用于测量电路中的有功电功率的装置和方法与流程

本发明涉及电路中的电功率测量领域，诸如配电网、电力供应系统、配电盘、电气柜等。更具体地，本发明涉及一种测量装置和方法，它允许准确地测量电路中的有功电功率。

背景技术：

1、众所周知，电表通常被用于测量电路中的有功功率。众所周知，这些测量设备保证了高精度水平，但它们通常昂贵且笨重，因此通常不适合在具有大量测量点的电路中使用。

2、为了克服这些问题，已经设计了使用中央测量单元和多个外围小型测量单元的测量装置，这些测量装置可以作为独立设备或电路的板载其他设备(例如切换设备)安装。

3、中央测量单元在电路的中央测量点处测量rms电压和电流(以及可能的其他物理量)，在该测量点处可以容易地接近导体(相导体和中性导体)。

4、外围测量单元在电路的外围测量点处测量rms电流，并且通过通信总线将所获取的检测值发送给中央测量单元。然后，中央测量单元计算流过电路的测量点的有功电功率。

5、即使它们在安装的灵活性方面示出相关的优点，这使得它们特别适用于在具有许多测量点的电路中使用，当前可用的这种类型的测量装置在测量流过电路的外围测量点的有功电功率时仍然示出相对较低的准确性水平。这种不便基本上是由于功率测量通常基于电压和电流的rms测量、相移测量(假设电压和电流具有完美的正弦波形)或电路中的功率因数的估计的情况。

6、附加地，现有技术的这些测量装置需要在每个外围测量点安装相对复杂的感测部件(特别是用于进行上述相移测量)，从而增加了它们的总体成本。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种用于测量电路中的有功电功率的装置和方法，它允许解决或减轻上面证实的技术问题。

2、在该目的内，本发明的目的是提供一种测量装置和方法，该测量装置和该方法特别适用于在具有大量测量点的电路中使用，并且同时确保在电路的各个测量点处测量有功功率的高准确性水平。

3、本发明的另一目的是提供一种测量装置和方法，它在现场安装和使用相对容易，并且在工业水平上实施相对便宜。

4、该目的和这些目的通过根据以下权利要求1和相关从属权利要求的测量装置实现。

5、在一般定义中，根据本发明的测量装置包括：

6、-第一测量单元，被可操作地耦合至电路的第一测量点。所述第一测量单元被配置为获取与所述电路的第一测量点处的一个或多个电压相关的第一检测值；

7、-多个第二测量单元，被可操作地耦合至所述电路的多个第二测量点。每个第二测量单元被配置为获取与所述电路的对应的第二测量点处的一个或多个电流相关的第二检测值。

8、上述第一测量单元和第二测量单元能够以有线或无线方式彼此通信。

9、根据本发明，上述第一测量单元被配置为以预定义的广播频率并且在后续测量间隔期间以循环方式向所述第二测量单元发送广播消息。每个广播消息包括由所述第一测量单元获取的第一检测值。

10、根据本发明，每个第二测量单元被配置为在每个测量间隔期间接收广播消息，该广播消息由所述第一测量单元发送并且包括在所述测量间隔之前的获取时刻由所述第一测量单元获取的第一检测值。

11、根据本发明，每个第二测量单元被配置为响应于接收到所述广播消息，在所述测量间隔期间计算指示流过所述电路的对应的第二测量点的有功电功率的第三检测值。

12、根据本发明，每个第二测量单元被配置为在计算时刻计算所述第三检测值，该计算时刻被包括在所述测量间隔中并且相对于所述测量间隔期间接收到的广播消息中所包括的第一检测值的获取时刻延迟了预定义的时延时间。

13、根据本发明，每个第二测量单元被配置为基于直到所述计算时刻为止由所述第二测量单元接收的第一检测值以及基于直到接收到的广播消息中所包括的第一检测值的获取时刻为止由所述第二测量单元获取的第二检测值来计算所述第三检测值。

14、根据本发明，每个第二测量单元被配置为在所述测量间隔期间基于所述计算时刻和所述时延时间来计算接收到的广播消息中所包括的第一检测值的获取时刻。

15、优选地，所述预定义的时延时间对于所有第二测量单元具有恒定且相等的持续时间。

16、优选地，所述预定义的时延时间是每个测量间隔的持续时间的整数倍。

17、优选地，每个第二检测单元被配置为获取与所述电路的对应的第二测量点处的一个或多个附加物理量相关的附加检测值。

18、优选地，每个广播消息包括寻址第二测量单元的地址值，从该第二测量单元期望响应消息。

19、在这种情况下，每个第二测量单元优选地被配置为如果所述测量单元被接收到的广播消息中所包括的地址值寻址，则响应于接收到所述广播消息，在所述测量间隔期间向所述第一测量单元发送响应消息。所述响应消息包括由所述第二测量单元计算或检测的一个或多个检测值。

20、优选地，所述第一测量单元包括被配置为感测所述电路的第一测量点处的一个或多个电压的计量模块、被配置为向所述第二测量单元发送所述广播消息的广播模块以及被配置为控制所述计量模块和所述广播模块的操作的控制模块。

21、计量模块被配置为获取所述第一检测值并且将所述第一检测值发送给广播模块。

22、广播模块被配置为在每个测量间隔期间将所述第一检测值编码在广播消息中，并且将所述广播消息发送给所述第二测量单元。

23、优选地，广播模块被进一步配置为在每个测量间隔期间对从第二测量单元接收的响应消息中所包括的检测值进行解码，并且将所述检测值发送给所述控制模块。

24、优选地，广播模块被配置为与广播消息的传输同步地与计量模块交互。在这种情况下，计量模块在广播消息由所述广播模块发送的每个测量间隔期间发送上述检测值。

25、在另一方面中，本发明涉及一种根据以下权利要求9的配电系统。

26、在又一方面中，本发明涉及一种根据权利要求10和相关从属权利要求的用于测量电路中的有功电功率的方法。

27、根据本发明的方法包括以下步骤：

28、-获取与电路的第一测量点处的一个或多个电压相关的第一检测值；

29、-获取与电路的多个第二测量点处的一个或多个电流相关的第二检测值。

30、根据本发明的方法进一步包括以下步骤：

31、-在所述第一测量点处，以预定义的广播频率并且在后续测量间隔期间以循环方式向所述第二测量点发送广播消息。每个广播消息包括在所述第一测量点处获取的第一检测值；

32、-在每个第二测量点处，在每个测量间隔期间接收广播消息，该广播消息从所述第一测量点发送并且包括在所述测量间隔之前的获取时刻在所述第一测量点处获取的第一检测值；

33、-在每个第二测量点处，响应于接收到所述广播消息，计算指示流过所述电路的对应的第二测量点的有功电功率的第三检测值。

34、根据本发明，所述第三检测值在广播消息被接收的测量间隔中所包括的计算时刻被计算。相对于接收到的广播消息中所包括的第一检测值的获取时刻，计算时刻被延迟了预定义的时延时间。

35、根据本发明，所述第三检测值是基于直到所述计算时刻为止在所述第二测量点处接收的第一检测值以及基于直到接收到的广播消息中所包括的第一检测值的获取时刻为止在所述第二测量点处获取的第二检测值来计算的。

36、根据本发明，接收到的广播消息中所包括的第一检测值的获取时刻基于所述计算时刻和所述时延时间来计算。

37、优选地，所述预定义的时延时间对于所有第二测量点具有恒定且相等的持续时间。

38、优选地，所述预定义的时延时间是每个测量间隔的持续时间的整数倍。

39、优选地，本发明的方法包括在每个第二测量点处获取与一个或多个附加物理量相关的附加检测值的步骤。

40、优选地，每个广播消息包括指示第二测量点的地址值，从该第二测量点期望响应消息。

41、在这种情况下，本发明的方法优选地包括以下步骤：如果所述第二测量点由所述广播消息中所包括的地址值指示，则在所述测量间隔期间，响应于接收到所述广播消息，在每个第二测量点处将响应消息发送给所述第一测量点。响应消息包括在所述第二测量点处计算或检测的一个或多个检测值。