专利名称：直流电能表及直流电能计量方法
直流电能表及直流电能计量方法
技术领域：
本发明涉及计量装置及方法，特别是涉及一种直流电能表和直流电能计量方法。背景技术：
传统的电表使用的是机械式的计量装置，由机械式的计数器来记录用户的用电 量，大多安装于室外，在使用过程中比较稳定，所记录的数据不易丢失。传统的电表功能较 为单一，常常只具备计量与显示的功能，即实现了稳定而准确地计量用户用电量并显示。然而，在实际的使用过程中，这些机械式的传统电表精度低、测量的范围较窄，不 能够提供准确的计量统计数据，影响了用户的用电量及电费结算，同时还易受到外部磁场 的干扰，存在着寿命短、故障率高的缺陷。
发明内容基于此，有必要提供一种计量准确度高的直流电能表。此外，还有必要提供一种计量准确度高的直流电能计量方法。一种直流电能表，至少包括检测�？椋糜诙缘缪购偷缌鹘胁裳袢〉缪剐� 号和电流信号，并转化为检测信号传输至处理�？椋淮砟？椋糜诟菁觳庑藕偶扑愕玫� 电能参数，并存储于存储�？橹校淮娲⒛？椋糜诖娲⒓扑愕玫降牡缒懿问唤换ツ？椋� 于与所述处理模块相连，获取并显示计算得到的电能参数。优选地，还包括检定模块，所述检定�？橛胨龃砟？橄嗔糜谑涑龅缒苈龀逍藕�。优选地，还包括通讯模块，所述通讯�？橛胨龃砟？橄嗔糜诖涞缒懿问� 及接收操作指令。优选地，还包括时钟�？椋鍪敝幽？橛糜谕臣朴玫缡奔洌墒敝有畔ⅲ⒋� 输至所述处理�？�。优选地，所述处理�？榘�/数采样电路及电能计量电路，将所述检测信号输 入模/数采样电路及电能计量电路中，计算得到电能参数；通过所述电能参数获得电能量 的累计计算公式E=Eu(t)*i(t)其中，u(t)是瞬时电压，i(t)是瞬时电流。优选地，所述处理�？榻徊接糜诟葜绷鞯缒鼙碇性は壬柚玫牟问瓒ㄊ� 间段划分为若干时间区段，并根据时钟信息将不同时间区段的电能参数分类存储于存储模 块中。优选地，所述处理模块进一步用于计量单次用电的电能量，所述处理�？榻邮胀� 讯帧后生成计量命令，且根据所述计量命令控制检测�？榭蓟袢〖觳庑藕挪⒓扑悖凰� 处理�？樵谑盏浇崾∈保Ｖ辜屏�。优选地，所述交互�？榻徊接糜诓杉没У牟檠噶睿莶檠噶罨袢〉缒懿问⑾允�。一种直流电能计量方法，包括如下步骤对电压和电流进行采样，获取电压信号和 电流信号，转化成检测信号并传输；根据所述检测信号计算得到电能参数并存储；显示存 储的电能参数。优选地，还包括步骤根据所述电能参数计算得到电能量，根据所述电能量的信息 输出电能脉冲信号。优选地，还包括步骤传输电能参数及接收远程操作指令。优选地，还包括步骤统计用电时间，且生成时钟信号并传输。优选地，所述统计用电时间进一步包括步骤根据预先设置的参数，将设定时间段 划分为若干时间区段，并将不同时间区段的电能参数分类存储。优选地，还包括步骤计量单次用电的电能量，具体步骤是，接收通讯帧后生成计 量命令，根据计量命令获取检测信号并计算；在收到结束帧时，停止计量。优选地，还包括步骤采集用户的查询指令，根据查询指令获取电能参数并显示。上述直流电能表及电能计量的方法，获得如下有益效果通过检测�？槎缘缪购偷缌鹘胁裳竦孟嘤Φ牡缪购偷缌餍藕牛易� 测信号并传输至处理�？椋砟？楦莞眉觳庑藕偶扑愕玫降缒懿问⒋娲⒅链娲⒛� 块，通过交互�？橄允靖玫缒懿问徊捎萌缱悠骷娜轮绷鞯缒鼙恚现车幕档� 磁结构的直流电能表，具有更高的计量准确度；同时，有更长的使用寿命及外部抗干扰能 力。另外，检定�？槭涑龅缏龀逍藕牛寐龀逍藕糯碇绷鞴β实缒芰康男畔ⅲ煌獠考� 定装置接收到输出的该电脉冲信号，能够为直流电能表的计量准确度进行检定，从而有效 保证直流电能表的精确计量。设有通信�？椋梢园训缒懿问凳贝渲猎冻炭刂贫思敖邮詹僮髦噶睿凳蔽� 远程用户提供用电信息，同时也可以接收远程操作，提高了直流电能表的使用便捷性。时钟�？槲绷鞯缒鼙硖峁┝耸敝有藕牛沟弥绷鞯缒鼙砟芄皇凳奔屏康缒懿� 数，便于统计用电时间及实时计算电能量，丰富了直流电能表的功能。采用模/数转换器较之传统的直流电能表，扩大了直流电能表的测量范围。通过预设参数，处理�？榭梢园焉瓒ㄊ奔涠畏殖扇舾筛鍪奔淝危梢愿萦没� 的选择分时计量电能，便于实现用户分时段、分费率计算用电费用的功能，从而充分应用于 电能充电站、充电车等用电设备当中，以进行准确的单次、多次以及累计的用电计费。该直流电能表可以用于计量单次的电能量，为电动车等用电设备供电提供电量结 算功能，进一步的增加了该直流电能表的功能。交互�？榭梢圆杉没У闹噶睿萦没У闹噶畈⑾允咎囟ǖ牡缒懿问徊� 的提高了该直流电能表的互动性和可操作性，充分体现了该直流电能表的人性化。
图1为一个实施例中直流电能表的结构示意图；图2为一个实施例中直流电能计量方法的流程图。
具体实施方式图1示出了一实施例中直流电能表的详细模块，该直流电能表包括检测�？� 100、检定�？�200、通讯模块300、处理�？�400、存储�？�500、交互�？�600以及时钟�？� 700，而处理�？�400是直流电能表的核心，其中检测�？�100用于对电压和电流进行采样，获取电压信号和电流信号，并转化成 检测信号传输至处理�？�400。该检测信号为小幅值信号，即把获取到强电的电压信号和电 流信号转化成弱电的电压信号和电流信号，即能够使电子器件正常工作的弱电信号。一实 施例中，检测�？�100采集高压直流电压及电流，以得到高压直流电压信号和高压直流电 流信号，并在取样电路的作用下，转化为检测信号。检定�？�200用于输出电能脉冲信号。一实施例中，检定�？�200作为直流电能 表的电能脉冲信号的输出部分，该电能脉冲信号代表直流功率的电能量(例如，代表直流 功率电能量的数值)，且传输至外部检定装置，以用于直流电能表计量准确度的检定，从而 有效保证直流电能表的精确计量。处理�？�400用于通过检测信号计算得到电能参数，存储至存储模块500中。一 实施例中，处理模块400包括A/D采样电路(模/数采样电路)及电能计量电路，该处理模 块400将检测信号输入到A/D采样电路及电能计量电路，计算得到电能参数，并保存在存储 模块500中。具体地，A/D采样电路可以是24位E -A型A/D转换器，以完成对模拟信号 即检测信号的模数转换，并输入电能计量电路中，按如下公式完成电能量的累计计算E=Eu(t)*i(t)其中，u(t)是瞬时电压，i(t)是瞬时电流。该电能参数包括了直流电压、电流、功率等参数的测量值以及直流电能量的计算 值，可以是从零开始的累计；该A/D采样电路能够提供更为宽的测量范围。 同时，该处理�？�400根据累计的电能量控制检定�？�200输出电能脉冲信号。具 体地，输出代表直流功率电能量的电能脉冲信号至外部检定装置，用于直流电能表计量准 确度的检定。另一实施例中，处理�？�400进一步用于根据直流电能表中预先设置的参数，将 某一时间段划分为若干时间区段，例如将一天的24小时划分成若干时间区段，并根据时钟 �？�700所生成的时钟信息将不同时间区段的电能参数分类存储于存储�？�500中，从而 实现分时计量的功能，便于对用户进行分时段、分费率计费。其他实施例中，处理�？�400 进一步用于单次用电的直流电能量的计量。具体地，当一用电事件发生时，远端通过RS-485 或者红外通讯方式发送通讯�。砟？�400接收到通讯帧后即生成计量命令，以控制检 测�？�100进行电能计量，在收到结束帧时，停止电能量的计量，并获取本次用电事件的电 能参数存储于存储�？�500中。直流电能表的单次用电直流电能量计量功能可应用于汽车 充电等场合，以一块直流电能表为多个汽车用户提供直流充电的电量结算功能。通讯�？�300与处理模块400相连，用于向远程控制终端传输电能参数及接收远 程操作指令。一实施例中，通讯模块300可实现远端的电能参数传输，并为用户的远程操作 提供接口，其通讯方式具体是RS-485，也可以采用IR或红外通讯。在通讯�？�300的作用 下，位于远端的用户或装置可随时获取直流电能表中存储的电能参数，以了解当前的用电 状况，也可对直流电能表进行远程操作，提高了直流电能表的便利性。
存储模块500用于与处理�？�400相连，存储计算得到的电能参数。一实施例中， 电能参数保存于存储�？�500中，以便于用户随时提取、查看电能参数。时钟�？�700用于统计用电时间，得到时钟信息，并传输至处理�？�400。一实施 例中，为得到实时的电能参数，时钟�？�700统计用电时间，以方便通过实时功率计算电能量。交互�？�600用于获取并显示计算得到的电能参数。一实施例中，交互�？�600 实时显示当前的电能参数，以方便用户了解用电状况。另一实施例中，交互�？�600进一步 用于采集用户的查询指令，根据查询指令获取电能参数并显示。交互�？�600根据用户所 输入的查询指令，获知用户所要查询的电能参数，通过查询指令从存储�？�500中调出电 能参数并显示于屏幕中。用户输入查询指令的方式可以是通过按键输入，也可以是通过触 摸屏输入的。该直流电能表还包括电源(图未示)，为上述检测�？�100、检定�？�200、通讯模 块300、处理�？�400、存储�？�500、交互�？�600以及时钟�？�700提供稳定可靠的电源， 为精确计量电能提供保障。图2示出一了实施例中直流电能计量的方法流程，具体过程如下在步骤S10中，对电压和电流进行采样，获取电压信号和电流信号，转化成检测信 号并传输；具体的为检测模块100用于对流经的高压直流电压和高压直流电流进行采样， 获取相应的电压信号和电流信号，并转化成检测信号传输至处理�？�400。步骤S20 通过检测信号计算得到电能参数并存储；处理�？�400根据该小检测信 号输入到A/D采样电路及电能计量电路，计算得到电能参数，并存储至存储�？�500中；该 A/D采样电路为24位E -A型A/D转换器，完成检测信号的模数转换过程；该电能计量电 路的电能量累计方法为E=Eu(t)*i(t)，其中，u(t)是瞬时电压，i(t)是瞬时电流。所 获得的电能参数保存于存储模块500中，便于用户随时提取、查看电能参数。步骤S30:显示存储的电能参数；获取并显示计算得到的电能参数，方便用户实时 了解用电状况。进一步的，该直流电能计量的方法还包括如下步骤根据电能参数计算得到直流功率的电能量，根据所述电能量的信息输出电能脉冲 信号；检定�？�200输出代表直流功率电能量的电能脉冲信号，且传输至外部检定装置，以 用于直流电能表计量准确度的检定，从而有效保证直流电能表的精确计量。传输电能参数及接收远程操作指令；通讯模块300实现远端的电能参数传输，及 为用户的远程操作提供接口 ；具体通讯方式是RS-485，或采用红外通讯；便于用户了解当 前的用电状况，同时可进行远程操作。统计用电时间，且生成时钟信号并传输；统计用电时间，得到时钟信息并传输至处 理�？�400。采集用户的查询指令，根据查询指令获取电能参数并显示；通过按键或触摸屏输 入用户的查询指令，采集该查询指令为用户提供电能参数，且通过交互�？�600实时显示。上述步骤S20进一步包括计量单次用电的电能量，具体步骤是，接收通讯帧后生 成计量命令，且获取检测信号并计算；在收到结束帧时，停止计量。上述统计用电时间，且生成时钟信号并传输的步骤进一步包括根据预先设置的参数，将设定时间段划分为若干时间区段，并将不同时间区段的电能参数分类存储；具体 的，例如将一天的24小时划分成若干时间区段，根据时钟信息将不同时间区段的电能参数 分类存储，从而实现分时计量的功能，便于对用户进行分时段、分费率计费。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
一种直流电能表，其特征在于，至少包括检测�？椋糜诙缘缪购偷缌鹘胁裳袢〉缪剐藕藕偷缌餍藕牛⒆觳庑藕糯渲链砟？椋淮砟？椋糜诟菁觳庑藕偶扑愕玫降缒懿问⒋娲⒂诖娲⒛？橹校淮娲⒛？椋糜诖娲⒓扑愕玫降牡缒懿问唤换ツ？椋糜谟胨龃砟？橄嗔袢〔⑾允炯扑愕玫降牡缒懿问�。
2.根据权利要求1所述的直流电能表，其特征在于，还包括检定�？椋黾於？橛� 所述处理模块相连，用于输出电能脉冲信号。
3.根据权利要求1所述的直流电能表，其特征在于，还包括通讯�？椋鐾ㄑ赌？橛� 所述处理�？橄嗔糜诖涞缒懿问敖邮詹僮髦噶�。
4.根据权利要求1所述的直流电能表，其特征在于，还包括时钟�？椋鍪敝幽？橛� 于统计用电时间，生成时钟信息，并传输至所述处理�？�。
5.根据权利要求1所述的直流电能表，其特征在于，所述处理�？榘�/数采样电路 及电能计量电路，将所述检测信号输入模/数采样电路及电能计量电路中，计算得到电能 参数；通过所述电能参数获得电能量的累计计算公式E=E u(t)*i(t)其中，u(t)是瞬时电压，i(t)是瞬时电流。
6.根据权利要求4所述的直流电能表，其特征在于，所述处理�？榻徊絆用于根据直 流电能表中预先设置的参数，将设定时间段划分为若干时间区段，并根据时钟信息将不同 时间区段的电能参数分类存储于存储�？橹�。
7.根据权利要求1所述的直流电能表，其特征在于，所述处理�？榻徊接糜诩屏康� 次用电的电能量，所述处理模块接收通讯帧后生成计量命令，且根据所述计量命令控制检 测�？榭蓟袢〖觳庑藕挪⒓扑悖凰龃砟？樵谑盏浇崾∈保Ｖ辜屏�。
8.根据权利要求1所述的直流电能表，其特征在于，所述交互�？榻徊接糜诓杉� 户的查询指令，根据查询指令获取电能参数并显示。
9.一种直流电能计量方法，包括如下步骤对电压和电流进行采样，获取电压信号和电流信号，转化成检测信号并传输；根据所述检测信号计算得到电能参数并存储；显示存储的电能参数。
10.根据权利要求9所述的直流电能计量方法，其特征在于，还包括步骤根据所述电 能参数计算得到电能量，根据所述电能量的信息输出电能脉冲信号。
11.根据权利要求9所述的直流电能计量方法，其特征在于，还包括步骤传输电能参 数及接收远程操作指令。
12.根据权利要求9所述的直流电能计量方法，其特征在于，还包括步骤统计用电时 间，且生成时钟信号并传输。
13.根据权利要求12所述的直流电能计量方法，其特征在于，所述统计用电时间进一 步包括步骤根据预先设置的参数，将设定时间段划分为若干时间区段，并将不同时间区段 的电能参数分类存储。
14.根据权利要求9所述的直流电能计量方法，其特征在于，还包括步骤计量单次用电的电能量，具体步骤是，接收通讯帧后生成计量命令，根据计量命令获取检测信号并计 算；在收到结束帧时，停止计量。
15.根据权利要求9所述的直流电能计量方法，其特征在于，还包括步骤采集用户的 查询指令，根据查询指令获取电能参数并显示。
全文摘要
一种直流电能表及直流电能计量方法，至少包括检测�？椋糜诙缘缪购偷缌鹘胁裳袢〉缪剐藕藕偷缌餍藕牛⒆觳庑藕糯渲链砟？椋淮砟？椋糜诟菁觳庑藕偶扑愕玫降缒懿问⒋娲⒂诖娲⒛？橹校淮娲⒛？椋糜诖娲⒓扑愕玫降牡缒懿问唤换ツ？椋糜谟胨龃砟？橄嗔袢〔⑾允炯扑愕玫降牡缒懿问�。采用全电子器件的全新直流电能表，较之传统的机械电磁结构的直流电能表，具有更高的计量准确度；同时，有更长的使用寿命及外部抗干扰能力。
文档编号G01R22/06GK101865949SQ20101019539
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者刘春华 申请人:深圳市科陆电子科技股份有限公司
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