自供电功率传感器的时序同步以及自其中采集样本的中央控制器制造技术

一种用于无线地同步中央控制器以确定电参数值的系统和方法，该方法包括：经由至少一个自供电功率传感器(SPPS)采样电信号；通过至少一个SPPS，基于所采样的电信号估算时间戳；经由至少一个SPPS，估算至少第一电参数；产生分组(packet)的前同步码；为分组的同步字段生成同步信息；无线地传输分组组件；基于同步信息的时间戳和传输时间戳确定分组的时间偏移值；以及通过将时间偏移值附加到分组来发送该时间偏移值，其中该时间偏移值用于确定至少第二电参数。

Timing synchronization of self powered power sensor and central controller for sampling from it

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自供电功率传感器的时序同步以及自其中采集样本的中央控制器相关申请的交叉引用本申请要求于2017年7月26日提交的美国临时申请号为62/537,324的美国临时申请的权益，其内容通过引用并入于此。
本公开总体上涉及一种自供电功率传感器(SPPS)，并且更具体地涉及当使用无线SPPS时准确地同步SPPS以测量功率消耗。
技术介绍
通过使用位于设施电网内多个位置的自供电功率传感器(SPPS)，可以测量整个电网的功耗。通常，此类SPPS位于功率消耗的关键点，例如断路器或功耗更高的设备。图1是示例性SPPS100的框图，该SPPS100包括电流互感器(CT)103，该电流互感器(CT)103的初级绕组接受初级电流102。它还包括模数转换器(ADC或A/D)105，该模数转换器105在时钟或计时器113和微控制器(MC)107的控制下将模拟信号转换为一系列数字样本。ADC105收集的样本由MC107处理，然后，使用收发器109，利用天线116将处理后的信息发送出去。振荡器110以所需的频率振荡，并馈入时钟或计时器113。图2是经过修改的SPPS200的框图，其包括一些基本元件(与图1所示的SPPS100所描述的基本元件相同)。修改的SPPS200还包括耦合到CT103和ADC105的低通滤波器(LPF)202。在一个实施例中，LPF202是模拟滤波器。输入电流201可以从CT103导出。LPF202可以以许多不同的方式实现，包括但不限于无源或有源滤波器、匹配滤波器或谐波滤波器。根据一个实施例，如图2所示，将滤波后的信号203馈送到ADC105。MC107可以选择应该采样的信号(即，输入信号104或滤波后的信号203)。在其他实施例中，ADC105包括两个通道，其中两种信号可以被同时采样。根据一个实施例，仅当对基波信号203进行采样时，LPF202才能被激活，从而节省了功耗。图3是另一个经过修改的SPPS300的框图，该修改的SPPS300包括一些基本元件(与图2所示的修改的SPPS200所描述的基本元件相同)。SPPS300还包括过零点(或过零)检测器电路301，该过零检测器电路301连接到LPF202和时钟或计时器113。将滤波后的信号203馈入过零检测电路301，该电路生成相对于滤波后信号203的过零时间的信号302。此外，根据该实施例，所产生的信号302由例如时钟或计时器113施加时间戳。根据一个实施例，过零检测电路301包括比较器(优选地选择具有小孔径(aperture)的比较器)，以避免过零检测中的重大误差。且不论这些实施例以及其他用于确定功耗的实施例，当前可用的SPPS仅允许有限的测量精度。即，为了准确地测量负载的功耗，需要测量功率因数。该因子包含电压和负载电流之间的相位差信息，以及纯正弦波引起的负载电流和电压失真。在以前的功率测量系统中，电压和电流是由同一物理设备同时测量的，因此两个信号之间的关系很容易计算和测量。但是，当电流和电压的采样之间存在无线连接时，要测量准确则需要进行其他创新，以克服无线SPPS不能准确测量功耗的缺点。因此，提供一种克服上述挑战的解决方案将是有利的。
技术实现思路
以下是本公开的几个示例实施例的概述。提供该概述是为了方便读者提供对这样的实施例的基本理解，并且不完全限定本公开的广度。该概述不是所有预期实施例的详尽概述，并且既不旨在标识所有实施例的关键或重要元素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或多个实施例的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。为了方便起见，术语“一些实施例”在本文中可以用来指代本公开的单个实施例或多个实施例。本文公开的一些实施例包括一种用于无线地同步中央控制器以确定电参数的值的方法，该方法包括：经由至少一个自供电功率传感器(SPPS)采样电信号；通过至少一个SPPS，基于采样的电信号估算时间戳；经由至少一个SPPS，估算至少第一电参数；产生分组(packet)的前同步码；为分组的同步字段生成同步信息；无线地传输分组组件；基于同步信息的时间戳和传输时间戳确定分组的时间偏移值；以及通过将时间偏移值附加到分组来发送该时间偏移值，其中该时间偏移值用于确定至少第二电参数。本文公开的一些实施例还包括非暂时性计算机可读介质，其上存储有用于使处理电路执行一处理过程的指令，该处理过程包括：经由至少一个自供电功率传感器(SPPS)采样电信号；通过至少一个SPPS，基于所采样的电信号估算时间戳；经由至少一个SPPS，估算至少第一电参数；产生分组的前同步码；为分组的同步字段生成同步信息；无线地传输分组组件；基于同步信息的时间戳和传输时间戳(transmissiontime-stamp)确定分组的时间偏移值；以及通过将时间偏移值附加到分组来发送该时间偏移值，其中该时间偏移值用于确定至少第二电参数。本文公开的一些实施例还包括自供电功率传感器(SPPS)，其适于对所计算的电参数执行值校准的操作，该SPPS包括电流互感器，其中该电流互感器的初级绕组是电源线；模数转换器(ADC)，其连接到电流互感器的次级绕组；无线发射器；处理单元，其连接到ADC并被配置为：从电流互感器的次级绕组采样电信号；基于所采样的电信号估算时间戳；估算至少第一电参数；产生分组的前同步码；为分组的同步字段生成同步信息；使发射器向中央控制器传输分组组件，该分组组件包括前同步码、同步字段和至少第一电参数；确定分组的时间偏移值，时间偏移由同步信息的时间戳和传输时间戳计算；以及通过将时间偏移值附加到分组来发送该时间偏移值，其中该时间偏移值用于计算至少第二电参数；以及连接到振荡器的时钟，其中该时钟连接到ADC、处理单元和发射器。附图说明在说明书的结论处的权利要求中特别指出并明确要求保护本文公开的主题。根据结合附图的以下详细描述，所公开的实施例的前述和其他目的、特征和优点将是显而易见的。图1是自供电功率传感器(SPPS)(现有技术)的第一示例性现有技术实施例；图2是SPPS(现有技术)的第二示例性现有技术实施例；图3是SPPS(现有技术)的第三示例性现有技术实施例；图4是在SPPS和中央控制器之间传输的消息时序图和消息结构；图5是根据一实施例的中央控制器的框图；图6是根据另一实施例的示例性中央控制器；图7是根据一实施例的用于提供同步信息的第一方法的流程图；图8是根据一实施例的用于提供同步信息的第二方法的流程图；图9是根据一实施例的用于提供同步信息的第三方法的流程图；图10是根据一实施例的系统图，该系统包括无线连接到中央控制器的多个SPPS。具体实施方式重要的是要注意，本文公开的实施例仅仅是本文创新教导的许多有利用途的示例。一般而言，在本申请的说明书中做出的陈述不必限制任何各种要求保护的实施例。而且，某些陈述可能适用于某些专利技术特征，而不适用于其他特征。通常，除非另外指出，否则单数元素可以是复数，反之亦然，而不会失本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无线地同步中央控制器以确定电参数值的方法，包括：/n经由至少一个自供电功率传感器(SPPS)采样电信号；/n通过至少一个SPPS，基于所采样的电信号估算时间戳；/n经由至少一个SPPS，估算至少第一电参数；/n产生分组的前同步码；/n为分组的同步字段生成同步信息；/n无线地传输分组组件；/n基于同步信息的时间戳和传输时间戳确定分组的时间偏移值；以及/n通过将时间偏移值附加到分组来发送所述时间偏移值，其中所述时间偏移值用于确定至少第二电参数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170726 US 62/537,3241.一种用于无线地同步中央控制器以确定电参数值的方法，包括：
经由至少一个自供电功率传感器(SPPS)采样电信号；
通过至少一个SPPS，基于所采样的电信号估算时间戳；
经由至少一个SPPS，估算至少第一电参数；
产生分组的前同步码；
为分组的同步字段生成同步信息；
无线地传输分组组件；
基于同步信息的时间戳和传输时间戳确定分组的时间偏移值；以及
通过将时间偏移值附加到分组来发送所述时间偏移值，其中所述时间偏移值用于确定至少第二电参数。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二电参数是相移。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二电参数是功率因数。


4.根据权利要求1所述的方法，其中，采样电信号以及基于所采样的电信号估算时间戳包括：
通过SPPS对电流信号进行采样；以及
采样电压信号。


5.根据权利要求4所述的方法，其中，采样电信号由中央控制器执行。


6.根据权利要求4所述的方法，还包括：
确定所采样的电流信号与所采样的电压信号之间的相位偏移。


7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
使用所述相位偏移、采样的电流信号和采样的电压信号确定功率因数。


8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
使用采样的电流信号和采样的电压信号确定功率因数的电流失真因数。


9.根据权利要求7所述的方法，还包括：
确定功率因数的电压失真因数。


10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一电参数是在所述电流信号的过零点处的时间戳。


11.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一电参数是在所述电流信号的最大点处的时间戳。


12.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一电参数是在所述电流信号的最小点处的时间戳。


13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分组组件包括至中央控制器的前同步码、同步字段和至少第一电参数。


14.一种非暂时性计算机可读介质，其上存储有使处理电路执行一处理过程的指令，所述处理过程包括：
经由至少一个自供电功率传感器(SPPS)采样电信号；
通过至少一个SPPS，基于所采样的电信号估算时间戳；
经由至少一个SPPS，估算至少第一电参数；
产生分组的前同步码；
为分组的同步字段生成同步信息；
无线地传输分组组件；
基于同步信息的时间戳和传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·萨米尔，D·阿尔雅德夫，
申请(专利权)人：全景电力有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL