具有基波计量功能的智能电表及其测量方法

摘要

本发明涉及智能电表及其测量方法，具体是一种具有基波计量功能的智能电表及其测量方法。所述智能电表包括电压变换器、电流变换器、DSP数字信号处理器、LCD显示屏和通讯芯片。利用DSP数字信号处理器中的A/D模数转换器将被测模拟电压信号和电流信号转换为数字信号，DSP数字信号处理器中的CPU分别对数字电压信号和数字电流信号进行低通滤波处理，提取基波电压值和基波电流值；然后对基波电压值和基波电流值相乘再求和，得到功率测量值。该智能电表结构简单，节省了计量芯片并降低整体成本，同时可实现复杂的计量和管理功能。该测量方法能滤除掉谐波电量，只计量基波电能，可消除谐波电能对电能计量精确度带来的严重影响。

主权项

一种具有基波计量功能的智能电表的测量方法，所述具有基波计量功能的智能电表包括，电压变换器，用于将220V交流电压分压成适合DSP数字信号处理器中的A/D模数转换器所需的输入电压；电流变换器，用于将相线交流电流转换为适合DSP数字信号处理器中的A/D模数转换器所需的输入电压；DSP数字信号处理器，用于将电压变换器和电流变换器输出的模拟电压信号转换为离散数字信号；并对离散数字信号进行低通滤波处理，提取基波电压值和基波电流值；最后对基波电压值和基波电流值相乘再求和，得到功率测量值；LCD显示屏，用于显示DSP数字信号处理器输出的功率、电压、电流、时间、剩余金额各类数值；通讯芯片，用于DSP数字信号处理器与其它设备通讯；其特征在于，所述具有基波计量功能的智能电表的测量方法包括以下步骤，(1)对被测模拟电压u和被测模拟电流i进行采样，将模拟电压u和被测模拟电流i转换为离散数字电压信号U(t)和离散数字电流信号I(t)，t为采样时刻，t＝1、2、3…；(2)对数字电压信号U(t)和数字电流信号I(t)分别进行低通滤波处理，按下述计算公式分别计算数字电压信号U(t)和数字电流信号I(t)的算数移动平均值U_ma(t)和I_ma(t)：$U_{\mathrm{ma}}\left(t\right)=\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}U(t-i+1)$$I_{\mathrm{ma}}\left(t\right)=\frac{1}{M}\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}I(t-i+1)$式中：U_ma(t)为第t期的数字电压信号U(t)的算数移动平均值，U(t‑i+1)为第t‑i+1期的数字电压信号值；I_ma(t)为第t期的数字电流信号I(t)的算数移动平均值，I(t‑i+1)为第t‑i+1期的数字电流信号值；t为采样时刻，M为算数移动平均值的计算周期数，M的取值一般为被测信号基波周期T的1/4；(3)将同一时刻的数字电压信号U(t)的算数移动平均值U_ma(t)、数字电流信号I(t)的算数移动平均值I_ma(t)相乘再求和，可得到一个周期内有功功率的平均值P(t)，即$P\left(t\right)=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}U\left(t\right)*I\left(t\right)$式中N为被测信号基波周期T内的采样点数量。