CN117554690A - 直流电能计量方法、直流电能计量装置及设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种直流电能计量方法、直流电能计量装置及设备，属于电子电路技术领域。所述直流电能计量方法包括：获取电流采集器的校准序列和所述电流采集器实时采集所得到的第一电压，所述校准序列包括多个校准电压；基于所述第一电压的大小，从所述多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压；基于所述第一校准电压和所述第二校准电压，确定所述第一电压的校准参数；获取电压采集电路实时采集所得到的第二电压；基于所述第一电压、所述校准参数和所述第二电压，确定电能计量结果。本申请的方法，只需要获取电流采集器出厂时就检测好的校准序列，进行数据处理后就能完成校准，无需因为电流采集器的更换而更换直流计量表，降低了运维成本。

Description

直流电能计量方法、直流电能计量装置及设备

技术领域

本申请属于电子电路技术领域，具体涉及一种直流电能计量方法、直流电能计量装置及设备。

背景技术

电流采集器是一种将直流电流信号采集并转换成电压信号的设备，电流采集器在采样区间范围内，受到线路温度影响，采样结果存在非线性的情况。因此，在利用电流采集器和直流计量表进行电能计量时，需要对电流采集器和直流计量表进行校准。

现有的直流电能计量装置中，一个直流计量表具有多个计量回路，每个计量回路连接一个电流采集器，并进行校准，当电流采集器需要更换时，由于更换的电流采集器的信号采集曲线特性不同，没经过校准的计量结果误差较大，因此无法直接接入到直流计量表的原有计量回路中，只能将电流采集器和直流计量表进行整体更换，导致运维成本较高。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种直流电能计量方法、直流电能计量装置及设备，能够解决现有的直流电能计量装置运维成本较高的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种直流电能计量方法，所述方法包括：

获取电流采集器的校准序列和所述电流采集器实时采集所得到的第一电压，所述校准序列包括多个校准电压；

基于所述第一电压的大小，从所述多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压；

基于所述第一校准电压和所述第二校准电压，确定所述第一电压的校准参数；

获取电压采集电路实时采集所得到的第二电压；

基于所述第一电压、所述校准参数和所述第二电压，确定电能计量结果。

可选地，所述基于所述第一电压的大小，从所述多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压，包括：

将所述多个校准电压中，电压数值大于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第一校准电压；

将所述校准序列的多个校准电压中，电压数值小于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第二校准电压。

可选地，所述校准序列还包括多个校准电流，所述多个校准电流和所述多个校准电压一一对应；

所述基于所述第一校准电压和所述第二校准电压，确定所述第一电压的校准参数，包括：

获取所述第一校准电压对应的第一校准电流，以及获取所述第二校准电压对应的第二校准电流；

基于所述第一校准电流、所述第一校准电压、所述第二校准电流和所述第二校准电压，确定所述电流采集器采集的电压与电流之间的线性关系的目标参数，将所述目标参数确定为所述第一电压的校准参数。

可选地，所述基于所述第一电压、所述校准参数和所述第二电压，确定电能计量结果，包括：

基于所述第一电压和所述校准参数，确定所述第一电压对应的校准电流；

基于所述校准电流和所述第二电压，确定所述电能计量结果。

可选地，在获取电流采集器的校准序列之前，所述方法还包括：

获取所述电流采集器的电流采样区间和校准系数；

基于所述校准系数将所述电流采样区间划分为多个校准区间；

获取每个所述校准区间对应的校准电流，所述校准电流包括对应的校准区间的两个端点所对应的电流值；

在对所述电流采集器通入与所述校准电流对应的标准电流后，确定所述校准电流对应的所述校准电压，所述校准序列包括所述校准电流对应的所述校准电压。

第二方面，本申请实施例提供了一种直流电能计量装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取电流采集器的校准序列和所述电流采集器实时采集所得到的第一电压，所述校准序列包括多个校准电压；

第一确定模块，用于基于所述第一电压的大小，从所述多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压；

第二确定模块，用于基于所述第一校准电压和所述第二校准电压，确定所述第一电压的校准参数；

第二获取模块，用于获取电压采集电路实时采集所得到的第二电压；

第三确定模块，用于基于所述第一电压、所述校准参数和所述第二电压，确定电能计量结果。

可选地，所述第一确定模块包括：

第一确定子模块，用于将所述多个校准电压中，电压数值大于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第一校准电压；

第二确定子模块，用于将所述多个校准电压中，电压数值小于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第二校准电压。

可选地，所述校准序列还包括多个校准电流，所述多个校准电流和所述多个校准电压一一对应；

所述第二确定模块包括：

第一获取子模块，用于获取所述第一校准电压对应的第一校准电流，以及获取所述第二校准电压对应的第二校准电流；

第三确定子模块，用于基于所述第一校准电流、所述第一校准电压、所述第二校准电流和所述第二校准电压，确定所述电流采集器采集的电压与电流之间的线性关系的目标参数，将所述目标参数确定为所述第一电压的校准参数。

可选地，所述第三确定模块包括：

第四确定子模块，用于基于所述第一电压和所述校准参数，确定所述第一电压对应的校准电流；

第五确定子模块，用于基于所述校准电流和所述第二电压，确定所述电能计量结果。

第三方面，本申请实施例提供了一种直流电能计量设备，所述直流电能计量设备用于执行如第一方面所述的直流电能计量方法。

在本申请实施例中，本申请实施例的方法的执行主体包括电流采集器和直流计量表，直流计量表在获取到电流采集器的校准序列和第一电压后，可以根据第一电压的大小从校准序列的多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压，再根据第一校准电压和第二校准电压确定用于校准第一电压的校准参数，继而根据第一电压、校准参数和电压采集电路采集到的第二电压来确定电能。通过本申请方法的步骤，在电流采集器发生损坏需要更换时，只需要获取电流采集器出厂时就检测好的校准序列，进行数据处理后就能完成校准，无需因为电流采集器的更换而更换直流计量表，降低了运维成本。

附图说明

图1为本申请实施例提供的直流电能计量方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的采样电路的电路示意图；

图3为本申请实施例提供的直流电能计量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象 可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的直流电能计量方法进行详细地说明。

本实施例的直流电能计量方法，执行主体可以是一种直流电能计量装置，该直流电能计量装置包括电流采集器和直流计量表，直流计量表中包括电压采样电路和计量模块。在本实施例中，直流电能计量装置为分离式装置，电流采集器用于安装于线缆上，从而采集线缆的电流数据；直流计量表上设置有用于连接电流采集器的连接端口，电流采集器将采集到的电流数据通过连接端口发送到计量模块上，计量模块再接收电压采样电路采集的电压数据，进行计算后得到电能的计量结果。具体地，图1为一种直流电能计量方法的流程示意图，如图1所示，本申请实施例的直流电能计量方法包括如下步骤：

步骤101，获取电流采集器的校准序列和所述电流采集器实时采集所得到的第一电压，所述校准序列包括多个校准电压，

其中，电流采集器的校准序列是在电流采集器出厂时就进行检测并存储在电流采集器中的，当电流采集器通过连接端口与直流计量表连接时，会将校准序列以及实时采集到的第一电压发送给直流计量表。需要说明的是，电流采集器采集的是电流相关数据，但却是以电压信号的形式来表示。电流采集器可以是霍尔传感器、磁阻效应传感器、巨磁阻效应传感器、巨磁阻抗效应传感器、磁通门传感器等。

此外，多个校准电压可以按照电压数值从大到小或从小到大的顺序进行排序，排序后相邻两个校准电压之间可形成一个校准区间。校准电压为电流采集器在出厂时，通入标准电流所对应的电压，基本不存在误差，可以忽略不记。

步骤102，基于所述第一电压的大小，从所述多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压，

在本步骤中，直流计量表在接收到电流采集器发送的校准序列和第一电压后，根据该第一电压从校准序列的多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压。确定第一校准电压和第二校准电压的方式可以是：将与第一电压最接近的两个校准电压作为第一校准电压和第二校准电压，示例性的，校准序列包括（1V、2V、5V、7V），第一电压为2.2V，那么第一校准电压、第二校准电压分别为1V、2V。

步骤103，基于所述第一校准电压和所述第二校准电压，确定所述第一电压的校准参数，

示例性的，可以获取第一校准电压和第二校准电压这一区间内，电流传感器的线路温度的历史数据，根据线路温度的历史数据来确定温度对于采集到的电压数据的影响值，将该影响值作为校准参数，将第一电压加上或减去该校准参数，可得到准确的第一电压。

步骤104，获取电压采集电路实时采集所得到的第二电压，

电压采集电路采集电压数据，并通过采样电路进行分压后得到第二电压，将第二电压发送给计量模块。需要说明的是，由于计量模块采用的芯片能够承受的电压信号较小，因此无论电压采集电路向计量模块发送信号还是电流采集器向计量模块发送信号时，都需要通过采样电路进行分压后才能实现。

示例性的，以电流采集器对于的采样电路为例，对于采样电路的作用进行说明，如图2所示，采样电路右侧的TMR V和TMR 0用于连接电流采集器，电流采集器传输电压采集信号，其中CB1、CB2、CB5等电容用于进行滤波，RB6、RB1、RB4等电阻用于对电压采集信号进行分压，分压后得到TMR V的正端电压，Vref为基准电压，基准电压在经过RB7、RB2、RB5等电阻进行分压后，得到TMR 0基准电压，电流采集器通过采样电路传输给直流计量表的第一电压V=TMR V的正端电压-TMR 0的基准电压。

步骤105，基于所述第一电压、所述校准参数和所述第二电压，确定电能计量结果。

通过第一电压和校准参数，得到校准后的第一电压，校准后的第一电压用于表示电流采集器采集的线缆的电流数据，第二电压为电压采集电路采集的电压数据，通过电流数据和电压数据可以确定电能。

本申请实施例的方法的执行主体包括电流采集器和直流计量表，直流计量表在获取到电流采集器的校准序列和第一电压后，可以根据第一电压的大小从校准序列的多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压，再根据第一校准电压和第二校准电压确定用于校准第一电压的校准参数，继而根据第一电压、校准参数和电压采集电路采集到的第二电压来确定电能。通过本申请方法的步骤，在电流采集器发生损坏需要更换时，只需要获取电流采集器出厂时就检测好的校准序列，进行数据处理后就能完成校准，无需因为电流采集器的更换而更换直流计量表，降低了运维成本。

可选地，步骤102，基于所述第一电压的大小，从所述多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压，包括：

将所述多个校准电压中，电压数值大于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第一校准电压；

将所述校准序列的多个校准电压中，电压数值小于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第二校准电压。

示例性的，校准序列的多个校准电压按照从大到小进行排列为：（），/>为正整数，第一电压为/>，从多个校准电压中确定第一电压对应的第一校准电压和第二校准电压也可以理解为，在（/>）的相邻两个校准电压所形成的多个区间中找到/>所处的区间。例如，/>所处的区间为（/>），那么/>对应的第一校准电压和第二校准电压分别为/>、/>。

在本实施例中，基于第一电压的大小，确定多个校准电压中电压数值大小最接近第一电压的第一校准电压和第二校准电压，且第一校准电压大于第一电压，第二校准电压小于第一电压。由于第一校准电压和第二校准电压最接近第一电压，因此后续根据两者来确定的第一电压的校准参数也最准确。

可选地，所述校准序列还包括多个校准电流，所述多个校准电流和所述多个校准电压一一对应；

步骤103，基于所述第一校准电压和所述第二校准电压，确定所述第一电压的校准参数，包括：

获取所述第一校准电压对应的第一校准电流，以及获取所述第二校准电压对应的第二校准电流；

基于所述第一校准电流、所述第一校准电压、所述第二校准电流和所述第二校准电压，确定所述电流采集器采集的电压与电流之间的线性关系的目标参数，将所述目标参数确定为所述第一电压的校准参数。

在本实施例中，校准电压为电流采集器在出厂时，通入标准电流所对应电压，因此每个校准电压均对应一个校准电流，校准电流的数值与对应的标准电流的数值一致。

示例性的，获取到的第一校准电流为，第一校准电压为/>，第一校准电流为/>，第二校准电压为/>，获取电流采集器的电压与电流之间的线性关系相关联的两个点（），（/>），进一步地，将两个点代入/>中求解方程，得到/>这两个目标参数，这两个目标参数即为第一电压的校准参数。

在本实施例中，通过找到第一校准电压和第二校准电压对应的第一校准电流和第二校准电流，确定第一校准电压和第二校准电压这一区间内电流采集器的电压和电流的线性关系，即第一电压与对应的电流之间的线性关系，根据线性关系对应的参数，可准确地确定第一电压对应的电流。

可选地，步骤105，基于所述第一电压、所述校准参数和所述第二电压，确定电能计量结果，包括：

基于所述第一电压和所述校准参数，确定所述第一电压对应的校准电流；

基于所述校准电流和所述第二电压，确定所述电能计量结果。

在本实施例中，结合参见上述实施例，确定这两个校准参数后，将第一电压带入/>中，得到校准电流/>。

校准电流与第二电压/>的乘积为当前时刻的功率值p，不断记录每个时刻的功率值，并对功率值进行积分，得到电能计量结果。

在确定了校准参数，通过校准参数确定第一电压对应的校准后的电流，通过第一电压对应的校准电流和第二电压确定电能计量结果，保证了电能计量结果的准确性。

可选地，在图1所示实施例的步骤101至步骤105之前，所述方法还包括：

获取所述电流采集器的电流采样区间和校准系数；

基于所述校准系数将所述电流采样区间划分为多个校准区间；

获取每个所述校准区间对应的校准电流，所述校准电流包括对应的校准区间的两个端点所对应的电流值；

在对所述电流采集器通入与所述校准电流对应的标准电流后，确定所述校准电流对应的所述校准电压，所述校准序列包括所述校准电流对应的所述校准电压。

在本实施例中，电流采集器的电流采样区间由电流采集器的物理结构、材料所决定，校准系数，根据校准系数将电流采样区间均匀划分成/>个校准区间，并获取/>个校准区间的端点，如（/>）。

个校准区间的端点即为相应的校准电流，在电流采集器出厂时，通过标准电流源对其通入与校准电流的数值一致的标准电流，并测试每个校准电流所对应的校准电压（）。将包含每个校准电流所对应的校准电压的校准序列存储于电流采集器中，在电流采集器与直流计量表连接时，将该校准序列发送给直流计量表。

在本实施例中，越大，划分的区间越多，每个校准区间之间的差值就越小，相应的相邻两个校准电压之间的差值也越小，那么相邻两个校准电压以及校准电流之间的函数关系则无限接近于一条直线，那么后续根据第一校准电压、第一校准电流、第二校准电压、第二校准电流所确定的线性关系的参数也就越准确，从而使得电能计量结果越准确。

如图3所示，本申请实施例还提供一种直流电能计量装置300，直流电能计量装置300包括：

第一获取模块301，用于获取电流采集器的校准序列和所述电流采集器实时采集所得到的第一电压，所述校准序列包括多个校准电压；

第一确定模块302，用于基于所述第一电压的大小，从所述多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压；

第二确定模块303，用于基于所述第一校准电压和所述第二校准电压，确定所述第一电压的校准参数；

第二获取模块304，用于获取电压采集电路实时采集所得到的第二电压；

第三确定模块305，用于基于所述第一电压、所述校准参数和所述第二电压，确定电能计量结果。

可选地，第一确定模块302包括：

第一确定子模块，用于将所述多个校准电压中，电压数值大于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第一校准电压；

第二确定子模块，用于将所述多个校准电压中，电压数值小于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第二校准电压。

可选地，所述校准序列还包括多个校准电流，所述多个校准电流和所述多个校准电压一一对应；

第二确定模块303包括：

第一获取子模块，用于获取所述第一校准电压对应的第一校准电流，以及获取所述第二校准电压对应的第二校准电流；

第三确定子模块，用于基于所述第一校准电流、所述第一校准电压、所述第二校准电流和所述第二校准电压，确定所述电流采集器采集的电压与电流之间的线性关系的目标参数，将所述目标参数确定为所述第一电压的校准参数。

可选地，第三确定模块305包括：

第四确定子模块，用于基于所述第一电压和所述校准参数，确定所述第一电压对应的校准电流；

第五确定子模块，用于基于所述校准电流和所述第二电压，确定所述电能计量结果。

可选地，直流电能计量装置300还包括：

第三获取模块，用于获取所述电流采集器的电流采样区间和校准系数；

划分模块，用于基于所述校准系数将所述电流采样区间划分为多个校准区间；

第四获取模块，用于获取每个所述校准区间对应的校准电流，所述校准电流包括对应的校准区间的两个端点所对应的电流值；

第四确定模块，用于在对所述电流采集器通入与所述校准电流对应的标准电流后，确定所述校准电流对应的所述校准电压。

需要说明的是，本申请实施例提供的直流电能计量装置300能够实现如图1实施例所示的直流电能计量方法的全部技术过程，并达到相同的技术效果，为避免重复，在此不再赘述。

本申请实施例还提供一种直流电能计量设备，所述直流电能计量设备用于执行上述方法实施例的各个过程，且能达到相同的技术效果，为避免重复，这里不再赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种直流电能计量方法，其特征在于，所述方法包括：

获取电流采集器的校准序列和所述电流采集器实时采集所得到的第一电压，所述校准序列包括多个校准电压；

基于所述第一电压的大小，从所述多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压；

基于所述第一校准电压和所述第二校准电压，确定所述第一电压的校准参数；

获取电压采集电路实时采集所得到的第二电压；

基于所述第一电压、所述校准参数和所述第二电压，确定电能计量结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一电压的大小，从所述多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压，包括：

将所述多个校准电压中，电压数值大于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第一校准电压；

将所述校准序列的多个校准电压中，电压数值小于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第二校准电压。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述校准序列还包括多个校准电流，所述多个校准电流和所述多个校准电压一一对应；

所述基于所述第一校准电压和所述第二校准电压，确定所述第一电压的校准参数，包括：

获取所述第一校准电压对应的第一校准电流，以及获取所述第二校准电压对应的第二校准电流；

基于所述第一校准电流、所述第一校准电压、所述第二校准电流和所述第二校准电压，确定所述电流采集器采集的电压与电流之间的线性关系的目标参数，将所述目标参数确定为所述第一电压的校准参数。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一电压、所述校准参数和所述第二电压，确定电能计量结果，包括：

基于所述第一电压和所述校准参数，确定所述第一电压对应的校准电流；

基于所述校准电流和所述第二电压，确定所述电能计量结果。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在获取电流采集器的校准序列之前，所述方法还包括：

获取所述电流采集器的电流采样区间和校准系数；

基于所述校准系数将所述电流采样区间划分为多个校准区间；

获取每个所述校准区间对应的校准电流，所述校准电流包括对应的校准区间的两个端点所对应的电流值；

在对所述电流采集器通入与所述校准电流对应的标准电流后，确定所述校准电流对应的所述校准电压，所述校准序列包括所述校准电流对应的所述校准电压。

6.一种直流电能计量装置，其特征在于，所述直流电能计量装置包括：

第一获取模块，用于获取电流采集器的校准序列和所述电流采集器实时采集所得到的第一电压，所述校准序列包括多个校准电压；

第一确定模块，用于基于所述第一电压的大小，从所述多个校准电压中确定第一校准电压和第二校准电压；

第二确定模块，用于基于所述第一校准电压和所述第二校准电压，确定所述第一电压的校准参数

第二获取模块，用于获取电压采集电路实时采集所得到的第二电压；

第三确定模块，用于基于所述第一电压、所述校准参数和所述第二电压，确定电能计量结果。

7.如权利要求6所述的直流电能计量装置，其特征在于，所述第一确定模块包括：

第一确定子模块，用于将所述多个校准电压中，电压数值大于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第一校准电压；

第二确定子模块，用于将所述多个校准电压中，电压数值小于所述第一电压且电压数值最接近所述第一电压的校准电压确定为所述第二校准电压。

8.如权利要求6所述的直流电能计量装置，其特征在于，所述校准序列还包括多个校准电流，所述多个校准电流和所述多个校准电压一一对应；

所述第二确定模块包括：

第一获取子模块，用于获取所述第一校准电压对应的第一校准电流，以及获取所述第二校准电压对应的第二校准电流；

第三确定子模块，用于基于所述第一校准电流、所述第一校准电压、所述第二校准电流和所述第二校准电压，确定所述电流采集器采集的电压与电流之间的线性关系的目标参数，将所述目标参数确定为所述第一电压的校准参数。

9.如权利要求6所述的直流电能计量装置，其特征在于，所述第三确定模块包括：

第四确定子模块，用于基于所述第一电压和所述校准参数，确定所述第一电压对应的校准电流；

第五确定子模块，用于基于所述校准电流和所述第二电压，确定所述电能计量结果。

10.一种直流电能计量设备，其特征在于，所述直流电能计量设备用于执行如权利要求1至5中任一项所述的直流电能计量方法。