[发明专利]功率测量系统

说明书

相关申请交叉参考

本申请要求于2011年9月30日提交的发明名称为“功率测量系统”的韩国专利申请第10-2011-0100216号的优先权，其全部内容通过引用结合入本文。

技术领域

本发明涉及功率测量系统，更具体地，涉及不需要用单独的模数转换器量化电压信号的测量电气装置功率的功率测量系统。

背景技术

通常以由韩国电力公司操作的电厂、传输线以及配电线的顺序提供用于操作诸如家用用电设备、办公室用商务机器的电气产品的电力。

这种供电方式具有以集中式供电而非分布式供电的特征，具有从中心扩散至周边部分的辐射式结构，并且还具有基于单向供应者而不是基于请求者的特征。

此外，该技术是基于模拟或者机电方案的，因此，如果发生事故，要手动恢复供电，并且要手动恢复设配。

结果，为了增加能效，正积极地对小型智能电网（智能电力网）进行研究。智能电网意味着通过融合和结合现代化电力技术和信息通信技术以及它们的管理系统而实现的下一代电力系统。

智能电网是为了克服当前使用的中心化和单向化电网的低效率。智能电网基于分布式的电力系统作为核心理念。由于基于新的可再生能源的多种分布式电力供应商被引入，智能电网可以根据规模弹性地分布并且独立地运行，并且是在每一个网格上设置有传感器以及仪表并且根据消费者的需求实时做出反应的智能电力网络。

因此，智能电网融合现存电力网络和使客户和供应商双向实时交换信息的信息通信技术，从而等同地管理对电力的需求和供给，以有效地提供电力、实时地获得关于电力使用量的信息、自动地控制电力使用时间和电力使用量、使电力多样化等。

为了实施供电情形、高峰负载率、以及允许用户根据电力生产/供给价格控制对用电设备的使用的需求反应，可以扩展接收变化的电力价格信号并传输当前需求的智能仪表的分布。此外，在家中需要能够控制电力使用量或者使用时间的智能用电设备。

为了满足与智能用电设备中的要求相应的功能，存在对用于测量每个设备所需功率的功率测量系统的需求。

根据相关技术的功率测量系统包括用于测量传输至每个用电设备的电压的单元和用于测量电流的单元。由上述单元测量的每个电压值以及电流值被输出至模数转换器。

模数转换器将每个电压值和电流值转换为数字信号以被用于微处理器单元的运行处理，然后输出数字信号至微处理器单元。

然后，通过使用移相器等去除系统本身内产生的相位误差并且之后在微处理器单元中使用电压和电流的数字信号值来测量诸如有功/无功电力或频率等的各用电设备的功耗。

然而，根据相关技术的功率测量系统需要用于各电压和电流的高性能的模数转换器以便计算微处理机单元工作所需的数字信号，因此为了实现该功率测量系统，消耗了许多成本。

结果，在测量用电设配的功耗的过程中，操作会被增加且复杂化，因此，功率测量系统中消耗的功率也会增加。

通常使用∑-Δ模数转换器来进行数字转换，考虑到∑-Δ模数转换器的特性，面积增加，因此片上系统（SoC）的尺寸会增加。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种不通过单独的模数转换器量化电压就能够测量用电设备的功耗的功率测量系统。

根据本发明的一种示例性实施方式，提供了一种功率测量系统，包括：智能仪表，用于测量输入至电气装置的电压均方根值；以及功率测量装置，使用该智能仪表测到的电压均方根值Vrms和连接至该电气装置的电力线的电流瞬时值来测量该电气装置的功率。

该功率测量装置可包括：电流变换器，将电力线的电流瞬时值下降至模数转换器中可测范围内的水平；模数转换器，将经由电流变换器下降后的电流瞬时值转换为数字信号；通信单元，接收智能仪表所测的电压均方根值；以及微处理器单元（MPU），接收从模数转换器输出的数字信号以及从通信单元输出的均方根电压Vrms，以根据预定程序计算该电气装置的功率。

电流变换器可被连接至电力线的带电线或者中性线。

功率测量装置还可以包括：过零检测单元，用于检测电力线上电压的过零点；以及相位误差测量单元，接收从模数转换器输出的数字信号以及从过零检测单元输出的过零信号，以测量输入至该电气装置的电压和电流的相位误差。

过零检测单元可包括光电耦合器，该光电耦合器包括：发光二极管，其负极端连接至电力线的带电端，并且其正极端连接至中性线，以根据流入带电端的电压工作；以及光敏晶体管，根据发光二极管的操作而导通/截止，以将过零信号输出至相位误差测量单元。