电能计量方法技术

本发明专利技术公开一种电能计量方法，其包括：检测用于电能计量的电能计量芯片是否发生掉电；在掉电时，将所述电能计量芯片的系统供电切换到备份的取电方式；将所述电能计量芯片的电能计量时钟切换到低频时钟；以及在预先设定的时间段内对电能进行计量。根据本发明专利技术提供的低频计量方案，即使在电路断相或窃电的模式下，依然可以在降低功耗的同时，对电流进行有效值的计算，并提供视在功率和视在功率脉冲的输出，并且不需要依赖于特定的工艺或器件的支持，非常有利于布局布线，还可以保证电能计量芯片上的必要信息不丢失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及电能计量芯片，具体地说，涉及一种电能计量芯片的低功耗电 能计量方法。
技术介绍
电能计量的任务是将用户的瞬时功率精确累加成能量，为发电企业、输配电企业、 电力用户之间进行结算提供依据，它的准确与否直接影响三者的利益和交易的合理性。电 表是常用的电能计量仪表，电表中最关键的部件是片上系统（System on Chip，S0C)电能计 量芯片。 图10示出了常用SOC电能计量芯片的基本结构。如图10所示，SOC电能计量芯 片总体上包括：模数转换器、电能计量模块、脉冲生成单元、处理器和程序存储器。SOC电能 计量芯片从电流和电压通道采样获得的采样信号首先被模数转换器离散化后，输入到电能 计量模块，电能计量模块根据处理器的指令，对离散化的数据进行计算，获得有功功率、无 功功率和视在功率，这些功率被输入到脉冲生成单元，生成脉冲，脉冲的持续发出实现对电 能的计量，其中，处理器根据预先存储在程序存储器中的程序指令运行。 用于对电能进行计量的SOC电能计量芯片连接在电路中，芯片的系统供电来自于 所连接的电路。 然而，当发生电路断相或窃电时，SOC电能计量芯片无法再从所连接的电路中获得 电能。为了能够继续维持SOC电能计量芯片的基本操作，例如保存所计量的数据等，SOC电 能计量芯片通常被设计成具有另外一种备份的取电方式，例如，从安装于芯片上的电池或 取电线圈取电。这里所述的备份取电方式是指SOC电能计量芯片不从所连接的电路中进行 取电的方式。于是，当SOC电能计量芯片不能从所连接的电路中获取自身所需的电能时，会 自动切换到从电池或取电线圈取电，供自身运行所使用。无论是内部电池还是取电线圈，其 电能都是有限的，为了防止它们的能量耗尽，需要尽可能减少SOC电能计量芯片的功耗。于 是，SOC电能计量芯片会停止对电能的计量，直到系统电源恢复。 显然，停止计量的做法会导致无法对停止计量时间段内的电能进行计量。这造成 了电能计量的不准确，对发电企业、输配电企业显失公平。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种低频计量方式，当发生电路断相或窃电的情况时，在降 低整个电能计量芯片功耗的同时，可以在降低计量精度的条件下继续对电能进行计量。 具体地，本专利技术的包括如下步骤： 检测用于电能计量的电能计量芯片是否发生掉电； 在掉电时，将所述电能计量芯片的系统供电切换到备份的取电方式； 将所述电能计量芯片的电能计量时钟切换到低频时钟；以及 在预先设定的时间段内对电能进行计量。 进一步地，上述方法还可以包括：将所述电能计量芯片的系统时钟切换到低频时 钟。 其中，所述预先设定的时间段是间隔的多个时间段；并且所述预先设定的时间段 是根据所述低频时钟设定的。 其中，所述预先设定的时间段是所述低频时钟的脉冲间隔的X倍，所述X是整数。 进一步地，上述方法还可以包括：调整电能计量时所使用的滤波器系数。 本专利技术提供的计量方案，即使在电路断相或窃电的模式下，依然可以在降低功耗 的同时，对电流进行有效值的计算，并提供视在功率和视在功率脉冲的输出，更重要的是， 不需要依赖于特定的工艺或器件的支持，非常有利于布局布线，还可以保证电能计量芯片 上的必要信息不丢失。【附图说明】 图1是SOC电能计量芯片的基本结构不意图。 图2A、2B、2C是EMU进行电能计量的基本算法流程示意图。 图3是SOC电能计量芯片与外围电源电路的连接示意图。 图4是图3中取电部分的示意图。 图5是根据本专利技术实施例的低频计量方式的流程图。 图6是断相窃电模式下取电部分的示意图。 图7是本专利技术的时钟发生器的基本结构示意图。 图8是本专利技术的低频计量方式的示意图。 图9是本专利技术的低频计量方式下计算视在功率的算法流程示意图。 图10是常用SOC电能计量芯片的示意性框图。【具体实施方式】 本专利技术针对目前断相窃电情况下SOC电能计量芯片不能对电能进行计量的问题， 提出一种低频计量方式，使得可以在降低整个电能计量芯片的功耗的同时，依然对电能进 行计量。 下面，结合附图，对本专利技术的低频计量方案进行详细描述。 图1是SOC电能计量芯片的基本结构示意图。如图1所示，采样电路(未示出）将 从电路中采样获得的电流和电压信号分别通过管脚VIP、V1N、V2P、V2N、V3P、V3N输入到模 数转换器（ADC)，其中，管脚VIP、V1N、V2P、V2N、V3P、V3N分别表示电流通道Il的两个正负 输入管脚、电流通道12的两个正负输入管脚和电压通道U的两个正负输入管脚。模数转换 器(ADC)将接收到的采样信号离散化，然后输入到电能计量模块（EMU)中，进行计算，输出 有功功率脉冲Pf、无功功率脉冲qf和视在功率脉冲sf，实现对电能的计量。 图1中的MCU模块是微控制器单元，是SOC电能计量芯片的处理器部分，用于根据 预先存储的程序指令控制整个SOC电能计量芯片的操作；GLKGEN/RSTGEN模块包括时钟发 生器，用于产生SOC电能计量芯片的系统时钟Sys_clk和EMU的工作时钟Emu_clk，该模块 还包括寄存器或者称为程序存储器，用于存储芯片中处理器部分运行所需要的程序指令。 进一步地，管脚Vbattery与用作备份的电池相连，用于在SOC电能计量芯片掉电时从相连 的电池取电。 具体的如图2A、2B、2C所示的流程。 参见图2A，采样获得的电压（U)和电流（I)信号（包括电流通道11的电流信号 和电流通道12的电流信号）在各自的ADC中进行离散化，分别经相位校正模块和高通滤 波器（HPF)处理后，输入到乘法器，进而经低通滤波器（LPF)处理，分别计算出有功功率 (Ppower)和无功功率（Qpower)。其中，有功功率的计算公式为：Pp〇wer=UIc〇S(p，无功 功率的计算公式为：Qpower=UIsinq)，其中，cos(p是功率因数。 参见图2B，采样获得的U、I信号分别经ADC、相位校正、HPF处理之后，在乘法器处 自乘，然后，经LPF和开方器处理，分别获得电压有效值Urms和电流有效值Irms。 参见图2C，所获得的有效值Urms和Irms经乘法器相乘后，增益放大，可以得到视 在功率（Spower)。其中，视在功率的计算公式为：Spower=Urms*Irms。 根据图2A和图2C所示流程获得的功率Ppower、Qpower、Spower分别经脉冲累加 发生器(也称为脉冲生成器）产生有功功率脉冲（pf)、无功功率脉冲（qf)和视在功率脉冲 (sf)。 获得了上述有功功率脉冲、无功功率脉冲和视在功率脉冲，即可实现电能计量。于 是，获取U、I信号是电能计量的基础。 图3示出了 SOC电能计量芯片与外围电源电路的连接示意图，从该示意图可以看 到SOC电能计量芯片如何获得U、I采样信号以及如何获得自身运行所需的电能。 如图3所示，在正常工作模式下，SOC电能计量芯片相当于整个电路中的一个负 载，电流通道Il的信号通过火线上的锰铜采样，电流通道12的信号通过零线上的电流线圈 互感器(或者称为取电线圈）采样，而电压通道U的信号通过火线上的电阻分压采样。 SOC电能计量芯片的系统电源通过电源管脚Vsys从电路中的取电部分取电，用以 维持SOC电能计量芯片的操作。电压检测管脚Vd本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能计量方法，其特征在于，包括：检测用于电能计量的电能计量芯片是否发生掉电；在掉电时，将所述电能计量芯片的系统供电切换到备份的取电方式；将所述电能计量芯片的电能计量时钟切换到低频时钟；以及在预先设定的时间段内对电能进行计量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晋，萧经华，朱昊，张志勇，张斌阳，
申请(专利权)人：钜泉光电科技上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31