电力参数检测装置及方法

技术领域

本发明涉及电气技术领域，尤其涉及一种电力参数检测装置及方法。

背景技术

随着社会经济的发展，资源变得紧缺，节能就变得尤为重要。越来越多的用电单位需要对其用电情况进行更精准的监控，以便能合理分配电力资源，达到节能的目的。因此需要新装或加装大量电力参数检测装置。

现有电力参数测量都是通过在测量点同时采样电压信号和电流信号，从而计算出各种电力参数。这就需要每个测量设备都需要接入电压和电流信号，这对于集中密集安装测量设备的场合，不仅耗费大量材料，还费时费力，且施工难度大

发明内容

本发明的目的在于提供一种电力参数检测装置，以解决现有的同功能电表因体积大、接线复杂等原因导致的会占用大量的安装空间且需要耗费大量人力物力进行安装布线的问题。

本发明实施例提供。

在本发明提供的电力参数检测装置中，所述电流采集模块包括时间同步单元、采样单元和计算单元，

所述时间同步单元根据电压采集模块的采样循环周期和电流采集模块与电压采集模块间的时间同步误差进行时间同步；

所述采样单元用于在时间同步后，采集负载上的电流信号；

所述计算单元用于根据所述电压信号和所述电流信号计算负载的电力参数。

在本发明提供的电力参数检测装置中，所述电流采集模块的数量与所述负载的数量相同。

在本发明提供的电力参数检测装置中，还包括电流互感器，所述电流采集模块通过所述电流互感器连接于所述负载。

在本发明提供的电力参数检测装置中，所述通信总线包括采样同步总线和数据通信总线。

本发明还提供一种电力参数检测方法，包括以下步骤：

由电压采集模块采样供电线路的电压信号，并将包括时间同步信息和电压信号的电压采样数据包发送至电流采集模块；

由电流采集模块根据所述电压采样数据包进行时间同步；

在时间同步后，由电流采集模块采集负载上的电流信号，并根据所述电压信号和所述电流信号计算负载的电力参数。

在本发明提供的电力参数检测方法中，在电流采集模块根据所述电压采样数据包进行时间同步的所述步骤中，根据电压采集模块的采样循环周期和电流采集模块与电压采集模块间的时间同步误差进行时间同步。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明提供的电力参数检测装置，将现有的集中为一体的电压采集和电流采集拆分两个独立的功能模组，各模块之间通过通信线进行采样数据的同步及采样数据的传输。两个模块的体积相同，对于单点的检测只需一个电压采集模块及一个电流采集模块互连即可实现与原电表相同的功能，由此，可以显著减小电表体积。对在同一组供电线路上的多个用电负载进行检测时，只需一个电压采集模块及与用电负载数目相同的电流采集模块互连即可满足检测要求，由此，节省了原电表安装时每个检测点都必须连接的电压测试线，大量减少了线材耗费，并且能大幅缩短安装施工时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明一实施例提供的电力参数检测装置的接线示意图；

图2所示为本发明一实施例提供的电力参数检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，词语“相等”、“相同”“同时”或者其他类似的用语，不限于数学术语中的绝对相等或相同，在实施本专利所述权利时，可以是工程意义上的相近或者在可接受的误差范围内。所述“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。“和/或”这一术语包括多个相关记载项目的组合多个相关记载项目中的某一项。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

为了更好的理解本发明的技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

图1所示为本发明一实施例提供的电力参数检测装置的接线示意图。如图1所示，本发明提供的电力参数检测装置连接于电力供电线路和负载之间，以检测负载的用电参数。本发明的电力参数检测装置包括：

电压采集模块10，用于采样供电线路电压信号，此处采样的电压信号，通过高速通信总线传送到总线上所有的电流采集模块；电压采集模块将每一个采样数据通过高速通信总线实时地传送给各个电流采集模块，此采样数据包还包含有时间同步信息，用于线上所有电流采集模块与电压采集模块的时间同步；

一个或多个电流采集模块20，根据所述电压采样数据包进行时间同步，并在时间同步后，采样各个负载线路的电流信号；电流采集模块由采集的电流信号数据计算出各负载线路的各种电流参数；再结合电压采集模块传送的电压采样数据，计算出各负载线路的功率、电能等电力参数；

通信总线30，含有两组高速查分异步通信总线，其中一组专门用于传送电压采样数据和总线上各模块的时间同步，另一组用于各模块间传送测量结果及工作参数(使用Modbus-RTU通信规约)；高速总线的时钟速率不低于1MHz，可以保证各采集模块间的时间同步误差小于5us，可以完全满足工频信号的同步采样要求。

具体地，在本发明一实施例中，所述电流采集模块20的数量与所述负载的数量相同。对于单点(一个三相用电负载)的检测只需一个电压采集模块及一个电流采集模块互连即可实现与原电表相同的功能；对在同一组供电线路上的多个用电负载进行检测时，只需一个电压采集模块及与用电负载(三相用电负载)数目相同的电流采集模块互连即可满足检测要求。

具体地，在本发明一实施例中，还包括电流互感器40。所述电流采集模块20通过所述电流互感器40连接于所述负载。

具体地，在本发明一实施例中，电压采集模块将每一个采样数据通过高速通信总线实时地传送给各个电流采集模块，此采样值数据包还包含有时间同步信息，用于线上所有电流采集模块与电压采集模块的时间同步。在时间同步稳定后，此电压采样值等同于在电流采样点采样得的电压采样数据，再结合电流采样数据，即可计算出负载的各种电力参数。

进一步地，在本发明一实施例中，所述电流采集模块20包括时间同步单元、采样单元和计算单元，所述时间同步单元根据电压采集模块的采样循环周期和电流采集模块与电压采集模块间的时间同步误差进行时间同步；所述采样单元用于在时间同步后，采集负载上的电流信号；所述计算单元用于根据所述电压信号和所述电流信号计算负载的电力参数。

本发明提供的电力参数检测装置将现有的集中为一体的电压采集和电流采集拆分两个独立的功能模组，各模块之间通过通信线进行采样数据的同步及采样数据的传输。两个模块的体积相同，对于单点的检测只需一个电压采集模块及一个电流采集模块互连即可实现与原电表相同的功能，由此，可以显著减小电表体积。对在同一组供电线路上的多个用电负载进行检测时，只需一个电压采集模块及与用电负载数目相同的电流采集模块互连即可满足检测要求，由此，节省了原电表安装时每个检测点都必须连接的电压测试线，大量减少了线材耗费，并且能大幅缩短安装施工时间。

图2所示为本发明一实施例提供的电力参数检测方法的流程示意图。如图2所示，本发明提供的电力参数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、由电压采集模块采样供电线路的电压信号，并将包括时间同步信息和电压信号的电压采样数据包发送至电流采集模块；

步骤S2、由电流采集模块根据所述电压采样数据包进行时间同步；

步骤S3、在时间同步后，由电流采集模块采集负载上的电流信号，并根据所述电压信号和所述电流信号计算负载的电力参数。

具体地，在本发明一实施例中，时间同步单元以电压采集模块为主站，所有电流采集模块为从站，电压采集模块时间为系统的时间基准，不与现实时间同步。电压采集模块将其在整秒时刻采样得到的电压采样数据(可以使单相电压或多相电压的采样数据组合)编号为0，依次递增，直至下一个整秒时刻的采样值，以此循环。在步骤S2中，根据电压采集模块的采样循环周期和电流采集模块与电压采集模块间的时间同步误差进行时间同步。通过以下步骤计算电压采集模块的采样循环周期和电流采集模块与电压采集模块间的时间同步误差：。

步骤S21、电压采集模块将每一次采样得的电压采样数据附加上编号，发送给总线上的电流采集模块。每一个编号为0的采样值数据包还额外带有时间信息，此时间信息为报文发送时刻的时间，记为T0(电压采集模块时间)。

步骤S22、电流采集模块接收到编号为0的电压采样数据包后，保存采样数据，并记录接收时刻的时间t0(电流采集模块时间)。因总线上连接有多个电流采集模块，为避免通信冲突，电流采集模块在接收完编号与自身modbus通信地址(记为a)相同的电压采样数据包后，将其接收到编号为0的数据包时记录的时间t0，发送给电压采集模块，所发送的数据中还含有发送时刻的时间(记为t1,电流采集模块时间)、以及数据包编号a(电流采集模块modbus通信地址)。

步骤S23、电压采集模块接收到电流模块的响应信息后，保存相应数据，并记录接收到数据包的时刻，记为T1。

步骤S24、新的采样循环，电压采集模块发送步骤S21所述数据包，此时电流模块a记录得数据包接收时刻的时间t2。

步骤S25、电压采集模块在新的采样循环的编号为a的电压采样数据包中附加上时间信息T1，发送给电流采集模块a。

步骤S26、电流采集模块a接收到编号为a的采样数据包，保存采样数据并记录接收到此数据包的时间，记为t3。至此，电流采集模块记录得时间T0、T1、t0、t1、t2、t3。由此，可以计算出电压采集模块的采样循环周期Ts＝t2–t0；电压采集模块与电流采集模块a间的数据包传输延时td＝[(T1–T0)–(t1–t0)]/2；电流采集模块a与电压采集模块间的时间同步误差tds＝t0–td–T0。

进一步地，电流采集模块根据电压采集模块的采样循环周期Ts可以调整其采样循环周期至与电压采集模块一致；根据时间同步误差tds可以调整自身时间至与电压采集模块同步。在时间同步完成后，电压采集模块及电流采集模块根据约定的相同采样频率，以整秒时刻做为采样起始点，即可实现电压信号及电流信号的同步采样。

以上对本发明所提供的一种电力参数检测装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。