[发明专利]基于交流采样的电能计量系统

说明书

技术领域

本发明属于电能计量采样系统，具体的讲，属于基于交流采样的电能计量系统。 

背景技术

随着电力系统自动化水平的日益提高，电力参数的获取和管理变得越来越重要。微机技术在电力系统中的普及应用，使电力系统的测量和监控技术得到了快速发展。从品种繁多的传统仪表获取电力参数已不能满足系统的要求，研制高精度、多参数、多功能、数字化的模块化电力仪表已成为当今的一个热门课题。 

现有技术中通常采用电能计量芯片ADE7753作为电力侧控仪方案，ADE7753的推出对电能开发提供了便利，但作为电力测控仪方案，它存在着响应时间和谐波测量及成本方面存在着一定的局限性。 

意法半导体推出STM32系列32位的Cortex^TM-M3内核的ARM是意法半导体公司在业界最先推出的基于ARM Cortex-M3内核产品，继承了Cortex-M3内核的优良血统，同时增加了ST高性能的外设资源，FLASH、SRAM存储器，丰富的串行通信接口，如IIC、SPI、USART、CAN、USB等，以及12位的ADC和DAC模块，支持外部存储器访问的灵活的静态存储器控制器FSMC。其1M的采样速率，双ADC为实现交流同步采样提供基础。强大的外设功能形成一个稳定可靠的片上系统，具有良好性价比，开发出交流采样的电测量仪表平台。 

发明内容

本发明旨在解决前述问题，提供一种基于交流采样的电能计量系统，其响应时间短。 

本发明的一个方面提供了一种基于交流采样的电能计量系统，其包括 

电压采样部分，用于对接入的来自电网的信号进行采样以获得电压模拟量采样值； 

电流采样部分，用于对接入的来自电网的信号进行采样以获得电流模拟量采样值； 

电压信号处理部分，对获得的电压模拟量采样值进行调理并偏置为预设阈值内的电压模拟量采样值； 

电流信号处理部分，对获得的电流模拟量采样值进行调理并偏置为预设阈值内的电流模拟量采样值； 

过零信号处理部分，接收来自电压采样部分的电压模拟量采样值，对电压模拟量采样值进行过零比较和整形滤波，获得过零脉冲信号送给处理器部分电压过零检测； 

带模数转换器的基于ARM的处理器部分；包括电流采样值模数转换器、电流采样值模数转换器、过零中断部分以及参数运算部分；其中，电压采样值模数转换器用于由过零脉冲信号启动对来自电压信号处理部分的预设阈值内的电压模拟量采样值进行模数转换并将数字化的电压采样值保存在一电压值存储部；电流采样值模数转换器用于由过零脉冲信号启动对来自电流信号处理部分的预设阈值内的电流模拟量采样值进行模数转换并将数字化的电流采样值保存在一电流值存储部；该参数运算部分根据得到的数字化的电压采样值和数字化的电流采样值依据交流采样原理计算出针对该电网的电能计量参数。 

该电压采样部分还包括相位补偿部。 

该电流采样部分还包括相位补偿部。 

本发明的的基于ARM处理器的交流采样系统和方法，采用了ST公司的ARM处理器STM32F103RC，建立了交流数据采集的公共采样电路，软件算法平台，STM32的强大外设功能和处理速度，可以方便实现电力测控仪，多功能电能表，数字显示仪表及谐波仪表等电测量仪表开发，建立了标准化的采样模块，实现资源重用,提高了产品开发速度和开发质量。 

附图说明

图1为根据本发明的基于交流采样电能计量系统的原理框图； 

图2为根据本发明的基于交流采样电能计量系统的电压采样部分和电压信号处 理部分的一种实施例的电路图； 

图3为根据本发明的基于交流采样电能计量系统的电流采样部分和电流信号处理部分的一种实施例的电路图； 

图4为过零信号处理部分的一种实施例的电路图； 

图5为根据本发明的基于交流采样电能计量方法的流程图。 

图6为采样方法一实施例的流程图。 

具体实施方式

本发明的交流采样系统的一种实施例如图1所示，其中，该交流采样系统的硬件包括电压采样部分、电流采样部分等采样电路；电压信号处理部分、电流信号处理部分、和过零信号处理部分等前端处理电路；以及带模数转换器的基于ARM的处理器部分（MCU），例如可以是意法半导体（TM）的STM32F103RC的处理器模块。