專利名稱：功率測量系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及功率測量系統(tǒng)，更具體地，涉及不需要用單獨的模數(shù)轉(zhuǎn)換器量化電壓信號的測量電氣裝置功率的功率測量系統(tǒng)。
背景技術：
通常以由韓國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備、辦公室用商務機器的電氣產(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者而不是基于請求者的特征。此外，該技術是基于模擬或者機電方案的，因此，如果發(fā)生事故，要手動恢復供電，并且要手動恢復設配。結(jié)果，為了增加能效，正積極地對小型智能電網(wǎng)(智能電力網(wǎng))進行研究。智能電網(wǎng)意味著通過融合和結(jié)合現(xiàn)代化電力技術和信息通信技術以及它們的管理系統(tǒng)而實現(xiàn)的下一代電力系統(tǒng)。智能電網(wǎng)是為了克服當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立地運行，并且是在每一個網(wǎng)格上設置有傳感器以及儀表并且根據(jù)消費者的需求實時做出反應的智能電力網(wǎng)絡。因此，智能電網(wǎng)融合現(xiàn)存電力網(wǎng)絡和使客戶和供應商雙向?qū)崟r交換信息的信息通信技術，從而等同地管理對電力的需求和供給，以有效地提供電力、實時地獲得關于電力使用量的信息、自動地控制電力使用時間和電力使用量、使電力多樣化等。為了實施供電情形、高峰負載率、以及允許用戶根據(jù)電力生產(chǎn)/供給價格控制對用電設備的使用的需求反應，可以擴展接收變化的電力價格信號并傳輸當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間的智能用電設備。為了滿足與智能用電設備中的要求相應的功能，存在對用于測量每個設備所需功率的功率測量系統(tǒng)的需求。根據(jù)相關技術的功率測量系統(tǒng)包括用于測量傳輸至每個用電設備的電壓的單元和用于測量電流的單元。由上述單元測量的每個電壓值以及電流值被輸出至模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將每個電壓值和電流值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以被用于微處理器單元的運行處理，然后輸出數(shù)字信號至微處理器單元。然后，通過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)字信號值來測量諸如有功/無功電力或頻率等的各用電設備的功耗。然而，根據(jù)相關技術的功率測量系統(tǒng)需要用于各電壓和電流的高性能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以便計算微處理機單元工作所需的數(shù)字信號，因此為了實現(xiàn)該功率測量系統(tǒng)，消耗了許多成本。結(jié)果，在測量用電設配的功耗的過程中，操作會被增加且復雜化，因此，功率測量系統(tǒng)中消耗的功率也會增加。通常使用Σ - Λ模數(shù)轉(zhuǎn)換器來進行數(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)的尺寸會增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供一種不通過單獨的模數(shù)轉(zhuǎn)換器量化電壓就能夠測量用電設備的功耗的功率測量系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一種示例性實施方式，提供了一種功率測量系統(tǒng)，包括智能儀表，用于測量輸入至電氣裝置的電壓均方根值；以及功率測量裝置，使用該智能儀表測到的電壓均方根值Vrms和連接至該電氣裝置的電力線的電流瞬時值來測量該電氣裝置的功率。該功率測量裝置可包括電流變換器，將電力線的電流瞬時值下降至模數(shù)轉(zhuǎn)換器中可測范圍內(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值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；通信單元，接收智能儀表所測的電壓均方根值；以及微處理器單元(MPU)，接收從模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號以及從通信單元輸出的均方根電壓Vrms，以根據(jù)預定程序計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。功率測量裝置還可以包括過零檢測單元，用于檢測電力線上電壓的過零點；以及相位誤差測量單元，接收從模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號以及從過零檢測單元輸出的過零信號，以測量輸入至該電氣裝置的電壓和電流的相位誤差。過零檢測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通/截止，以將過零信號輸出至相位誤差測量單元。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、從通信單元輸出的電壓均方根值、以及在相位檢測單元中測量的相位誤差值，以測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計算電氣裝置的功率，公式5對公式4的每個半周期做積分，并且相加并計算每個半周期的積分值，其中公式4將與從模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號對應的電流值(如下述公式2計算的)與由智能儀表測得的電壓均方根值Vrms(如下述公式3計算的)相乘來執(zhí)行計算。公式2
權利要求
1.一種功率測量系統(tǒng)，包括 智能儀表，測量輸入至電氣裝置的電壓均方根值；以及 功率測量裝置，使用由所述智能儀表測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值來測量所述電氣裝置的功率。
2.根據(jù)權利要求1所述的功率測量系統(tǒng)，其中，所述功率測量裝置包括 電流變換器，將所述電力線的瞬時電流值降至在模數(shù)轉(zhuǎn)換器中可測范圍內(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值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 通信單元，接收由所述智能儀表測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)預定程序計算所述電氣裝置的功率。
3.根據(jù)權利要求2所述的功率測量系統(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)權利要求2所述的功率測量系統(tǒng)，其中，所述功率測量裝置還包括 過零檢測單元，檢測所述電力線的電壓的過零點，以輸出過零信號；以及 相位誤差測量單元，接收從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號以及從所述過零檢測單元輸出的過零信號，以測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)權利要求4所述的功率測量系統(tǒng)，其中，所述過零檢測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)所述帶電線中流動的電壓來運行；以及 光敏晶體管，根據(jù)所述發(fā)光二極管的運行而導通/截止，以將所述過零信號輸出至所述相位誤差測量單元。
6.根據(jù)權利要求4所述的功率測量系統(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、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量單元中測得的相位誤差值，以根據(jù)預定程序測量所述電氣裝置的功率。
7.根據(jù)權利要求6所述的功率測量系統(tǒng)，其中，所述微處理器單元根據(jù)下述公式5計算所述電氣裝置的功率，其中，所述公式5對公式4的每個半周期做積分并且相加和計算每個半周期的積分值，其中，所述公式4通過將如以下公式2的與從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器中輸出的所述數(shù)字信號對應的電流值與如以下公式3的由所述智能儀表測得的所述電壓均方根值Vrms相乘來執(zhí)行計算， 公式2
全文摘要
本文公開了一種不通過單獨的模數(shù)轉(zhuǎn)換器對電壓進行量化處理就能夠測量電氣裝置的功率的功率測量系統(tǒng)。該功率測量系統(tǒng)包括智能儀表，用于測量輸入至電氣裝置的電壓均方根值；以及功率測量裝置，使用由該智能儀表測得的電壓均方根值Vrms和連接至該電氣裝置的電力線的電流瞬時值來測量電氣裝置的功率。
文檔編號G01R19/25GK103033680SQ201210376279
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2011年9月30日
發(fā)明者李泫錫, 白元鎮(zhèn), 李潤姬 申請人:三星電機株式會社