今天，我们介绍一项国家发明授权专利3354，一种数字式电能表功耗测量装置及方法。该专利由国家电网公司申请，于2017年4月19日获得授权。

本发明涉及一种数字电度表功耗测量装置和方法。

背景技术在智能变电站的计量电路中，电子式互感器实现电压和电流信号的采集、编码和串行传输。合并单元将采样序列成帧打包，按照IEC 61850传输采样数据，数字电能表对合并单元的数据包进行分析计算，得到有功功率和无功功率的值。随着智能变电站在我国的全面普及，电能计量设备的数字化水平越来越高，而数字电能表准确度高、功能强大的优势使其得到越来越广泛的应用。但是，由于采用了光纤接口、以太网芯片等元件，数字电能表在工作状态下的功耗远高于传统电能表，尤其是在高速通信、计算量大的状态下。部分数字电能表的瞬时功耗可达20W以上，约为传统电能表的3倍。当安装环境不散热时，会造成电能表外壳的温升，影响电能表的计量精度和安全稳定运行。因此，有必要测量数字电能表工作时的功耗。传统上用万用表法测量用电量，即把万用表调到功率级，其电压测量元件与被测电能表的电源电压并联，电流测量元件串联在电源电路上，人工读取万用表显示的功率值。

这种方法接线复杂，容易出现电压电流线接反，导致设备损坏，对测试人员造成危险。同时，测量时电能表不通信不测量，处于待机状态，但数字电能表在通信测量状态下测得的静态功耗远高于待机状态下的静态功耗。因此，传统方法测得的耗电量小于电能表正常工作时的耗电量，导致测试结果的误判。另一方面，由于电能表交流电源电路中的电压和电流都不是理想的正弦波，存在各种谐波分量，传统的测量方法往往只关注电压和电流的幅值，无法有效分析交流电源的谐波，从而无法合理判断数字电能表交流电源的电能质量是否符合要求。因此，有必要研究一种新的测量数字电能表功耗的方法，实现对数字电能表在计量和待机状态下的动态功耗和谐波功率的测量，从而有效地检测数字电能表的功耗指标。

本发明所要解决的技术问题是针对现有的数字电能表本身功耗普遍较高，没有有效手段实时测量其计量和通信状态下的动态功耗的问题，提供一种适用于实验室检测的数字电能表功耗测量方法及实现装置。本发明可以测量智能变电站中数字电能表的实时功耗，分析其在不同工作状态下的功耗，为评估数字电能表的电气性能指标提供有效手段，保证数字电能表的高效运行。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是：一种数字电能表功耗测量装置，包括采样单元、信号调理单元和处理控制单元，采样单元与被检测的电源电路连接

该数字电能表功耗测量装置还包括通信接口，处理控制单元通过通信接口与被测数字电能表连接，并控制被测数字电能表在待机状态和计量状态之间切换。采样单元包括电流传感器和电压传感器，电流传感器和电压传感器分别与被测数字电能表检测的电源电路连接，分别采集电源电路的电压和电流信号的模拟量。信号调理单元包括依次连接的放大电路、滤波电路和A/D转换器。放大电路与采样单元连接，采样单元采集的电压和电流的模拟信号经滤波电路放大滤波，最终由A/D转换器转换成相应的数字量，A/D转换器与处理控制单元连接，并将数字量发送给处理控制单元。处理控制单元包括DSP控制器、存储器、人机界面、时钟电路和复位电路；DSP控制器与信号调理单元连接，接收转换后的电压和电流数字量；DSP控制器同时通过通信接口与被测数字电能表连接，控制被测数字电能表在待机状态和计量状态之间切换，分别获取不同状态下的电压和电流信号，并计算功耗；DSP控制器通过连接存储器存储测量数据，通过连接人机界面输出功耗计算结果，通过连接时钟电路和复位电路获得时钟信号和复位信号。

一种数字电能表功耗测量方法，设有采样单元、信号调理单元和处理控制单元，采样单元与被测数字电能表检测的电源电路相连，采集电源电路的电压和电流信号；信号调理单元与采样单元相连，对采集的电源电路的电压和电流信号进行放大和滤波，并将电压和电流信号的模拟值转换成相应的数字值；处理控制单元与信号调理单元相连，通过快速傅立叶变换将时域信号转换为频域信号并进行计算。

根据本发明的测量数字电能表功耗的方法，处理控制单元通过设置通信接口与被测数字电能表连接，并控制被测数字电能表在待机状态和计量状态之间切换，以检测被测数字电能表在待机状态和计量状态下的功耗。当检测到被测数字电能表处于计量状态的功耗时，处理控制单元通过通信接口向被测数字电能表发送电压和电流数据帧，被测数字电能表测量接收到的电压和电流数据帧，处理控制单元测量被测数字电能表处于计量状态的功耗，当检测到被测数字电能表处于待机状态的功耗时， 处理控制单元停止发送电压和电流数据帧，被测数字电能表停止计量并进入待机状态，处理控制单元测量待机状态下被测数字电能表的功耗。

本发明的技术效果是通过通信接口与被测数字电能表进行实时通信，在数字电能表的“测量模式”和“待机模式”下，可以实时采集被测数字电能表供电回路的电压和电流信号， 采用快速傅立叶频域变换技术可以准确分析被测数字电能表在“测量模式”和“待机模式”下的实时功耗值，以确定功耗是否满足相关技术要求。 这种方法比用普通万用表测量电能表静态功耗的方法更科学，精度更高