對(duì)于彼此在時(shí)間上的相關(guān)程度可以用作用于確定是否應(yīng)生成測(cè)量故障告警信號(hào)的基礎(chǔ)。

以下，將參照?qǐng)D2a和圖2b所示的示例更詳細(xì)地描述測(cè)試信號(hào)V_Test。通常，電路130被配置為：提供第一調(diào)制狀態(tài)和第二調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)。根據(jù)實(shí)施例，第一調(diào)制狀態(tài)可以在測(cè)試信號(hào)的幅度和相位中的至少一個(gè)方面與第二調(diào)制狀態(tài)不同。

圖2a示出在具有不同的幅度的兩個(gè)調(diào)制狀態(tài)下提供測(cè)試信號(hào)的示例。如從圖2a可以推斷的那樣，第一調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)的幅度可以是零，而第二調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)的幅度可以大于零。如從圖2a可以進(jìn)一步推斷的那樣，測(cè)試信號(hào)的頻率可以等于AC供電電壓的頻率。當(dāng)然，并非應(yīng)用該非限定性示例所示的完全打開/完全關(guān)閉調(diào)制，同樣可以使用用于不同的調(diào)制狀態(tài)的另外調(diào)制等級(jí)。

圖2b示出在具有不同的相位的兩個(gè)調(diào)制狀態(tài)下提供測(cè)試信號(hào)的示例。如從圖2b可以推斷的那樣，第一調(diào)制狀態(tài)的相位可以相對(duì)于第二調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)的相位移動(dòng)。在圖2b的示例中，相位移動(dòng)達(dá)180°的量。如從圖2a可以進(jìn)一步推斷的那樣，測(cè)試信號(hào)的頻率可以等于AC供電電壓的頻率。當(dāng)然，本發(fā)明不限于180°的相移量。應(yīng)理解，同樣可以使用除了180之外的其它相移量。

注意，即使在這些示例中測(cè)試信號(hào)示出為正方形波，測(cè)試信號(hào)也不限于特定波形。也可以在任何另外合適的波形(例如正弦波形、矩形波形或三角形波形)中提供測(cè)試信號(hào)。

此外，即使示例示出第一調(diào)制狀態(tài)直接后接第二調(diào)制狀態(tài)，一個(gè)調(diào)制狀態(tài)也不一定需要直接后接另一調(diào)制狀態(tài)。另外，在不提供測(cè)試信號(hào)或測(cè)試信號(hào)的調(diào)制的各調(diào)制狀態(tài)之間可以存在例如擴(kuò)展的時(shí)間段。

根據(jù)另一實(shí)施例，可以相對(duì)于AC供電電壓的相位來設(shè)置測(cè)試信號(hào)的相位。如圖2a所示，測(cè)試信號(hào)可以具備與AC供電電壓相同的相位。測(cè)試信號(hào)也可以具備相對(duì)于AC供電電壓的相位的相移。

以下，將描述電路如何提供測(cè)試信號(hào)的示例。

根據(jù)實(shí)施例，測(cè)試信號(hào)可以直接基于電配送網(wǎng)格的AC供電電壓。也就是說，當(dāng)電力計(jì)處于操作中并且連接到AC供電電壓時(shí)，測(cè)試信號(hào)可以基于例如通過分壓器分支出來AC供電電壓的電信號(hào)。電路可以被配置為接收電信號(hào)，并且可以進(jìn)一步被配置為適配電信號(hào)的幅度和相位中的至少一個(gè)，以用于提供各個(gè)調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)。換言之，根據(jù)實(shí)施例，電路可以被配置為：適配AC網(wǎng)格電壓的幅度和相位中的至少一個(gè)，并且提供所適配的AC網(wǎng)格電壓作為測(cè)試信號(hào)。

作為該方法的益處，可以通過簡(jiǎn)單并且成本高效的方式來生成測(cè)試信號(hào)。也就是說，根據(jù)該實(shí)施例，不必提供復(fù)雜并且昂貴的用于生成測(cè)試信號(hào)的函數(shù)發(fā)生器。另外，如以下更詳細(xì)地說明的那樣，關(guān)于適配AC供電電壓的幅度或相位以提供測(cè)試信號(hào)，可以使用簡(jiǎn)單并且廉價(jià)的電路。

在一個(gè)實(shí)施例中，電路包括連接到附屬繞組的開關(guān)。當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，電信號(hào)將不提供給附屬繞組。該狀態(tài)等效于測(cè)試信號(hào)的幅度為零的調(diào)制狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，可以在幅度大于零的調(diào)制狀態(tài)下提供測(cè)試信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，電信號(hào)是所適配的AC供電電壓。

根據(jù)另一實(shí)施例，電路包括用于設(shè)置電信號(hào)的幅度的裝置。電路可以例如為此目的而包括可變電阻器。當(dāng)電力計(jì)處于操作中并且連接到AC供電電壓時(shí)，電信號(hào)可以例如是AC供電電壓。

根據(jù)另一實(shí)施例，電路包括用于適配電信號(hào)的相位的裝置。電信號(hào)可以是例如AC供電電壓?？梢酝ㄟ^可變電阻器來實(shí)現(xiàn)該功能性。電路可以附加地或替代地包括無源組件(例如電感器、電容器和電阻器)。無源組件可以被布置為連同附屬繞組一起形成RL電路或RLC電路，從而測(cè)試信號(hào)的相位相對(duì)于AC供電電壓的相位可以被設(shè)置為預(yù)定值。

根據(jù)實(shí)施例，電路連接在AC供電電壓與附屬繞組之間，并且包括開關(guān)和無源電組件(例如上述電阻器、電感器和電容器)。根據(jù)又一實(shí)施例，電路包括開關(guān)和無源電組件。

接下來，將描述確定第一測(cè)試值和第二測(cè)試值的示例。

根據(jù)另一實(shí)施例，電力計(jì)100包括控制單元150，被配置為：提供用于電路的控制信號(hào)。電路可以被配置為：根據(jù)控制信號(hào)來控制測(cè)試信號(hào)的調(diào)制狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，電路可以包括上述開關(guān)，并且控制信號(hào)可以控制開關(guān)。

根據(jù)另一實(shí)施例，控制單元150可以被配置為還將控制信號(hào)提供給電消耗測(cè)量單元120，并且確定第一測(cè)試值和第二測(cè)試值可以基于控制信號(hào)。具體地說，電能量測(cè)量單元可以基于控制信號(hào)而設(shè)置第一測(cè)試間隔和第二測(cè)試間隔，并且可以基于在第一測(cè)試間隔中流動(dòng)的次級(jí)電流而確定第一測(cè)試值，而且可以基于在第二測(cè)試間隔中流動(dòng)的次級(jí)電流而確定第二測(cè)試值。

注意，測(cè)試值可以基于測(cè)試間隔內(nèi)的單個(gè)電流值(例如峰值幅度)。也就是說，測(cè)試值可以是基于在各個(gè)測(cè)試間隔期間流動(dòng)的次級(jí)電流的峰值的單個(gè)電流值、電壓值或功率值。測(cè)試值也可以基于整個(gè)測(cè)試間隔上的積分。也就是說，測(cè)試值可以例如被提供作為通過在整個(gè)測(cè)試間隔上對(duì)次級(jí)電流和AC供電電壓的乘積進(jìn)行積分所獲得的能量值或平均功率值。第一測(cè)試值和第二測(cè)試值可以因此是基于次級(jí)電流和AC供電電壓所確定的功率值或能量值。

此外，電能量測(cè)量單元120可以被配置為：生成脈沖信號(hào)，其脈沖頻率指示確定為次級(jí)電流和AC供電電壓的函數(shù)的有功功率和無功功率中的至少一個(gè)。第一測(cè)試值和第二測(cè)試值可以于是確定為脈沖信號(hào)的各脈沖之間的時(shí)間間隔。作為第一測(cè)試值，可以提供第一配對(duì)脈沖之間的第一時(shí)間間隔，并且作為第二測(cè)試值，可以提供第二配對(duì)脈沖之間的第二時(shí)間間隔。在一個(gè)實(shí)施例中，測(cè)試值可以基于連續(xù)脈沖之間的時(shí)間間隔。以此方式，最小可能時(shí)間間隔選取為測(cè)試間隔的基礎(chǔ)。這樣使得初級(jí)AC電流在確定測(cè)試值期間改變的概率最小化。由于如果初級(jí)AC電流在確定測(cè)試值之一的同時(shí)改變或在確定第一測(cè)試值與第二測(cè)試值之間中改變，則故障檢測(cè)功能性的精度可能受危害，因此該方法是有利的。為了進(jìn)一步減少初級(jí)AC電流在各測(cè)量之間改變的這種風(fēng)險(xiǎn)，第二時(shí)間間隔可以直接超前或跟隨第一時(shí)間間隔。

緩解初級(jí)AC電流的影響的另一方法可以包括：通過基于在大時(shí)間段上流動(dòng)的次級(jí)電流而確定測(cè)試值來平均掉初級(jí)AC電流的貢獻(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，電能量消耗測(cè)量單元120可以提供脈沖信號(hào)，如上所述，并且測(cè)試值可以確定為在各個(gè)累計(jì)時(shí)間間隔期間登記的脈沖的數(shù)量。為了平均掉初級(jí)AC電流的貢獻(xiàn)，這些累計(jì)時(shí)間間隔可以選取為24小時(shí)或更長(zhǎng)。

為了進(jìn)一步減少初級(jí)AC電流影響故障檢測(cè)功能性的風(fēng)險(xiǎn)，測(cè)量單元可以包括：獲取單元，被配置為在時(shí)間曲線上獲取功率消耗，并且測(cè)量單元可以被配置為：基于所獲取的在時(shí)間曲線上的功率消耗而設(shè)置第一累計(jì)時(shí)間間隔和第二累計(jì)時(shí)間間隔的長(zhǎng)度。可以因此確定為了充分地平均掉第一初級(jí)AC電流對(duì)次級(jí)電流的影響累計(jì)時(shí)間間隔必需有多長(zhǎng)。基于該確定，可以設(shè)置累計(jì)時(shí)間間隔。

根據(jù)另一實(shí)施例，可以通過將第一測(cè)試間隔和第二測(cè)試間隔設(shè)置為一天的預(yù)定時(shí)間來減少初級(jí)AC電流影響故障檢測(cè)功能性的風(fēng)險(xiǎn)。也就是說，測(cè)試間隔可以例如設(shè)置為在午夜之后或在早晨的早期的時(shí)間，此時(shí)消費(fèi)者所抽取的負(fù)載電流最有可能保持相對(duì)恒定。根據(jù)另一實(shí)施例，可以基于所獲取的在時(shí)間曲線上的功率消耗而確定一天的時(shí)間。

以下，將描述提供測(cè)試信號(hào)并且確定測(cè)試值的特別有益的組合的實(shí)施例。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，第一值和第二值是指示歸因于有功功率的能量的量的能量檢測(cè)值?；诖渭?jí)電流和AC供電電壓而確定能量檢測(cè)值。此外，根據(jù)該實(shí)施例，測(cè)試信號(hào)的幅度在第一調(diào)制狀態(tài)下是零，而在第二調(diào)制狀態(tài)下大于零。此外，第二調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)與AC供電電壓之間的相移是90°。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，測(cè)試信號(hào)是電流信號(hào)。

第一調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)的幅度是零。因此，當(dāng)測(cè)試信號(hào)處于第一調(diào)制狀態(tài)下時(shí)，其不影響次級(jí)電流，并且因此將不影響電力計(jì)的能量計(jì)量操作。此外，當(dāng)測(cè)試信號(hào)處于第二調(diào)制狀態(tài)下時(shí)，其相位相對(duì)于AC供電電壓移動(dòng)達(dá)90°。如果電流變壓器正常地操作，則測(cè)試信號(hào)所感生的次級(jí)電流具有與測(cè)試信號(hào)相同的相對(duì)于AC供電電壓的相移。故此，基于次級(jí)電流和AC供電電壓的、指示有功功率的能量檢測(cè)的確定不受第二調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)影響。歸因于90°的相移，由測(cè)試信號(hào)所感生的次級(jí)電流僅影響無功功率的確定。

在電流變壓器的磁芯飽和的情況下，測(cè)試信號(hào)所感生的次級(jí)電流的相位改變。具體地說，在變壓器飽和的情況下，次級(jí)電流可以具有相對(duì)于測(cè)試信號(hào)的相位的近似90°的相移，導(dǎo)致次級(jí)電流與AC供電電壓之間的近似180°的相移。測(cè)試信號(hào)所感生的次級(jí)電流因此影響電能量消耗測(cè)量單元所確定的有功功率的量。具體地說，歸因于近似180的相移，當(dāng)從第一調(diào)制狀態(tài)切換到第二調(diào)制狀態(tài)時(shí)，有功功率的量可能減少。

因此，如果第二測(cè)試值距第一測(cè)試值偏離達(dá)多于預(yù)定閾值，并且具體地說，如果第二測(cè)試值小于第一測(cè)試值，則可以假設(shè)變壓器飽和并且可以生成測(cè)量故障告警信號(hào)。

該實(shí)施例對(duì)于計(jì)量指示有功功率的能量的電力計(jì)是尤其有利的。由于只要電流變壓器正常地操作，提供測(cè)試信號(hào)就不影響有功功率的確定，因此所描述的故障檢測(cè)機(jī)構(gòu)并不使得正常能量計(jì)量操作失真。

根據(jù)另一實(shí)施例，電路被配置為：提供測(cè)試信號(hào)，從而第一調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)的相位相對(duì)于第二調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)的相位移動(dòng)達(dá)180°。此外，測(cè)試信號(hào)的相位可以設(shè)置為等于AC供電電壓的相位，并且第一調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)的幅度可以設(shè)置得等于第二調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)的幅度。此外，第一測(cè)試間隔可以設(shè)置為與第二測(cè)試間隔相等的長(zhǎng)度。圖2b所示的測(cè)試信號(hào)是該配置的示例。根據(jù)該配置，如果電力計(jì)在基于次級(jí)電流和AC供電電壓的有功功率的基礎(chǔ)上測(cè)量所抽取的能量的量，則得到這樣的優(yōu)點(diǎn)：提供測(cè)試信號(hào)沒有對(duì)能量測(cè)量的凈影響。也就是說，第一調(diào)制狀態(tài)和第二調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)所感生的附加次級(jí)電流的貢獻(xiàn)彼此相消，從而凈貢獻(xiàn)為零。

以下，將提供可以如何確定是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)的示例。

如上所述，基于第一測(cè)試值和第二測(cè)試值而確定是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一測(cè)試值與第二測(cè)試值之間的差可以與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，以用于執(zhí)行確定。預(yù)定閾值可以是預(yù)先記錄的，并且可以設(shè)置在當(dāng)磁芯操作在線性區(qū)域中時(shí)所獲得的第一測(cè)試值與第二測(cè)試值之間的差與當(dāng)磁芯操作在飽和區(qū)域中時(shí)所獲得的第一測(cè)試值與第二測(cè)試值之間的差之間中。根據(jù)另一實(shí)施例，可以評(píng)估第一測(cè)試值與第二測(cè)試值之間的差是否落入預(yù)定第一范圍內(nèi)。該第一范圍可以表示在電力計(jì)的正常操作情況下的測(cè)試信號(hào)所產(chǎn)生的第一測(cè)試值與第二測(cè)試值之間的差的范圍。該范圍可以是預(yù)先記錄的，并且可以存儲(chǔ)在電力計(jì)的存儲(chǔ)器中。

根據(jù)實(shí)施例，是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)的確定可以基于根據(jù)測(cè)試信號(hào)的調(diào)制狀態(tài)而變化的信號(hào)與第一測(cè)試值和第二測(cè)試值所形成的集合之間的相關(guān)性。也就是說，集合可以通過第一值和第二值形成，并且該集合可以與根據(jù)測(cè)試信號(hào)的調(diào)制狀態(tài)而變化的信號(hào)相關(guān)。該信號(hào)的示例是上述控制信號(hào)。在優(yōu)選實(shí)施例中，可以在第一調(diào)制狀態(tài)和第二調(diào)制狀態(tài)下多次提供測(cè)試信號(hào)，并且可以多次確定第一測(cè)試值和第二測(cè)試值，從而可以在更大數(shù)量的值上執(zhí)行相關(guān)。所得相關(guān)值可以然后與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，以確定是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)。

以下，將提供可以如何處理測(cè)量故障告警信號(hào)的示例。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，電能量消耗測(cè)量單元被配置為：響應(yīng)于所生成的測(cè)量故障告警信號(hào)而生成測(cè)量故障指示信號(hào)。也就是說，測(cè)量故障告警信號(hào)可以不直接指示測(cè)量故障。該方法在如下情況下是有利的：?jiǎn)蝹€(gè)測(cè)量故障告警信號(hào)由初級(jí)AC電流的改變而引起但不由已飽和的磁芯而引起。

根據(jù)另一實(shí)施例，測(cè)量單元120被配置為：如果是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)的預(yù)定數(shù)量的連續(xù)確定已經(jīng)導(dǎo)致確定將要生成故障告警信號(hào)，則生成測(cè)量故障指示信號(hào)。也就是說，如果預(yù)定數(shù)量的連續(xù)確定導(dǎo)致測(cè)量故障告警信號(hào)的生成，則測(cè)量故障指示信號(hào)僅被生成。

根據(jù)另一實(shí)施例，電能量消耗測(cè)量單元120被配置為：如果在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)是否將要生成故障告警信號(hào)的預(yù)定數(shù)量的確定已經(jīng)導(dǎo)致確定將要生成故障告警信號(hào)，則生成測(cè)量故障指示信號(hào)。

根據(jù)另一實(shí)施例，電能量消耗測(cè)量單元120被配置為：如果在是否將要生成故障告警信號(hào)的第一預(yù)定數(shù)量的確定當(dāng)中，第二預(yù)定數(shù)量的確定已經(jīng)導(dǎo)致確定將要生成故障告警信號(hào)，則生成測(cè)量故障指示信號(hào)。

圖3示出電力計(jì)100的另一實(shí)施例。電力計(jì)100包括電流變壓器110，其包括初級(jí)導(dǎo)體101、次級(jí)繞組111、附屬繞組112以及磁芯113。電力計(jì)100還包括電路130、電能量消耗測(cè)量單元120以及控制單元150。所有這些特征與以上已經(jīng)描述的并且相同標(biāo)號(hào)指代的特征對(duì)應(yīng)。可以通過任何上述方式來配置電力計(jì)100的這些特征。

圖3的電力計(jì)還包括電源，其耦合到AC供電電壓并且輸出DC供電電壓。DC供電電壓提供給電能量消耗測(cè)量單元。

電力計(jì)還包括分壓器，其耦合到AC供電電壓并且提供具有減少的幅度的所適配的AC供電電壓。所適配的AC供電電壓提供給電能量消耗測(cè)量單元120，并且用于通過上述方式來計(jì)量消費(fèi)者所抽取的能量的量。注意，分壓器可以合并在電能量消耗測(cè)量單元中，或可以是除了電能量消耗測(cè)量單元之外又提供的。所適配的AC供電電壓可以進(jìn)一步用于確定第一值和第二值，如以上詳細(xì)描述的那樣。

此外，所適配的AC供電電壓可以提供給電路130，其中，其可以用于生成其調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)，如上所述。注意，并非將所適配的AC供電電壓提供給電路130，也可以將AC供電電壓提供給電路130，然后根據(jù)需要來適配電路中的AC供電電壓的幅度，以用于生成測(cè)試信號(hào)。如上所述，電路130可以包括可變電阻器，用于調(diào)制測(cè)試信號(hào)的相位或幅度中的至少一個(gè)。然而，如以上詳細(xì)描述的那樣，電路130也可以包括適合于生成測(cè)試信號(hào)的另外電路(例如開關(guān)和/或無源電組件)。

電力計(jì)可以還包括電阻器121，其并聯(lián)到次級(jí)繞組。電能量消耗測(cè)量單元可以因此通過測(cè)量穿過電阻器121的電壓降來檢測(cè)流過次級(jí)繞組的次級(jí)電流。電阻器121可以合并到電能量消耗測(cè)量單元中，或可以是除了能量消耗測(cè)量單元之外又提供的。注意，也可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的任何另外電流檢測(cè)方法來檢測(cè)流過次級(jí)繞組的電流，并且電阻器121對(duì)于特定電流檢測(cè)方法可以省略。

電力計(jì)100可以包括控制單元150，用于控制測(cè)試信號(hào)的調(diào)制狀態(tài)，如以上詳細(xì)描述的那樣。控制單元150可以合并到電能量消耗測(cè)量單元120中，或可以是除了電能量消耗測(cè)量單元之外又提供的。

圖4示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。根據(jù)該實(shí)施例，提供一種檢測(cè)電力計(jì)中的故障的方法。所述方法包括步驟ST10：當(dāng)對(duì)附屬繞組提供第一調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)V_Test時(shí)，提供作為流過次級(jí)繞組的次級(jí)電流的函數(shù)的第一測(cè)試值。所述方法包括步驟ST20：當(dāng)對(duì)附屬繞組提供第二調(diào)制狀態(tài)下的測(cè)試信號(hào)時(shí)，提供作為流過次級(jí)繞組的次級(jí)電流的函數(shù)的第二測(cè)試值。所述方法還包括步驟ST30：基于第一測(cè)試值和第二測(cè)試值而確定是否將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)。

圖5示出檢測(cè)電力計(jì)中的故障的方法的另一實(shí)施例。步驟ST10和ST20與上述實(shí)施例中相同。在步驟ST530中，獲得第一測(cè)試值與第二測(cè)試值之間的差。注意，可以獲得該差作為絕對(duì)值。在步驟ST540中，評(píng)估差是否超過預(yù)定閾值。預(yù)定閾值可以是預(yù)先記錄的，并且可以設(shè)置在當(dāng)磁芯操作在線性區(qū)域中時(shí)所獲得的第一測(cè)試值與第二測(cè)試值之間的差與當(dāng)磁芯操作在飽和區(qū)域中時(shí)所獲得的第一測(cè)試值與第二測(cè)試值之間的差之間中。注意，該閾值也可以確定為絕對(duì)值。如果在步驟ST540中評(píng)估出所獲得的差超過預(yù)定閾值，則在步驟ST550中確定將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)。反之，如果在步驟ST540中評(píng)估出所獲得的差不超過預(yù)定閾值，則在步驟ST450中確定將不生成測(cè)量故障告警信號(hào)。

圖6示出檢測(cè)電力計(jì)中的故障的方法的另一實(shí)施例。步驟ST10、ST20和ST30與結(jié)合圖3所描述的實(shí)施例中相同。如果在步驟ST30中確定將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)，則所述方法繼續(xù)于步驟ST640：確定是否已經(jīng)在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)生成測(cè)量故障告警信號(hào)預(yù)定次數(shù)或更多。如果在步驟ST640中確定已經(jīng)在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)生成測(cè)量故障告警信號(hào)預(yù)定次數(shù)或更多，則所述方法繼續(xù)到步驟ST650，并且生成測(cè)量故障指示信號(hào)。如果在步驟ST640中確定尚未生成測(cè)量故障告警信號(hào)預(yù)定次數(shù)或更多，則所述方法返回到步驟ST10。

以此方式，可以減少初級(jí)AC電流的巧合改變導(dǎo)致生成測(cè)量故障指示信號(hào)的概率。

圖7示出檢測(cè)電力計(jì)中的故障的方法的另一實(shí)施例。步驟ST10、ST20和ST30與結(jié)合圖3所描述的實(shí)施例中相同。如果在步驟ST30中確定將不生成測(cè)量故障告警信號(hào)，則所述方法繼續(xù)于步驟ST740，并且重置所生成的測(cè)量故障告警信號(hào)的計(jì)數(shù)。反之，如果在步驟ST30中確定將要生成測(cè)量故障告警信號(hào)，則所述方法繼續(xù)于步驟ST750，并且增加所生成的測(cè)量故障告警信號(hào)的計(jì)數(shù)。所述方法然后進(jìn)入步驟ST760，其中，評(píng)估所生成的測(cè)量故障告警信號(hào)的計(jì)數(shù)是否超過預(yù)定數(shù)量。如果情況并非如此，則所述方法將返回到步驟ST10。反之，如果所生成的測(cè)量故障告警信號(hào)的計(jì)數(shù)超過預(yù)定數(shù)量，則所述方法進(jìn)入步驟ST770，并且生成測(cè)量故障指示信號(hào)。

以此方式，僅當(dāng)是否將要生成故障告警信號(hào)的預(yù)定數(shù)量的連續(xù)確定導(dǎo)致確定將要生成故障告警信號(hào)時(shí)生成測(cè)量故障指示信號(hào)。為此，可以減少初級(jí)AC電流的巧合改變導(dǎo)致生成測(cè)量故障指示信號(hào)的概率。

根據(jù)另一實(shí)施例，提供一種被配置為執(zhí)行結(jié)合圖4至圖7所描述的任何方法的電力計(jì)。