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計算電量的系統、包括該系統的變電所和計算電量的方法
【專利摘要】用于計算相對于電氣裝置的電量的系統，電氣裝置包括電連接到電導體的幾個輔助電導體。這個系統包括：第一模塊，包括無線發射器；多個第二模塊。第二模塊包括無線收發器和電流傳感器，電流傳感器能夠測量在主要和輔助電導體中的至少一個對應的導體中循環的電流的強度。第一模塊包括第一發送部件，向每個第二模塊發送第一時間同步消息。每個第二模塊包括接收所述第一消息的第一部件和用于向第三模塊發送第二消息的第二傳輸部件，第二消息包含由對應的電流傳感器測量的至少一個強度值。強度值被優選地以小于10微秒的誤差的同步容限準同時地測量，并且第三模塊包括無線接收器、接收第二消息的第二部件和從經由第二消息接收的強度值計算電量的單元。
【專利說明】計算電量的系統、包括該系統的變電所和計算電量的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于計算相對于包括一個主要電導體和電連接到該主要電導體的幾個輔助電導體的電氣裝置的電量的系統，所述計算系統包括:
[0002]-第一模塊，其包括無線發射器，
[0003]-多個第二模塊，每一個包括無線收發器和電流傳感器，該電流傳感器能夠測量在主要和輔助電導體中的對應的導體中循環的電流的強度。
[0004]本發明也涉及用于將具有第一交流電壓的電流變換為具有第二交流電壓的電流的變電站，該變電站包括這樣的計算系統。
[0005]本發明也涉及一種用于使用這樣的計算系統來計算電量的方法。

【背景技術】
[0006]從文件WO 2010/119332A1已知一種上述類型的計算系統。該計算系統包括:計算模塊，用于計算電能或電功率；數據庫，用于存儲所計算的能量或功率值；以及，管理模塊，其能夠向遠程客戶端提供與所測量和計算的值對應的信息。該計算模塊通過無線鏈路連接到通信網關，該通信網關繼而連接到網絡。該數據庫、管理模塊和遠程客戶端也連接到該網絡。每一個計算模塊能夠計算在電導體中循環的電流的電能和功率。它包括強度傳感器、能夠計算電能和功率的處理單元和無線收發器。每一個計算模塊使用時鐘與通信網關同步。
[0007]然而，這樣的計算系統需要與每一個電導體相關聯的電流傳感器的存在，對于該每一個電導體，計算能量和電功率。而且，這樣的系統較為復雜和昂貴。


【發明內容】

[0008]因此，本發明的目的是提出一種用于計算未與任何電流傳感器相關聯的電導體的強度或電能或功率類型的電量的系統。本發明例如使得有可能在包括一個主要電導體和幾個輔助電導體的電氣裝置中測量在所有的輔助電導體中的電氣強度，并且從那些測量值計算在主要導體中的電氣強度。
[0009]為此，本發明涉及一種上述類型的計算系統，其特征在于:
[0010]-所述第一模塊包括發送部件，用于向每一個第二模塊發送第一時間同步消息，
[0011]-每一個第二模塊包括用于接收所述第一消息的第一部件和用于向第三模塊發送第二消息的第二部件，所述第二消息包含由對應的電流傳感器測量的至少一個強度值，所述強度值被各種電流傳感器優選地以小于10微秒的誤差的同步容限準同時地測量。
[0012]-所述計算系統包括所述第三模塊，所述第三模塊包括無線接收器、用于接收第二消息的第二部件和用于從準同時地測量并且經由所述第二消息接收的強度值計算電量的單元。
[0013]根據本發明的有益方面，所述計算系統進一步包括單獨考慮或根據所有的技術上可接受的組合的、下面的特征的一個或多個:
[0014]-所述計算單元能夠計算經由所述第二消息接收的所述強度值的和。
[0015]-所述第一模塊進一步包括用于測量在所述主要和輔助電導體中的對應的導體中循環的電壓的單元，并且能夠經由所述第一消息向所述第二模塊發送所述測量的電壓的值，而每一個第二模塊包括用于從經由所述第一消息接收的所述電壓的值和由所述電流傳感器測量的所述強度值計算瞬時功率的部件，并且能夠經由所述第二消息向所述第三模塊發送所述計算的電功率的值，并且所述第三模塊的所述計算單元能夠計算所述接收的功率值的和。
[0016]-所述第一模塊進一步包括用于測量在所述主要和輔助電導體中的對應的導體中循環的電壓的單元，并且能夠經由所述第一消息向所述第二模塊發送所述測量的電壓的值，而每個第二模塊包括用于從經由所述第一消息接收的所述電壓的值和由所述電流傳感器測量的所述強度值計算電能的部件，并且能夠經由所述第二消息向所述第三模塊發送所述計算的能量值的值，并且所述第三模塊的所述計算單元能夠計算所述接收的能量值的和。
[0017]-每一個電流傳感器能夠測量所述對應的電流的強度，并且每一個第二模塊包括采樣單元，其能夠使用采樣頻率來采樣所述測量的強度。
[0018]-所述第一消息包括所述采樣頻率的值，所述值優選地是預定值或在所述主要和輔助電導體中的至少一個導體的電壓的頻率的值的倍數。
[0019]-所述第二模塊包括第一壓縮部件，其能夠計算將由所述對應的電流傳感器測量的所述強度值向傅立葉級數的分解的系數。
[0020]-在所述電壓的幾個周期上并且根據在給定周期期間的采樣秩的增大的值，連續地獲取所述采樣，所述秩值在每一個周期的結尾被復位，而第二模塊包括用于由所述對應的電流傳感器測量的所述強度值的第一壓縮部件，那些壓縮部件計算具有相同的秩值的采樣的平均值。
[0021]-所述第一消息包含對于由所述第二模塊測量的所述強度值的接收請求。
[0022]本發明也涉及一種變電站，用于將具有第一交流電壓的電流變換為具有第二交流電壓的電流，所述變電站包括:
[0023]-第一面板，其包括至少一個能夠連接到電網的進入的電導體，
[0024]-第二面板，其包括至少一個輔助向外的電導體和幾個輔助向外的電導體，每一個輔助向外的導體電連接到對應的主要向外的導體，
[0025]-電力變壓器，其在所述第一面板和所述第二面板之間連接，并且能夠通過具有所述第二交流電壓的電流來變換具有第一交流電壓的電流，并且
[0026]-用于計算相對于所述第二面板的電量的系統，
[0027]其特征在于，所述計算系統被如上限定。
[0028]本發明也涉及一種用于計算相對于電氣裝置的電量的方法，所述電氣裝置包括一個主要電導體和電連接到所述主要電導體的幾個輔助電導體，使用計算系統來實現所述方法，所述計算系統包括:第一模塊，所述第一模塊包括無線發射器；多個第二模塊，每一個包括無線收發器；以及，第一電流傳感器，其能夠測量在所述主要和輔助電導體中的對應的導體中循環的電流的強度。
[0029]根據本發明，所述方法包括下面的步驟:
[0030]-a)所述第一模塊和每一個第二模塊發送在所述主要或輔助導體中循環的所述電流的強度的測量的第一時間同步消息，
[0031]-b)每一個第二模塊接收所述第一消息，
[0032]-c)每一個電流傳感器優選地以小于10微秒的誤差的同步容限來準同時測量在所述對應的主要或輔助導體中循環的電流的強度，
[0033]-d)每一個第二模塊向第三模塊發送包含由所述對應的電流傳感器測量的所述強度的至少一個值的第二消息，
[0034]-e)所述第三模塊接收所述第二消息，
[0035]-f)從準同時測量并且經由所述第二消息接收的強度值計算所述電量。
[0036]根據本發明的其他有益方面，所述計算方法包括單獨考慮或根據所有的技術上可接受的組合的、下面的特征的一個或多個:
[0037]-在步驟a)期間，測量在所述主要和輔助電導體中的對應的導體的電壓，并且，所述第一消息包括那個測量的電壓的值，而在步驟c)期間，所述第二模塊從在步驟a)期間測量的電壓的值和由所述電流傳感器測量的強度值計算電功率和/或能量，而在步驟d)期間，所述第二消息進一步包含所述電功率和/或能量的計算值，而在步驟e)期間，所述第三模塊進一步計算所接收的功率或能量值的和，
[0038]-在步驟c)中的測量期間，使用采樣頻率來采樣所述測量的強度，并且將所述測量的強度分解為傅立葉級數，而在步驟e)中的計算期間，從在步驟c)中獲得的復數傅立葉系數的值計算所述電量直到預定的諧波秩。
[0039]-在步驟c)中的測量期間，使用采樣頻率來采樣所述測量的強度，在從所述主要和輔助電導體中的對應的導體的電壓的幾個周期上，并且根據在給定的周期期間的采樣秩的增大的值來連續地獲取所述采樣，所述秩的值在每個周期的結尾被復位，并且，進行具有相同的秩值的采樣的平均，而在步驟e)中的計算期間，從在步驟c)中獲得的采樣的平均值計算所述電量，
[0040]-在步驟a)期間，所述第一消息進一步包含對于由所述第二模塊測量或計算的強度和/或電功率和/或能量值的接收請求。
[0041]由于本發明，由每一個第二模塊的每個電流傳感器進行的所述強度的準同時測量使得有可能對于不同的測量的瞬時復數強度以及對于特別是從不同的測量強度計算的瞬時復數功率和/或能量執行諸如相加的運算。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]根據作為非限定性示例提供的并且參考附圖作出的下面的說明，將更好地理解本發明，并且其其他優點將更清楚地顯現，在附圖中:
[0043]-圖1是根據本發明的包括第一面板、通過變壓器連接到第一面板的第二面板與用于計算電量的系統的變電站的圖解說明。
[0044]-圖2是圖1的計算系統的圖解說明，該計算系統包括第一、第二和第三模塊，該第二面板包括三條向外的電線，
[0045]-圖3是圖2的第二模塊的圖示說明，
[0046]-圖4是示出第一消息的發送和接收時刻的時序圖，后者被第一模塊向每個第二模塊發送，
[0047]-圖5是示出第一和第二消息的發送和它們的處理的時序圖，
[0048]-圖6是用于根據第一實施例的用于計算電量的方法的步驟的流程圖，
[0049]-圖7至9是分別根據第二、第三和第四實施例的與圖6的視圖類似的視圖。

【具體實施方式】
[0050]在圖1中，連接到電網12的變電站10包括:第一面板14 ;第二面板16 ;在第一面板14和第二面板16之間連接的電力變壓器18 ;以及，用于計算諸如電能、電功率或電強度的電量的系統20。
[0051]變電站10能夠將由網絡12傳遞并且具有第一交流電壓的電流變換為具有第二交流電壓的電流。
[0052]電網12是交流電網絡，諸如三相網絡。電網12是中壓網絡，S卩，其電壓大于1000V并且小于50，000V的網絡。第一三相電壓然后是中壓。
[0053]替代地，電網12是高壓網絡，S卩，具有大于50，000V的電壓的網絡。換句話說，第一三相電壓是高壓。
[0054]第一面板14包括幾條進線22A、22B，每條進線22A、22B包括第一 24A、24B、第二26A、26B和第三28A、28B進入導體。每個第一、第二、第三進入導體24A、24B、26A、26B、28A、28B通過相應的進入斷路器32連接到電網。在對應的進入導體24A、24B、26A、26B、28A、28B
中循環的三相電流具有第一三相電壓。
[0055]第二面板16包括第一 34、第二 36、第三38和第四39主要導體和N個向外的線40A、40B、…、40N，即，第一出線40A、第二出線40B、…、第N出線40N，每條出線40A、40B、…、40N能夠傳遞三相電壓。
[0056]每條出線40A、40B、…、40N是低壓出線，S卩，具有小于1000V的電壓的出線。第二三相電壓因此是低壓。
[0057]替代地，每條出線40A、40B、…、40N是中壓出線，S卩，具有大于1000V并且小于50, 000V的電壓的出線。換句話說，第二三相電壓是中壓。
[0058]第一出線40A包括第一 42A、第二 44A、第三46A和第四48A輔助導體和三個向外斷路器50。第一、第二和第三輔助導體42A、44A、46A通過對應的向外斷路器50而分別連接到第一、第二和第三主要導體34、36、38。第四輔助連接器48A直接地連接到第四主要導體39。
[0059]向外主要導體34、36、38和對應的輔助向外導體42A、44A、46A具有大體相同的電壓，即，分別對應于相對于中性導體39的第二三相電壓的三相的第一電壓V1、第二電壓V2和第三電壓V3。
[0060]其他出線40B.....40N與前述的第一出線40A相同，并且包括相同的元件，關于元件的附圖標記，每次將字母A替換為對應的字母B.....N。
[0061]電力變壓器18能夠將來自具有第一交流電壓的電網的電流變換為向第二面板16傳遞并且具有第二交流電壓的電流。電力變壓器18包括連接到第一面板14的主要繞組52和連接到第二面板16的輔助繞組54。
[0062]計算系統20能夠計算在每一個向外導體42A、44A、46A、48A、42B、44B、46B、48B、...、42N、44N、46N、48N中的強度、電能和/或瞬時電功率類型的電量。
[0063]在圖2中的圖示中，第二面板被示出為具有等于3的數量N的出線。因此，第二面板16包括第一 34、第二 36、第三38和第四39輔助導體和三條出線40A、40B、40C。
[0064]在圖2中所示的計算系統20包括:連接到主要導體34、36、38、39的第一模塊60 ；三個第二模塊62A、62B、62C，即，用于每條出線40A、40B、40C的相應的第二模塊62A、62B、62C，第二模塊62A、62B、62C分別連接到向外輔助導體42A、44A、46A ;42B、44B、46B ；以及，44C、46C、46C。另外，計算系統20包括第三模塊63。
[0065]第一模塊60包括測量單元66、無線發射器70、無線天線72、微控制器74、通信單元80和用于向這些不同的元件提供電力的單元82。
[0066]對于第一 42A、第二 44A和第三46A輔助導體的每一個，第二模塊62A包括電流傳感器83A，其能夠測量在對應的輔助導體42A、44A、46A中循環的電流的強度。它另外包括微控制器84A、無線收發器86A、無線天線88A、模數轉換器90A和用于向那些元件提供電力的單元92A。
[0067]其他第二模塊62B、62C與前述的第二模塊62A相同，并且包括相同的元件，關于元件的附圖標記，每次將字母A替換為對應的字母B、C。
[0068]第三模塊63包括無線接收器101、無線天線102、計算單元104、數據存儲和時間采樣單元105、人機界面106、通信單元107和用于向這些不同的元件提供電的單元108。
[0069]測量單元66能夠測量主要導體34、36、38的三相電壓的頻率F。
[0070]無線發射器70優選地根據基于標準IEEE-802.15.4的ZIGBEE或ZIGBEE綠色能源的通信協議。替代地，無線發射器70優選地根據標準IEEE-802.15.1或標準IEEE-802.15.2。也替代地，無線發射器70優選地根據標準IEEE-802-11。在未滿足IEEE標準的情況下，該發射器也可以僅符合在每一個國家中的強制的規定(專有無線電通信解決方案)。
[0071]無線天線72適合于向第二模塊62A、62B、62C的天線88A、88B、88C發射無線信號。換句話說，第一模塊60通過對應的無線鏈路連接到第二模塊62A、62B、62C的每一個。
[0072]微控制器74能夠存儲和執行未示出的軟件應用，該軟件應用用于向每一個第二模塊62A、62B、62C發送第一消息Ml，所述發送軟件能夠與無線發射器70和無線天線72合作。
[0073]通信單元80允許第一模塊60使用通信鏈路與未示出的外部單元的通信，該通信鏈路優選地是標準化的，例如ModBus串行線協議類型或ModBus TCP/IP或使用IP的任何其他協議的鏈路。
[0074]電流傳感器83A能夠測量在第一輔助向外導體42A中循環的第一強度IA1、在第二輔助向外導體44A中循環的第二強度IA2和在第三輔助向外導體46A中循環的第三強度IA3中的相應的強度。
[0075]另外，模數轉換器90A能夠使用采樣頻率Feqi來采樣由電流傳感器83A測量的強度IAl、IA2、IA3的值。因此，模數轉換器90A以及模數轉換器90B和90C進一步形成采樣單元。
[0076]電流傳感器83A包括位于對應的輔助向外導體42A、44A、46A周圍的第一環形線圈IlOA和在第一環形線圈周圍布置的第一繞組112A，如圖3中所示。通過對應的向外主要導體的電流的循環能夠產生與在第一繞組112A中的電流的強度成比例的感應電流。第一環形線圈IlOA是Rogowski環形線圈。第一環形線圈IlOA優選地是開放的環形線圈，以便便利其在對應的導體周圍的布置。
[0077]微控制器84A能夠存儲和執行未示出的、用于通過具有相應的強度IA1、IA2、IA3的模數轉換器90A來獲得采樣值的軟件應用、用于接收第一消息Ml的軟件、用于壓縮第一、第二和第三強度IA1、IA2、IA3的采樣值的軟件和用于發送其余去往第三模塊63的第二消息M2A的軟件。
[0078]無線收發器86A是與無線發射器70相同類型的。
[0079]無線天線88A適合于從天線72接收無線信號，并且也用于向天線101發送無線信號。
[0080]第二模塊62A的電源單元92A包括用于第一 42A、第二 44A和第三46A輔助導體的每一個的、位于對應的輔助導體42A、44A、46A周圍的第二環形線圈130A和在第二環形線圈周圍布置的第二繞組132A。在對應的輔助導體42A、44A、46A中的電流的循環能夠在第二繞組132A中產生感應電流。換句話說，第二模塊62A被每一個第二環形線圈130A和每一個第二繞組132A自供電，每一個第二環形線圈130A和每一個第二繞組132A恢復磁能并且形成電流變換器。
[0081]電源單元92A包括轉換器134A，轉換器134A連接到第二繞組132A的每一個，并且能夠向無線收發器86A、微控制器84A和模數轉換器90A傳遞預定電壓。每一個第二環形線圈130A是鐵環形線圈。每一個第二環形線圈130A優選地是開放的環形線圈，以便便利其在對應的導體周圍的布置。
[0082]換句話說，輔助模塊62A由電源單元92A自供電，電源單元92A包括第二環形線圈130A，第二環形線圈130A適合于從在對應的輔助導體42A、44A、46A中的電流的循環恢復磁倉泛。
[0083]其他第二模塊62B、62C的元件與前述的第二模塊62A的元件相同，并且包括相同的子元件，關于子元件的附圖標記，每次將字母A替換為對應的字母B、C。
[0084]替代地，第二模塊62A、62B、62C被扇區驅動，即，它們不是被自供電。
[0085]無線接收器101是與無線發射器70相同類型的。
[0086]無線天線102適合于從所述天線88A、88B、88C接收無線信號。
[0087]計算單元104能夠存儲和執行用于接收第二消息M2A、M2B、M2C的軟件應用和用于從在第二消息M2A、M2B、M2C中包括的數據計算強度或功率的和的軟件應用。
[0088]單元105能夠存儲和時間標記所接收的數據以及第二消息M2A、M2B、M2C的計算的結果。
[0089]第三模塊63的人機界面106包括未示出的顯示屏幕和輸入鍵盤。替代地，人機界面106包括觸摸屏，并且使用在該屏幕上顯示的觸摸鍵來輸入數據。
[0090]通信單元107是與通信單元80相同類型的。
[0091]如上所述的計算系統20使得有可能測量和計算強度并且將它們相加，并且根據對于如上所述的實施例補充的實施例，計算系統20也能夠計算電功率和電能，并且計算電功率或電能的和。在該補充實施例中，測量單元66能夠測量在主要導體34、36、38中循環的電流的電壓。更具體地，測量單元66能夠測量:通過第一主要導體34循環的相位的第一電壓VI，該相位也被稱為相位第I和被表示為Phase_l ;通過第二主要導體36循環的相位的第二電壓V2，該相位也被稱為相位第2，并且被表示為Phase_2 ；以及，通過第三主要導體38循環的相位的第三電壓V3，該相位也被稱為相位第3和被表示為Phase_3。而且，電源單元82能夠從通過主要導體34、36、38循環的三相電壓向測量單元66供應電力。
[0092]在該補充實施例中，微控制器84A能夠存儲和執行用于下述軟件應用:該軟件應用用于計算電能EA1、EA2、EA3、在對應的輔助導體42A、44A、46A中循環的強度IA1、IA2、IA3和在對應的輔助導體42A、44A、46A中循環的電流IA1、IA2、IA3的瞬時功率QA1、QA2、QA3。
[0093]其他第二模塊62B、62C的元件與前述的第二模塊62A的元件相同，并且承載相同的子元件，關于子元件或由通過子元件計算的數量的附圖標記，每次將字母A替換為對應的字母B、C。
[0094]計算單元104能夠存儲和執行下述軟件應用:該軟件應用用于從經由第二消息M2A、M2B、M2C 接收的數據計算實際電能 EA1、EA2、EA3、EB1、EB2、EB3、EC1、EC2、EC3 和復數瞬時電功率0六1、0六2、0六3、081、082、083、0(:1、002、0〇3的和。
[0095]在圖2的示例中，計算系統20包括三個第二模塊62A、62B、62C，并且變壓器具有三條出線40A、40B、40C，并且本領域內的技術人員可以明白，計算系統20通常包括N條出線和N個模塊，N是大于I的整數。
[0096]現在描述計算系統20的操作，并且連續地描述根據本發明的計算方法的四個實施例。
[0097]所有這些實施例共享初始化步驟，該初始化步驟在下面描述的所有步驟之前，并且未在各個附圖中示出。該初始步驟使得有可能將第二消息M2A、M2B、M2C向第三模塊63的發送排序。在這個初始步驟中，第一模塊60向第二模塊62A、62B、62C發送對于每一個第二模塊62A、62B、62C特定并且包含向每一個第二模塊分配的不同的序號的第三消息M3。換句話說，每一個第二模塊62A、62B、62C從第一模塊60接收它存儲的序號,該序號確定三相電壓的周期Ptensim,在其間，第二模塊必須發送第二消息M2A、M2B、M2C。
[0098]如圖5中所示，每秒發送第一消息M1，并且在每秒期間，執行導致期望的電量的計算的步驟。因此，如果三相電壓的周期Ptensim是如圖5中所示的20ms，則將那個秒劃分為被表示為P1、P2、…、P50的50個周期。在這些周期P1、P2、…、P50期間，分布不同的任務，并且執行計算方法的不同步驟。前五個周期P1、P2、P3、P4、P5對應于下面描述的電流的采樣和壓縮的執行。而且，在已知在消息M3的初始化和發送后第二模塊了解序號的情況下，已知第二消息M2A、M2B、M2C的發送周期。因此，第二模塊62A具有序號1，并且在周期31發送消息M2A，第二模塊62B具有序號2，并且在周期32中發送消息M2B，等等，已知這些序號例如從I至16，變電站10例如包括最多16條出線。在所述的示例中，變電站10包括三個模塊62A、62B、62C，并且，因此在I和3之間包括序號。第二模塊62A、62B、62C并且更具體地它們發送的第二消息M2A、M2B、M2C的該排序使得有可能避免在不同的第二消息M2A、M2B、M2C之間的沖突。
[0099]根據對應于圖6的計算方法的第一實施例，在第一步驟200期間，第一模塊60經由無線天線72向第二模塊62A、62B、62C的每一個發送第一消息Ml。該第一消息Ml是用于每個電流傳感器83A、83B、83C的同步消息。
[0100]第一消息Ml優選地被周期地發送。發送周期P,missim是預定的，并且優選地等于一秒。換句話說，每秒發送第一消息M1，如圖5中所示。
[0101]第一消息Ml包含電流傳感器83A、83B、83C的同步脈沖。更具體地，例如，第一消息Ml包括也被稱為前同步碼的首標字段、SFD (幀首定界符)字段、PHR(物理首標)字段、數據字段和CRC (循環冗余校驗)字段。該前同步碼具有4字節的大小，SFD和PHR字段每一個具有一字節的大小，數據字段的大小變化，并被表示為η字節，并且CRC字段具有2字節的大小。在圖4的示例實施例中，第一消息Ml由首標字段、SFD字段、PHD字段、數據字段和CRC字段構成。模塊62Α、62Β和62C對于SFD的接收構成同步脈沖(圖4)。
[0102]另外，在步驟200期間，第一模塊60使用測量單元66來測量第一、第二和第三電壓V1、V2、V3，并且第一消息Ml的數據字段進一步包含復數電壓V1、V2、V3的值。
[0103]在第一消息Ml的發送后,第一模塊60在再一次發送第一消息Ml之前等待預定長度的時間。
[0104]現在描述對于每一個第二模塊62A、62B、62C特定的步驟。
[0105]在用于接收第一消息Ml的步驟210期間，每一個第二模塊62A、62B、62C等待來自第一消息Ml的同步脈沖。換句話說，每一個第二模塊62A、62B、62C周期地打開窗口以接收第一消息M1，直到它接收到第一消息Ml。如果接收到第一消息M1，則第二模塊62A、62B、62C在接收到第一消息Ml后將收聽窗口打開比一秒小一點的幾百微秒以用于下第一消息Ml。如果未接收到第一消息Ml,則第二模塊62A、62B、62C在一秒后再一次打開窗口以接收第一消息Ml。
[0106]更具體地，當接收到第一消息Ml時，第二模塊62A、62B、62C檢測到SFD字段的接收時刻Tr，SFD字段的接收引起在SFD的解調后立即啟動每個第二模塊62A、62B、62C的無線接收器的中斷。接收時刻Tr的檢測因此使得有可能在如果必要時計算第一模塊60的無線發射器發送第一消息Ml的時刻Te。發送時刻Te事實上等于接收時刻Tr減去第一消息Ml經由在第一模塊60和第二模塊62A、62B、62C之間的無線鏈路的傳播持續時間Dp，傳播持續時間Dp是固定的，并且是對于第一消息Ml的數據字段的預定大小已知的。
[0107]一旦無線天線88A、88B、88C已經接收到第一消息M1，則每一個第二模塊62A、62B、62C然后準同時地并且在步驟220期間以優選地小于10微秒、更優選地等于I微秒的誤差的同步容限并且使用其模數轉換器90A、90B、90C的電流傳感器83A、83B、83C和其微控制器84A、84B、84C 來測量三相的三個電流 IAU IA2、IA3、IBU IB2、IB3、ICU IC2、IC3，并且采樣測量值。該采樣被微控制器84A存儲。
[0108]另外，在步驟220期間，每一個第二模塊62A、62B、62C分別使用對應的微控制器84A、84B、84C并且周期地從所測量和經由第一消息Ml從主要模塊60接收的電壓V1、V2、V3的值和由電流傳感器 83A、83B、83C 測量的強度 IAl、IA2、IA3、IBl、IB2、IB3、ICl、IC2、IC3的值計算三相的每一個的活動能量EA1、EA2、EA3、EB1、EB2、EB3、EC1、EC2、EC3。活動能量EAU EA2、EA3的計算周期等于周期Ptensim,即，例如20ms。同樣，從電壓V1、V2、V3和電流IA1、IA2、IA3、IB1、IB2、IB3、IC1、IC2、IC3 值，每個第二模塊 62A、62B、62C 能夠分別計算三相的電瞬時功率0六1、0六2、0六3、081、082、083、0(:1、002、0〇3。
[0109]在步驟230期間，每一個第二模塊62A、62B、62C根據在初始化步驟的說明期間描述的排序發送對于它特定的第二消息M2A、M2B、M2C。第二消息M2A、M2B、M2C分別包含所測量的強度 IAU IA2、IA3 ;皿、IB2、IB3 ;IC1、IC2、IC3 的采樣。
[0110]另外，在步驟230期間，第二消息M2A、M2B、M2C包含對應的所計算的電能值EAl、EA2、EA3、EB1、EB2、EB3、EC1、EC2、EC3 和電功率值 QA1、QA2、QA3、QB1、QB2、QB3、QC1、QC2、QC3。
[0111]然后，在步驟240期間，收聽第二消息M2A、M2B、M2C的第三模塊63接收那些第二消息。然后恢復在對應的第二消息M2A、M2B、M2C中包含的具有強度IA1、IA2、IA3、IBUIB2、IB3、ICU IC2、IC3 的采樣。
[0112]另外，在步驟240期間，接收電能和電功率值，并且在步驟250期間，計算電能和功率和，以便確定在主要導體34、36、38中的能量和功率。
[0113]在步驟250期間，第三模塊63接下來使用所接收的采樣來利用計算單元104計算在每個輔助導體42A、44A、46A、42B、44B、46B、42C、44C、46C中循環的電流強度的和，以便獲得在主要導體34、36、38中循環的電量的強度的值。
[0114]現在參見圖7來描述根據第二實施例的計算方法。
[0115]在步驟300期間，第一模塊60測量三相電壓的頻率F，即，向外主要導體34、36、38的電壓V1、V2、V3的頻率。使用測量單元66來進行頻率F的測量。第一模塊60因此在與步驟200類似的步驟310期間發送與前述者類似的第一消息M1，已知在其數據字段中，第一消息Ml也包含三相電壓的頻率F，或者，替代地，包含用于由每一個電流傳感器83A、83B、83C測量的強度的采樣的采樣周期PEQI。采樣周期Pra的逆是頻率F的倍數。例如使用比頻率F大36倍的值來選擇采樣頻率Feqi。在步驟310的結尾，第一模塊60在重新開始頻率F的測量并且重新發送第一消息Ml之前等待預定時間；它等待大約一秒。
[0116]用于接收消息Ml的下面的步驟320類似于前述的步驟210。
[0117]然后，在步驟330期間，在對于所有電流傳感器83A、83B、83C同步地在三相電壓的幾個周期上采樣強度Ptmsim。在所考慮的示例中，在三相電壓的5個周期Ptensim上進行采樣。已知采樣頻率Feqi的值，那個值已經在消息Ml中被發送并且已經從在第一消息Ml中發送的三相電壓的頻率F被計算。
[0118]在下面的步驟340期間，微控制器84A、84B、84C在存儲器中存儲采樣，并且接下來，在步驟350期間，壓縮采樣以便限制由第二開關M2A、M2B、M2C發送的數據的數量。將對于第二模塊62A描述壓縮步驟350，并且通過將字母A分別更換為字母B、C，壓縮步驟350對于每一個第二模塊62A、62B、62C相同。
[0119]在壓縮步驟350期間，微控制器84A例如計算三相的三個電流IA1、IA2、IA3的傅立葉級數分解的預定數量K個第一復數系數Re (IAiHj)、Im(IAiHj),其中，i是等于相位的
1、2或3的數，并且j被包括在I和K之間。預定數量K優選地等于5，并且對應于預定諧波秩，即，對應于被考慮來用于計算的諧波的數量，即再一次以計算精度。
[0120]例如，通過在測量值的采樣的相關操作來獲得向傅立葉級數的分解的系數。更具體地，也被表示為Re(IAiHl)的基波的實系數是在強度IAi的信號的采樣和與三相電壓的頻率F相等的頻率余弦之間的、在等于三相電壓的周期Ptensim的時間長度上的相關，其中，IAi表示相位數第i的強度，i等于1、2或3。也被表示為IM(IAiHl)的基波的虛系數是在具有強度Iai的信號的采樣和與頻率F相等的頻率正弦之間的、在等于周期Ptmsim的時間長度上的相關。
[0121]被表示為Re (IAiHj)——j被包含在2和K之間——的諧波第j的實系數是在強度信號Iai的采樣和與頻率F的j倍相等的頻率余弦之間的、在等于周期Ptmsim的時間長度上的相關。也被表示為Im(IAiHj)的諧波第j的虛系數是在強度IAi的信號的采樣和與頻率F的j倍相等的頻率正弦之間的、在等于周期Ptmsim的時間長度上的相關。
[0122]該微控制器因此計算向基波和諧波2至K的三個強度IA1、IA2、IA3的傅立葉級數的分解的復數系數Re (IAiHj)、Im(IAiHj)，i是從I至3，并且j是從I至K。
[0123]向傅立葉級數的分解的這些復數系數例如如圖5中所示在三相電壓的5個第一周期P1、P2、P3、P4、P5上被計算，然后在那五個周期上被平均，以便降低測量噪聲。該方法使得有可能具有足夠數量的測量點，以便具有不取決于噪聲的精確測量。在同步脈沖后在前5個周期PU P2、P3、P4、P5上測量電流，那些周期被在圖5中的垂直線表示，并且每一個周期被編號。
[0124]另外，在步驟350期間，與對于步驟220在前描述相同地計算根據諧波的每一個的實電能 EA1、EA2、EA3、EB1、EB2、EB3、EC1、EC2、EC3 的值和復數功率 QA1、QA2、QA3、QB1、QB2、QB3、QC1、QC2、QC3 的值。
[0125]在步驟360期間，類似于步驟230，每一個第二模塊62A、62B、62C發送第二消息M2A、M2B、M2C。然而，在那種情況下，取代所測量的強度的采樣，第二消息M2A、M2B、M2C分別包含向用于基波Hl和諧波2至K的三個強度IA1、IA2、IA3 ;IB1、IB2、IB3 ;IC1、IC2、IC3的傅立葉級數的分解的復數系數 Re(IAiHj)、Im(IAiHj)、Re(IBiHj)、Im(IBiHj)、Re (ICiHj)、Im(ICiHj)的值，i是以遞增量I從I至3，并且，j是以遞增量I從I至K。
[0126]在發送第二消息M2A、M2B、M2C后，每一個第二模塊62A、62B、62C返回到步驟320以接收第一消息Ml。
[0127]在隨后的步驟370期間，第三模塊63在收聽第二消息M2A、M2B、M2C，并且經由其天線102接收第二消息M2A、M2B、M2C。然后，第三模塊63使用其單元105來記錄并時間標記向用于基波和諧波2至K的三個強度IAl、IA2、IA3 ;皿、IB2、IB3 ;IC1、IC2、IC3的傅立葉級數的分解的復數系數 Re(IAiHj)、Im(IAiHj)、Re (IBiHj)、Im(IBiHj)、Re(ICiHj)、Im(ICiHj)，i是以遞增量I從I至3，并且，j是以遞增量I從I至K。
[0128]在步驟370中的第二消息M2A、M2B、M2C的接收后，在步驟380期間計算電量，并且獲得下面的值:
[0129]+來自變壓器的輸出電流的相位的每一個的基波的模:
[0130]-使用下面的等式來計算來自變壓器的輸出電流的相位i的基波的實數部分，i是從I至3:
[0131]Re(IiHl) = Re (IAiHl)+Re (IBiHl)+Re (ICiHl) (I)
[0132]-接下來使用下面的等式來計算變壓器的輸出電流的相位i的基波的虛數部分，i是從I至3:
[0133]Im(IiHl) = Im(IAiHl)+Im(IBiHl)+Im(ICiHl) (2)
[0134]-最后基于下面的等式來獲得來自變壓器的輸出電流的相位的每一個的基波的模:
[0135]IlHl = V ([Re (IlHl)]Mlm(IlHl)]2) (3)
[0136]I2H1 = V ([Re(I2Hl)]2+[Im(I2Hl)]2) (4)
[0137]I3H1 = V ([Re(I3Hl)]2+[Im(I3Hl)]2) (5)
[0138]+來自變壓器的輸出電流的相位的每一個的諧波的模:
[0139]-使用下面的等式來計算來自變壓器的輸出電流的相位i的諧波j的實數部分，j是從2至K，并且i是從I至3:
[0140]Re(IiHj) = Re (IAiHj)+Re (IBiHj)+Re (ICiHj) (6)
[0141]-接下來使用下面的等式來計算來自變壓器的輸出電流的相位i的諧波j的虛數部分，j是從2至K，并且i是從I至3:
[0142]Im(IiHj) = Im (IAiHj) +Im (IBiHj) +Im (ICiHj) (7)
[0143]-最后使用下面的等式來獲得來自變壓器的輸出電流的相位的每一個的諧波的模:
[0144]IlHj = V ([Re (IIHj)]2+[Im(IIHj)]2) (8)
[0145]I2Hj = V ([Re(I2Hj)]2+[Im(I2Hj)]2) (9)
[0146]I3Hj = V ([Re(I3Hj)]2+[Im(I3Hj)]2) (10)
[0147]+在變壓器的輸出處的中性電流的基波和諧波的模，j是從I至K:
[0148]-使用下面的等式來計算在變壓器的輸出處的中性電流的基波的復數值:
[0149]Re(InHj) = Re (IlHj)+Re (I2Hj)+Re (I3Hj) (11)
[0150]Im(InHj) = Im(IlHj)+Im (I2Hj)+Im (I3Hj) (12)
[0151]-使用下面的等式來獲得在變壓器的輸出處的中性電流的基波的模:
[0152]InHj = V ([Re (InHj) ]2+[Im(InHj) ]2) (13)
[0153]+也使用下面的等式來獲得變壓器的相位的每一個的電流Irms的近似值，并且在所提供的示例中，K = 5:
[0154]Irmsl = V (([I1H1]2+[11H2]2+[I1H3]2+[I1H4]2 [Im(IlH5) ]2)/2) (14)
[0155]Irms2 = V (([I2H1]2+[I2H2]2+[I2H3]2+[I2H4]2 [Im(I2H5) ]2)/2) (15)
[0156]Irms3 = V (([I3H1]2+[I3H2]2+[I3H3]2+[I3H4]2 [Im(I3H5) ]2)/2) (16)
[0157]在步驟380期間，第三模塊63也能夠計算出線40A、40B、40C的每條的電流的相位的每一個的基波的模、出線40A、40B、40C的每條的電流的相位的每一個的諧波的模、出線40A、40B、40C的每條的中性電流的基波的模、出線40A、40B、40C的每條的中性電流的諧波的模、總的中性電流的諧波的模。
[0158]另外，在步驟380期間并且類似于圖250，與對于電流描述者類似地求出實數電能和 EA1、EA2、EA3、EB1、EB2、EB3、EC1、EC2、EC3 與復數電功率和 QA1、QA2、QA3、QB1、QB2、QB3、QC1、QC2、QC3。
[0159]最后，在步驟390期間，第三模塊63在其單元105中記錄所進行的不同計算的結果。另外，接下來在第三模塊63的人機界面106的平面上顯示所測量和由計算系統20計算的數量。以數值和/或曲線的形式來顯示這些數量。
[0160]在步驟390之后，第三模塊63返回到用于第二消息M2A、M2B、M2C的收聽模式。
[0161]現在使用圖8來描述根據第三實施例的計算方法。
[0162]在與步驟300類似的步驟400期間，第一模塊60測量頻率F。然后，類似于對于步驟310描述者，第一模塊60在步驟410期間發送第一消息Ml。
[0163]在步驟420期間，與對于步驟320描述者類似地進行第一消息Ml的接收。然后，在步驟430和440期間，對于在步驟330和340中描述者類似地分別進行電流采樣和采樣的存儲。
[0164]在幾個周期Ptensim上，并且更具體地在前5個周期P1、P2、P3、P4、P5上，步驟430中進行電流采樣。在幾個周期Ptmsim上并且根據在給定周期Ptmsim期間的采樣秩的增大的值來連續地獲取采樣，該秩的值在每一個周期Ptmsim的結尾被復位。換句話說，對于每個周期，秩的值作為時間的函數增大，即，象用于周期P2、P3、P4、P5的第一采樣那樣，周期Pl的第一采樣具有秩1，然后象用于周期P2、P3、P4、P5的第二采樣那樣，周期Pl的第二采樣具有秩2，等等。例如，當將采樣頻率Feqi選擇為比頻率F大36倍數時，對于5個周期P1、P2、P3、P4、P5，將存在其秩隨著時間從I至36以I的遞增量增大地增大的36個采樣。
[0165]在步驟450期間，在所述周期上獲取具有相同的采樣秩值的采樣的平均值，以便獲得平均采樣。
[0166]在步驟460期間，操作類似于步驟360的操作，差別是每個第二消息M2A、M2B、M2C包含平均采樣的值，而不是向傅立葉級數的分解系數。
[0167]在步驟470期間，接收第二消息M2A、M2B、M2C，并且，該步驟的操作類似于步驟370的操作，差別是所接收的值是平均采樣，而不是向傅立葉級數的分解系數。
[0168]在第三模塊63在步驟470中接收到第二消息后，在步驟480中使用計算單元104來計算電量，其間，計算由不同的電流傳感器83A、83B、83C測量的采樣的和，以便計算在變壓器18的輸出處的電流的強度的值。
[0169]最后，最后的步驟490類似于前述的步驟390。
[0170]在步驟490后，第三模塊63返回到收聽模式以收聽第二消息M2A、M2B、M2C。
[0171]一旦在步驟380和480期間進行計算并且使用類似于圖2的裝置的裝置，計算系統20和根據本發明的計算方法因此使得有可能獲得在變壓器的輸出處的電流的強度的值，而不在變壓器的輸出處使用電流傳感器。
[0172]替代地，象在步驟440和540中前述的那些那樣使用壓縮部件，以便發送電壓V1、V2、V3。在所使用的壓縮部件是向傅立葉級數的分解的情況下，第一模塊60包括壓縮軟件應用，該壓縮軟件應用能夠計算向三個相位的電壓V1、V2、V3的每個的傅立葉級數的分解的預定數量K個第一系數Re_j (Vi)、Im_j (Vi)，其中，i是等于相位的1、2或3的數量，并且j被包括在I和K之間。預定數量K優選地等于5。通過對于測量值的采樣的相關操作來例如獲得向傅立葉級數的分解的系數，如在電流的情況下前述。
[0173]另外，計算復數電功率QA1、QA2、QA3、QB1、QB2、QB3、QC1、QC2、QC3 和實數電能 EA1、EA2、EA3、EBl、EB2、EB3、ECl、EC2、EC3 和。為此，模塊 63 使用相對于電壓 V1、V2、V3 的由消息Ml發送的數據。
[0174]另外，第一消息Ml的數據字段包含用于三個電壓V1、V2、V3的每一個的、也被表示為RMS (均方根)的二次平均的值。
[0175]現在使用圖9來描述根據第四實施例的計算方法。
[0176]根據第四實施例，計算系統20包括未示出的計算機，其能夠在步驟600期間向第一模塊60發送對于第二消息M2A、M2B、M2C的獲取請求。當該計算機請求第二消息M2A、M2B、M2C的發送時，第一模塊60在步驟610期間接收那個請求，并且經由第一消息Ml的數據字段向每一個第二模塊62A、62B、62C發送該請求。
[0177]然后，在步驟620期間，與在步驟210和220中描述者類似地，每一個第二模塊62A、62B、62C進行第一消息Ml的接收和電流的測量。
[0178]在下面的步驟630期間，與對于步驟230描述者類似地，每個第二模塊62A、62B、62C產生第二消息M2A、M2B、M2C，并且發送它。
[0179]經由第二消息M2A、M2B、M2C向第三模塊63發送的所測量和所計算的數量被接收和存儲在結果表格中，并且在步驟640期間被發送到計算機。
[0180]最后，在步驟650期間，計算機執行計算操作，諸如強度和、功率和或能量和，如上對于步驟250所述。計算機能夠顯示所測量和計算的數量的集中管理。在步驟650的結束，計算機如果需要則返回到步驟600，以便請求由第二模塊測量的數量的新的獲取。
[0181]如上所述的第四實施例是第一實施例的適配，并且本領域內的技術人員可以明白，第二和第三實施例的類似的適配是可能的。
[0182]另外，每一個第二消息M2A、M2B、M2C包含發送它的第二模塊62A、62B、62C的標識符。
[0183]根據一種替代方式，在步驟200期間，第一模塊60經由第一消息Ml請求第二消息M2A、M2B、M2C的發送。第一消息Ml然后包含特定的請求字段，并且僅當在第一消息Ml中存在那個特定字段時通過第二消息M2A、M2B、M2C向第三模塊63發送所測量的強度和/或所計算的值。因此，無線消息的數量大幅度減少，這限制了在其他應用上加擾的風險，并且使得有可能優化第二模塊62A、62B、62C的能量。
[0184]根據本發明的計算系統20使得有可能執行在每條出線中循環的電流的同步測量，并且因此有可能相加來自諸如瞬時能量或功率的這些強度值的測量值或所計算的數量。
[0185]模塊60、62A、62B、62C的全部通過它們各自的無線收發器和/或接收器70、88A、...、88C、102通過無線鏈路彼此連接，這使得有可能促進在變電站10中的計算系統20的安裝。
[0186]相對于所測量的電壓和強度壓縮數據使得有可能限制經由無線鏈路發送的數據的數量，并且由此限制計算系統20本身的特定能耗。而且，壓縮數據使得有可能降低計算系統20對于加擾的無線破壞或也被稱為EMC破壞的電磁兼容性破壞類型的敏感度。
[0187]將第二模塊排序使得有可能減少在輔助模塊62A、62B、62C之間的無線干擾。
[0188]根據未不出的另一個實施例，第一模塊60和第三模塊63僅形成發送第一消息Ml、接收第二消息M2A、M2B、M2C并且計算電量的一個單個模塊。這因此使得有可能降低計算系統20的成本。
[0189]該實施例的其他優點與前述的第一實施例的那些相同。這個實施例的操作也與前述者相同。
[0190]在前述的圖1至9的示例實施例中，電網12是三相網絡，并且通過計算系統20測量的電流是三相電流。本領域內的技術人員當然可以明白，本發明也適用于單相電網和單相交流電流的測量。
[0191]人們可以因此看到根據本發明的計算系統20不太復雜和不太昂貴。
[0192]替代地，第二消息M2A另外包含電流IA1、IA2、IA3的二次平均的值的平均值IArmsU IArms2、IArms3。這對于其他第二消息M2A、M2B、M2C也成立。
[0193]替代地，當難以訪問變壓器的出線時，計算系統20包括N個第二模塊，該N個第二模塊全部除了一個第二模塊之外與該N條出線之一相關聯，最后的第二模塊與變壓器的輸出相關聯。該計算系統使得有可能確定在難以訪問并且不與第二模塊相關聯的出線中的強度、功率或能量。在其他操作中，然后通過差計算來替換特定的和。
【權利要求】
1.一種用于計算相對于電氣裝置(10)的電量的系統(20)，所述電氣裝置(10)包括主要電導體(34、36、38、39)和電連接到所述主要電導體(34、36、38、39)的幾個輔助電導體(42Α、44Α、46Α、48Α、...、42N、44N、46N、48N)，所述計算系統(20)包括: -第一模塊(60),包括無線發射器(70), -多個第二模塊^2A、62B、62C)，每一個包括無線收發器(86A、86B、86C)和電流傳感器(83A、83B、83C)，所述電流傳感器能夠測量在所述主要和輔助電導體中的至少一個對應的導體中循環的電流的強度， 其特征在于，所述第一模塊￠0)包括發送部件(70、72、74)，用于向每一個第二模塊(62A、62B、62C)發送第一時間同步消息(Ml)， 每一個第二模塊(62A、62B、62C)包括用于接收所述第一消息的第一部件(84A、86A、88A ;84B、86B、88B ;84C、86C、88C)和用于向第三模塊(63)發送第二消息(M2A、M2B、M2C)的第二部件(84A、88A ;84B、88B ;84C、88C)，所述第二消息包含由所述對應的電流傳感器(83A、83B、83C)測量的至少一個強度值(IA1、IA2、IA3 ;IB1、IB2、IB3 ;IC1、IC2、IC3)，所述強度值(IA1、IA2、IA3 ;皿、IB2、IB3 ;IC1、IC2、IC3)被各種電流傳感器(83A、83B、83C)優選地以小于10微秒的誤差的同步容限準同時地測量，并且 所述計算系統(20)包括所述第三模塊(63)，并且所述第三模塊￠3)包括無線接收器(101)、用于接收第二消息(M2A、M2B、M2C)的第二部件(102、104)和用于從準同時地測量并且經由所述第二消息(M2A、M2B、M2C)接收的強度值(IAU IA2、IA3、IBU IB2、IB3、ICUIC2、IC3)計算電量的計算單元(104)。
2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述計算單元(104)能夠計算經由所述第二消息(M2A、M2B、M2C)接收的所述強度值(IA1、IA2、IA3、IB1、IB2、IB3、IC1、IC2、IC3)的和。
3.根據在前的權利要求的任何一項所述的系統，其特征在于，所述第一模塊(60)進一步包括用于測量在所述主要(34、36、38、39)和輔助(42A、44A、46A、48A、...、42N、44N、46N、48N)電導體中的對應的導體中循環的電壓(V1、V2、V3)的測量單元(66)，并且能夠經由所述第一消息(Ml)向所述第二模塊(62A、62B、62C)發送所述測量的電壓(V1、V2、V3)的值， 每一個第二模塊(62A、62B、62C)包括用于從經由所述第一消息(Ml)接收的所述電壓(V1、V2、V3)的值和由所述電流傳感器(83A、83B、83C)測量的所述強度值(IA1、IA2、IA3 ；IBl、IB2、IB3 ;IC1、IC2、IC3)計算瞬時功率(QA1、QA2、QA3、QB1、QB2、QB3、QC1、QC2、QC3)的計算部件(84A、84B、84C)，并且能夠經由所述第二消息(M2A、M2B、M2C)向所述第三模塊(63)發送所述計算的電功率值(QA1、QA2、QA3、QB1、QB2、QB3、QC1、QC2、QC3)，并且 所述第三模塊￠3)的所述計算單元(104)能夠計算所述接收的功率值(QA1、QA2、QA3、QB1、QB2、QB3、QC1、QC2、QC3)的和。
4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述第一模塊(60)進一步包括用于測量在所述主要(34、36、38、39)和輔助(42Α、44Α、46Α、48Α、...、42N、44N、46N、48N)電導體中的對應的導體中循環的電壓(V1、V2、V3)的測量單元，并且能夠經由所述第一消息(Ml)向所述第二模塊(62A、62B、62C)發送所述測量的電壓(V1、V2、V3)的值， 每個第二模塊(62A、62B、62C)包括用于從經由所述第一消息(Ml)接收的所述電壓(V1、V2、V3)的值和由所述電流傳感器(83A、83B、83C)測量的所述強度值(IA1、IA2、IA3 ；IB1、IB2、IB3 ;IC1、IC2、IC3)計算電能(EA1、EA2、EA3、EB1、EB2、EB3、EC1、EC2、EC3)的計算部件(84A、84B、84C)，并且能夠經由所述第二消息(M2A、M2B、M2C)向所述第三模塊(63)發送所述計算的電功率值(EA1、EA2、EA3、EB1、EB2、EB3、EC1、EC2、EC3)，并且 所述第三模塊￠3)的所述計算單元(104)能夠計算所述接收的能量值(EA1、EA2、EA3、EB1、EB2、EB3、EC1、EC2、EC3)的和。
5.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于，每一個電流傳感器(83A、83B、83C)能夠測量所述對應的電流的強度(IAl、IA2、IA3、IBl、IB2、IB3、ICl、IC2、IC3)，并且 每一個第二模塊(62A、62B、62C)包括采樣單元(90A、90B、90C)，其能夠使用采樣頻率(Fech)來采樣所述測量的強度。
6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，在所述電壓(V1、V2、V3)的幾個周期(Ptens1n)上并且根據在給定周期(Pt—)期間的采樣秩的增大的值，連續地獲取所述采樣，所述秩值在每一個周期(PtensiJ的結尾被復位，而所述第二模塊(62A、62B、62C)包括用于由所述對應的電流傳感器(83A、83B、83C)測量的所述強度值(IA1、IA2、IA3、IB1、IB2、IB3、IC1、IC2、IC3)的第一壓縮部件(84A、84B、84C)，那些壓縮部件(84A、84B、84C)計算具有相同的秩值的采樣的平均值。
7.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，所述第一消息(Ml)包含所述采樣頻率(Fech)的值，所述值優選地是預定值或在所述主要(34、36、38、39)和輔助(42A、44A、46A、48A,…42N、44N、46N、48N)電導體中的至少一個導體的電壓(V1、V2、V3)的頻率(F)的值的倍數。
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，在所述電壓(V1、V2、V3)的幾個周期(Ptens1n)上并且根據在給定周期(Pt—)期間的采樣秩的增大的值，連續地獲取所述采樣，所述秩值在每一個周期(PtensiJ的結尾被復位，而所述第二模塊(62A、62B、62C)包括用于由所述對應的電流傳感器(83A、83B、83C)測量的所述強度值(IA1、IA2、IA3、IB1、IB2、IB3、IC1、IC2、IC3)的第一壓縮部件(84A、84B、84C)，那些壓縮部件(84A、84B、84C)計算具有相同的秩值的采樣的平均值。
9.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述第二模塊(62A、62B、62C)包括第一壓縮部件(84A、84B、84C)，其能夠計算將由所述對應的電流傳感器(83A、83B、83C)測量的所述強度值(IAl、IA2、IA3、IBl、IB2、IB3、ICl、IC2、IC3)向傅立葉級數的分解的系數。
10.根據權利要求1或2所述的系統，其特征在于，所述第一消息(Ml)包含對于由所述第二模塊(62A、62B、62C)測量的所述強度值的接收請求。
11.一種變電站(10)，用于將具有第一交流電壓的電流變換為具有第二交流電壓的電流，所述變電站包括: -第一面板(14)，其包括至少一個能夠連接到電網(12)的進入的電導體(24A、26A、28A、24B、26B、28B)， -第二面板(16)，其包括至少一個主要向外的電導體(34、36、38、39)和幾個輔助向外的電導體(42A、44A、46A、48A、…42N、44N、46N、48N)，每一個輔助向外的導體(42A、44A、46A、48A、…42N、44N、46N、48N)電連接到對應的主要向外的導體(34,36,38,39), -電力變壓器(18)，其在所述第一面板(14)和所述第二面板(16)之間連接，并且能夠通過具有所述第二交流電壓的電流來變換具有第一交流電壓的電流，并且 -用于計算相對于所述第二面板(16)的電量的系統(20)， 其特征在于，所述計算系統(20)是根據權利要求1或2的。
12.一種用于計算相對于電氣裝置(10)的電量的方法，所述電氣裝置(10)包括主要電導體(34、36、38、39)和電連接到所述主要電導體的幾個輔助電導體(42A、44A、46A、48A、...42N、44N、46N、48N)，使用計算系統(20)來實現所述方法，所述計算系統(20)包括: 第一模塊(60),所述第一模塊包括無線發射器(70)； 多個第二模塊^2A、62B、62C)，每一個包括無線收發器(86A、86B、86C);以及，電流傳感器(83A、83B、83C)，其能夠測量在所述主要(34、36、38)和輔助(42A、44A、46A、48A、...42N、44N、46N、48N)電導體中的對應的導體中循環的電流(IAU IA2、IA3、IBU IB2、IB3、IC1、IC2、IC3)的強度， 其特征在于，所述方法包括下面的步驟: -a)所述第一模塊(60)向每一個第二模塊(62A、62B、62C)發送(200、310、410)在所述主要(34、36、38)或輔助(42A.....46N)導體中循環的所述電流的強度(IAU…、IC3)的測量的第一時間同步消息(M1)， -b)每一個第二模塊接收(210、320、420)所述第一消息(Ml)， -c)每一個電流傳感器優選地以小于10微秒的誤差的同步容限來準同時測量(220)在所述對應的主要(34、36、38)或輔助(42A、...、46N)導體中循環的電流的強度(IAU…、IC3)， -d)每一個第二模塊(62A、62B、62C)向第三模塊￠3)發送(220、460、560)包含由所述對應的電流傳感器(83A、83B、83C)測量的所述強度(IA1、…、IC3)的至少一個值的第二消息(M2A、M2B、M2C)， -e)所述第三模塊(63)接收(240,470,370)所述第二消息(M2A、M2B、M2C)， -f)從準同時測量并且經由所述第二消息接收的強度值(ΙΑ1、...、Κ3)計算(250、380、480)所述電量。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于: -在步驟a)期間，測量在所述主要(34、36、38)和輔助(42A、...、48N)電導體中的對應的導體的電壓(V1、V2、V3)，并且，所述第一消息(Ml)包括那個測量的電壓的值， -在步驟c)期間，所述第二模塊(62A、62B、62C)從在步驟a)期間測量的電壓(V1、V2、V3)的值和由所述電流傳感器(83A、83B、83C)測量的強度值(IAl.....1C3)計算電功率(QAl、QA2、QA3、QBl、QB2、QB3、QCl、QC2、QC3)和 / 或能量(EAl、EA2、EA3、EBl、EB2、EB3、EC1、EC2、EC3)， -在步驟d)期間，所述第二消息(M2)進一步包含所述計算的電功率(QAl.....QC3)和/或能量(EAl.....EC3)的值， -在步驟e)期間，所述第三模塊￠3)進一步計算所接收的功率或能量值的和。
14.根據權利要求12或13所述的方法，其特征在于 -在步驟c)中的測量期間，使用采樣頻率(Feqi)來采樣所述測量的強度(IA1、一、IC3)，并且將所述測量的強度分解為傅立葉級數， -而在步驟e)中的計算期間，從在步驟c)中獲得的復數傅立葉系數的值計算所述電量直到預定的諧波秩。
15.根據權利要求12或13所述的方法，其特征在于 -在步驟c)中的測量期間，使用采樣頻率(Fra)來采樣所述測量的強度，在從所述主要(34、36、38)和輔助(42A、...、48N)電導體中的對應的導體的電壓(V1、V2、V3)的幾個周期(Ptens1n)上，并且根據在給定的周期(Ptmsim)期間的采樣秩的增大的值來連續地獲取所述采樣，所述秩的值在每個周期(Ptmsim)的結尾被復位，并且，進行具有相同的秩值的采樣的平均， -而在步驟e)中的計算期間，從在步驟c)中獲得的采樣的平均值計算所述電量。
16.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，在步驟a)期間，所述第一消息(Ml)進一步包含對于由所述第二模塊(62A、62B、62C)測量或計算的強度(IA1、IA2、IA3、IB1、IB2、IB3、IC1、IC2、IC3)和 / 或電功率(QA1、QA2、QA3、QB1、QB2、QB3、QC1、QC2、QC3)和 / 或能量(EA1、EA2、EA3、EB1、EB2、EB3、EC1、EC2、EC3)值的接收請求。
【文檔編號】G01R15/18GK104237627SQ201410269769
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2013年6月17日
【發明者】O.寇特洛, D.斯蘭斯, M.蓋拉德 申請人:施耐德電器工業公司