[发明专利]用于多信道上的电功率和/或能量计量的系统和方法

说明书

一种用于AC电力线网络(1)上的功率和/或能量消耗计量的系统(10)，所述网络为多个信道(C₁，C₂，…，C_n)供应相应的电气负载(L₁，L₂，…，L_n)，所述系统包括：中央单元(11)，其连接到所述AC电力线网络(1)，所述中央单元(11)包括由电力供应单元(112)供应的单个中央伏特计(110)；多个钳式单元(12)，其分布在待被测量的每个信道(C₁，C₂，…，C_n)上，每个钳式单元(12)被夹在现有电缆周围，并且包括电流互感器(120)以测量电流值。所述多个钳式单元(12)连接到所述中央单元(11)用于数据传输和同步，并且用于通过所述电力供应单元(112)进行电力供应。

技术领域

本发明涉及能量计量领域，并且更具体地，涉及电功率和能量计量领域。

背景技术

AC主负载上的功率和/或能量计量可以用于若干目的，所述目的的范围从计费到能量消耗的顾客意识(customer-awareness)。在任何家庭、办公室或工业中，能量被供应以运行照明设备、工具、个人计算机(PC)、机械装置以及需要能量的任何其他种类的设备。

为了更好地利用能量，顾客意识的概念现在正在获得动力。

市场上已经存在若干解决方案使得用户能够对选定的负载进行次测量(sub-measure)(在能量供应商使用主计数器计费之后进行测量)。其中智能插头是一种测量单个负载的简单方式。此种仪表不必须承受任何特殊规定(除例如就标记而言欧洲共同体的标准默认规定以外)，也不必须承受任何特定准确度，因此它们不需要任何认证。

电网络平衡服务提供商(例如：负载控制、负载转移、负载平衡、负载管理)需要以高准确度测量电流量(electrical flow)(消耗和/或供应)，并且他们倾向于采用经认证的现成的能量仪表或经认证的定制的能量仪表。必须对照计量标准对仪表进行认证，并且它们具有每个测量线(信道)相对较高的TCO(总拥有成本)。

通常接受的准确度是大约0.5％到1％(在大多数它们的测量的范围内的最大测量误差)。

为了测量能量消耗(以瓦时为单位)，必须测量电压(V)和电流(I)，并且求V值和I值的积分，给出随时间的以瓦特为单位的瞬时功率值。通过使用标准计算，可以确定，除了别的以外，实际功率、无功功率和视在功率的值。此计算通常由DSP(数字信号处理器)完成。

电压和电流的采样由低噪声、高分辨率ADC(模数转换器)处理。

当通过将电线物理地连接到中性线和相位线测量电压时，可以使用不同的方法测量电流。其中有两个主要选项：

分流器(shunt)：与负载串联的小值电阻器(通常以十分之一毫欧姆为单位)。需要对其进行安装的附加的电流触点的创建是相当干预性的(intrusive)和挑剔的(fastidious)，因为这要求切割电线和具有通过计量设备的全部电流。由于焦耳效应，这产生大量加热，以及一些能量损失；因此，此计量选项通常不是享有特权的；

电流互感器(current transformer)：这些设备由线圈制成，该线圈将被安装在承载电流的现有电线周围，并且表示互感器的次级绕组。然后通过在次级绕组上进行测量获得电流测量，这——与前一选项相反——是电流隔离的、对过载容忍的和非干预性的。这在电气安全和易于安装方面提供了一些优点，因为它们可以被容易地夹在现有电线周围，不需要对现有安装进行任何干预。因此，电流互感器与分流器相比是优选的。“罗戈夫斯基(Rogowski)线圈”是电流互感器的一个变体、意在用于非常高的电流。二者都被广泛地实施。

然而，极其重要的是，在V和I的测量之间不存在相位偏移以实现高准确度。