CN103827679A - 基于分开的电压传感器和电流传感器的功率确定 - Google Patents

Abstract

一种功率测量方法，其当电压和电流测量在AC电力线上的不同位置进行时来跟踪电压周期，且通过异步数据网络互连进行测量的设备。通常而言，同步/定时消息从电压传感侧发送到电流传感侧，且同步/定时消息在周期性的电压周期中的预定点进行传输。电流传感侧接收的同步/定时消息可以用于将由电流传感侧保持的电压周期的内置模型重新同步于所测量的电压周期。电压周期中的预定点可以为电压周期的过零点或其他点。

Description

基于分开的电压传感器和电流传感器的功率确定

背景

本发明涉及功率测量，并且具体涉及基于在分开的位置进行的电压和电流测量的功率测量。

出于各种原因，掌握在具体的支线电路上正在抽取的功率量常常是有帮助的。为了实现这点，所测量的支线电路上抽取的RMS电流有时乘以在一个或多个传输线周期期间所测量的RMS电压值以计算众所周知的表观功率。然而，可能希望的是，确定正在抽取的有功功率的更加精确的数值，其在进行瞬时电流测量时考虑了电压周期的相位。如果电压和电流在相同的时间且在电力电路的相同地方进行测量，则精确地确定电力是相当简单的。

然而，在相同位置测量电压和电流呈现出一些挑战，并且通常增加了对电流测量侧电路的额外的限制，如果电流测量在不同的位置进行，则这些限制或许不存在。例如，出于安全、防火和其他考虑，希望且常常要求的是，保持带电导体与用于测量导体之间的电压和流过导体的电流的电路之间的高等级的电流隔离。以保持测量设备和接收测量结果的设备之间的高度的电流隔离的方式来对带电导体上的电压进行测量是昂贵的，并且当多个分支线路待监测时进行分别的电压测量的成本可能高昂到足以阻止这种布置的广泛使用。相反地，因为磁耦合可以用于产生电流响应信号，所以产生响应于具有高等级的电流隔离的瞬时电流的信号，至少在电流是周期性且具有零均值的情况下，通常简单得多。被理解的电流互感器是众所周知的可以产生电流响应信号的设备的一个例子，同时通过自然提供高等级的电流隔离的空气和材料的组合，电流互感器的导电部件与一个或多个电流运载导体上的电压隔离开。

在包括几乎所有配电系统位于个别住区的许多应用中，可以假设的是在整个配电系统中，电压能够被近似建模为具有相等幅度和最小相移的正弦曲线。因此，可以进行传输线电压的单个测量，同时进行单独的分支电流的多种测量。然而，使电流和电压的测量位置分开，特别是跟踪估计有功功率所需的电压和电流之间的相对相位信息是存在困难的。

虽然已经提出一些用于测量或估计电力的方法，然而仍需要供选择的方法，即适用于需要在分开的位置测量给定的电力电路上的电压和电流，或者需要在一个位置测量电压而需要在多个其他的位置测量电流的情况的有优势的方法。

综述

本发明允许当电压和电流测量在AC电力线上的不同位置进行时来跟踪电压周期，且通过异步数据网络互连进行测量的设备。通常而言，定时消息被从电压传感设备发送到电流传感设备，且定时消息在周期性的电压周期中的预定点进行传输。在一些实施方式中，电压周期中的预定点可以是电压周期的过零点，也就是说，当相对于基准测量的电压的符号反向时的电压周期中的某个点。通过电流传感侧接收的定时消息用于建立表示电力线上的电压周期的相位的周期基准时间。一般地，周期基准时间用于对电流传感设备保持的电压周期的内置模型进行重新同步。电流传感侧测量物理上与测量电压的位置分开的第二位置处的电流。然后基于在电力线上测量的电流和周期基准时间计算实际抽取的功率。

在一个示例性的实施方式中，本发明提供了测量功率的方法。第一位置处的第一站点测量电力线上的具有AC电压周期的AC电压。第一站点通过异步网络互连到第二位置处的第二站点。使同步消息在电力线的AC电压周期中的预定点经由异步网络从第一站点传输到第二站点。第二站点检测到到达的同步消息然后基于其建立周期基准时间。周期基准时间指示电力线上的电压周期的相位。第二站点测量第二位置处的电力线上的电流。基于电力线上测量的电流和周期基准时间计算实际抽取的功率。一般地，第二站点具有电力线上的电压周期的模型。第二站点的电压周期的模型基于周期基准时间同步于电压周期。例如，第二站点中的锁相环可以基于周期基准时间提供的相位信息进行调整。然后电力线上抽取的功率可以基于电力线上测量的电流和电力线上的电压周期的同步模型进行计算。如果需要，同步模型可以被用于基于对应的电流测量结果确定多个支线电路上的电力。

在另一个示例性的例子中，本发明提供了测量功率的方法。第一站点测量第一位置处的电力线上的AC电压。与第二位置相关的第二站点产生电力线上的时变的电压周期的模型；第二站点与第一站点物理上隔离开。例如，第一站点和第二站点可以在与电力线相关的断路器的相对的两侧上。使同步消息经由互连第一站点和第二站点的异步网络在电力线的AC电压周期中的预定时间从第一站点传输到第二站点。基准时间是基于在第二站点处检测到到达的同步消息来建立的。电力线上的第二站点的电压周期的模型基于基准时间与电力线的电压周期进行同步。第二站点测量第二位置处的电力线上的电流。电力线上抽取的功率基于电力线上测量的电流和电力线上的电压周期的同步模型进行计算。该方法可以包括经由异步网络从第一站点发送定时提醒消息到第二站点；且同步消息被限制为异步网络上的、来自第一站点的、在定时提醒消息之后的下一个消息。第一站点或第二站点中的任何一个可以是异步网络上的主站点。电力线上的第二站点的电压周期的同步模型可以独立于同步消息的内容。在实现本发明时，异步网络可以根据MODBUS协议来运行。

在另一个实施方式中，本发明提供测量功率的方法，其包括在第二站点处通过异步网络接收来自第一站点的同步消息；同步消息的开始同步于在第一位置测量的电力线上的规律变化的电压周期中的预定点。基于在第二站点处检测到到达的同步消息建立基准时间。第二站点测量物理上与第一位置隔离开的第二位置处的电力线上的电流。第二站点基于基准时间确定在进行电流测量时的电压。电力线上抽取的第一功率基于所测量的电流和所确定的电压进行计算。第二站点可产生第二站点处的、电力线上的时变的电压周期的本地模型，第二站点的电压周期的模型基于基准时间与电力线的电压周期同步。然后对第一功率的计算包括基于所测量的电流和电力线上的第二站点的电压周期的同步模型来计算电力线上抽取的第一功率。

在另一个实施方式中，本发明提供了测量功率的方法，其包括由第一控制器监测AC电力线上的第一位置处的电压；该控制器经由异步数据通信网络与电流监测器进行通信。电流监测器可操作以测量不同于第一位置的第二位置处的电力线上的电流。将定时提醒消息经由异步网络从控制器发送到电流监测器。发送提醒消息之后，控制器将从控制器传输的同步消息同步于电力线的规律变化的电压周期中的预定点，同步消息为控制器经由异步网络在定时提醒消息之后发送的下一个消息。基于在电流监测器处检测到到达的同步消息来在电流监测器处建立基准时间。电流监测器测量电力线上的电流。基于基准时间确定对应于进行电流测量时的电力线的电压。电力线上抽取的功率基于所测量的电流和所确定的电压来确定。

例如与负载中心相关的大部分的或全部的支线电路上的一条或多条电力线上的功率可以使用上面的方法来确定。此外，也描述了对应的结构。并且，公开了可以单独或以任何组合的方式使用的各个方面和实施方式。

附图简述

图1显示了具有相关的干线控制站点、支线测量站点和异步数据网络的负载中心。

图2显示了图1的干线控制站点。

图3显示了图1的支线测量站点。

具体描述

当在AC配电系统上的不同的物理位置进行电压和电流测量时，进行电压和电流测量的设备通过异步数据网络来互连，本发明允许跟踪传输线电压周期。为实现这点，电压和电流测量设备都保持传输线电压的内置模型。定时消息被从电压感测设备发送至电流感测设备，且定时消息在周期性的电压周期中的预定点处进行传输。电流感测设备接收的定时消息用于将电流感测设备保持的电压周期的内置模型重新同步于由电压感测设备测量的电压周期。在一些实施方式中，电压周期中的预定点可能是电压周期的过零点，也就是说，当相对于基准测量的电压的符号反向时的电压周期中的某个点。

在一个示例性的实施方式中，本发明提供了测量有功功率的方法。第一电压测量设备（站点）在第一位置处测量传输电力的带电导体上的AC电压并且基于AC电压测量结果保持传输线电压的内置的数学模型。电力线上的时变的电压周期的独立的内置的数学模型由与第二位置相关的第二电流感测设备来保持；第二位置与第一位置物理上隔开。例如，第一位置和第二位置可能位于与AC配电系统相关的断路器的相对的两侧。在电压周期中的预定点处，基于电压测量设备的内置的电压周期模型，同步消息经由异步网络从第一（电压）站点至第二（电流）站点进行传输。第二（电流）站点接收该同步消息的时间与基于第二（电流）站点保持的电压周期的内置模型的接收消息的预期时间进行对比。预期时间和真实的接收时间之间的差值用于调整第二（电流）站点处的内置电压周期模型的定时，目的是保持两个内置电压周期模型的相互同步关系。第二站点测量第二站点处的电力线上的电流。在电力线上抽取的功率是基于电力线上所测量的电流和电力线上同步的电压周期模型来计算的。

参考图1，图示了为负载中心电力控制方案的形式的配电系统，具有干线电力供应电缆10、负载中心20、干线控制站点40、和支线测量站点60。干线电力供应电缆10包括多个导体，通常包括两相导体12和中性导体14（其可以通过称为屏蔽接地的技术处于大地或“接地”电势）。根据传统，两相导体12其上的AC电压在相位上相差180°，且每个两相导体12和中性导体14之间的电压的RMS值名义上相等。

负载中心20将来自干线电力供应电缆10的电力路由到对应的支线电路电力线28上的多个负载30。根据传统，负载中心20包括电气地部署在相位导体12和支线电路28之间的一组断路器24。一般地，每个相位导体12与对应的电力总线22连接，并且断路器24每个将对应的支线电路28互连到电力总线22。然而，一些断路器24可将两个不同的相位导体12互连以向运行在不同的AC电压的负载供应电力，例如240V AC负载。根据传统，支线电路28提供电力给各个负载30，例如HVAC单元、热水加热器等等。

参考图2，干线控制站点40可操作地连接到负载中心20以监测和/或控制负载中心20。干线控制站点40包括处理器44、电压传感器42、模拟到数字转换器（ADC）46、锁相环（PLL）48形式的相位基准发生器、异步数据网络收发器50和无线数据网络收发器58。处理器44运行软件来控制干线控制站点40的全部功能。电压传感器42感测一个相位导体12或相位导体12之间的电压，并且可以采用本领域已知的任何适合的形式。若需要，电压传感器42可以被布置为与断路器24并联，并且由不通向支线电路28的专用断路器25来保护。专用断路器25的未保护侧可能是相位导体12本身，或者可能是负载中心20内部的对应的电力总线22。根据需要，电压传感器42可以布置在干线控制站点40中或负载中心20中。电压传感器42通常输出表示对应的一个或多个相位导体12上的瞬时电压的模拟信号。ADC46用于将模拟信号转换成适合于处理器44使用的数字序列形式。所感测的电压用于驱动PLL48，其用于跟踪电压相位周期。根据需要，PLL48可以是处理器外部的专用电路或者是使用数字序列的处理器44内部的算法仿真。如下进一步讨论的，异步数据网络收发器50允许经由例如MODBUS网络的异步数据网络56在干线控制站点40和支线测量站点60之间进行数据通信（MODBUS为马萨诸塞州（美国）N.Andover地区的施耐德自动化有限公司的商标）。图1-3的异步数据网络56具有通向支线测量站点60的输出电路或线路54和输入电路或线路52（从干线控制站点40的角度看）。无线数据网络收发器58允许使用例如ZIGBEE协议（ZIGBEE为加利福尼亚州（美国）的圣拉蒙市的Zigbee Alliance公司的商标）的任何适当的无线协议在干线控制站点40和各种远程位置之间进行数据通信。

参考图3，支线测量站点60可操作地连接到支线电路28用于监测支线电路28上的电流负载。支线测量站点60包括处理器68、一个或多个电流传感器62、一个或多个ADC64、为PLL66的形式的相位基准发生器或建模器66、异步数据网络收发器70、和输入数据感测线路72。处理器68运行软件来控制支线测量站点60的全部功能。电流传感器62感测它们对应的支线电路28上的电流。这些电流传感器62可以采用本领域已知的任何适合的形式，例如电流互感器（CT）。每个电流传感器62通常输出表示所测量的电流的模拟信号。优选具有适当的抗混叠功能的适当的ADC64用于将模拟信号转换成适用于处理器68使用的数字序列形式。根据下面的进一步讨论，PLL66用于对支线电路28上的电压周期进行建模。异步数据网络收发器70允许经由异步数据网络56在干线控制站点40和支线测量站点60之间进行数据通信。从支线测量站点60的角度，对于异步数据网络56，线路54是输入线路且线路52是输出线路。输入数据感测线路72仅仅从异步数据网络收发器70的上游通向处理器68。输入数据感测线路72允许处理器68感测何时消息被输入到支线测量站点60，而不必检查输入消息的有效载荷。

如上所述，干线控制站点40监测AC电压周期。干线控制站点40使用其PLL48为一个或多个相位导体12上的时变的AC电压周期建模。如上所述，假设两个相位导体12上的电压周期的关系在相位上固定为相差180°，并且两者都可以相对于例如中线的相同基准来测量，测量可能在任一个相位导体12或它们之间进行。然后处理器44使用PLL数据来识别何时电压周期中的预定点出现。例如，处理器44可以使用PLL数据来识别何时过零点出现，尽管电压周期中的任何其他点也可以供选择地使用。关于如何识别过零点的信息，可以参考公开号为2007/0085518的美国专利申请。

当干线控制站点40需要确定支线电路28上抽取的功率时，干线控制站点40经由异步数据网络56给支线测量站点60发送定时提醒消息。在支线测量站点60应答定时提醒消息之后，干线控制站点40经由异步数据网络56给支线测量站点用60发送同步消息。同步消息由干线控制站点40传输，以使传输的开始与电压周期中的预定点保持一致。因此，使用过零点作为例子，干线控制站点40延迟同步消息的传输，直到PLL48的相位模型指示的过零点时间。此外，同步消息为定时提醒消息后干线控制站点40传输的紧接着的下一消息。同样地，在定时提醒消息之后，其他消息不被允许由干线控制站点40传输，直到同步消息被传输，除非没有支线测量站点60对定时提醒消息的应答。当出现应答失败事件时，视情况而定，过程可以重启、声明错误、或采取其他动作。

支线测量站点60可以持续地监测一个或多个支线电路28上的电流，或者以高速率对它们进行采样。为了更好地确定功率测量结果，支线电路28上的电压应该在与进行电流测量的相同时间时被知道（例如，被估计）。为实现此，支线测量站点60使用对应的PLL66来为支线电路28的电压相位周期建模。然而，因为支线测量站点60实际上不测量电压，所以电压模型可能随着时间而偏移并且变得与支线电路28上的实际电压不同步。为了解决此问题，支线测量站点60使用来自干线控制站点40的同步消息来将PLL66与由干线控制站点40测量的电压相位周期重新同步。为实现此，支线测量站点60使用输入数据感测线路72来检测定时提醒消息之后的下一个输入消息的出现——该消息一定是同步消息。输入消息的存在性由处理器68经由输入数据感测线路72来检测。因为此消息——是同步消息——在电压周期的已知点进行传输，所以处理器68“已知”何时电压周期中的此点出现，从而可以相应地调整PLL66来将PLL66与电压周期重新同步。例如，处理器68可以将同步消息的接收时间与当前保持的内置电压模型的基准点的时序进行比较，然后可以使用二者的差值（如果有的话）来相应地调整PLL66来将PLL66与电压周期重新同步。然后，使用经同步的内置电压模型提供的时序，处理器68可以将一个或多个支线电路28上的电流测量结果与PLL模型指示的、它们的电压周期中对应的点进行匹配，并且确定一个或多个支线电路28上抽取的功率。因此，虽然支线测量站点60自己不测量电压周期，然而支线测量站点60通过访问来自干线控制站点40的电压信息保持经由异步数据网络56适当地同步的电压周期的模型。

对于给定的支线电路的电力的计算可以通过分析一个周期的电压（来自上述模型）和所测量的电流的一组数据点对来实现。一个周期期间的所述数据点对的值可以乘在一起并累加起来以确定有功功率。如果电流波形明显不同于正弦曲线，这种方法或许是有用的。供选择地，如果假设电压和电流两者都是正弦曲线形式，电压和电流之间的相位差可以通过比较两个波形的预定点（例如，“上升”过零点），来确定它们的相对相位角度。然后功率能够简单地通过将RMS电压（由电压测量侧提供，或者例如120V的假定值）乘以RMS电流（源自电流测量结果）乘以相位角（源自同步数据）的余弦来确定。

注意，对PLL66的同步不取决于同步消息的内容，仅仅取决于在支线测量站点60检测的同步消息的输入存在性。同样地，同步不取决于处理同步消息的异步数据网络收发器70。因此，异步数据网络收发器70的处理延时不会对同步的精度有负面影响。而且，同步消息的时序中的任何零均值“抖动”的影响可以通过适当的PLL设计来最小化。

如上所述，干线控制站点40监测一个或多个相位导体12上的输入电力的电压。因为支线电路28上的电压周期的相位可以认为与对应的相位导体12上的电压周期的相位相同，所以对相位导体12的电压的测量被认为是对对应的一个或多个支线电路28的电压的测量。假设测量电压和测量电流的两个不同位置之间的电压周期的任何传输延时的影响可以忽略不计，如果某人考虑了电力电路和异步数据网络56上的传输之间的几乎不存在的传输延时差，甚至更是如此。

对电压和电流的物理分离和电流隔离的测量方法的使用允许不十分严格地设计电流测量设备，允许部件和电路板之间的更加紧密的间隔、更低成本的部件、以及更高效的封装。另外，在多个电流测量结果均参考于单个电压测量位置的实施方式中，也可以避免对电压测量电路的复制。

在一些实施方式中，支线测量站点60可以使用关于AC电力的频率（例如，60赫兹）、其RMS电压（例如，120V），以及电压曲线（例如，正弦曲线）的假设从而计算功率。在其他实施方式中，支线测量站点60可能接收关于来自干线控制站点40的电压周期的信息。例如，干线控制站点40可给支线测量站点60提供频率、RMS电压、和/或描述电压周期曲线的一组参数，以使支线测量站点60可以更精确地为电压周期建模。这个信息可以在专用消息中发送给支线测量站点60，由于其通常不会随时间快速变化，所以可以按照任何适当的时间表来发送。供选择地，该信息可以作为定时提醒消息的一部分来发送，从而尽可能地保持及时性。

在一些实施方式中，支线测量站点60执行计算以根据所测量的电流和电压信息来确定给定的支线电路28上抽取的功率。在其他实施方式中，干线控制站点40可以执行计算，而支线测量站点60经由异步数据网络56给干线控制站点40提供恰当的电流和相位信息。例如，支线测量站点60可以提供一组数据点，其每行具有对应于给定的支线电路28的该支线电路28上的单一的电流周期的多个测量结果的电流和相位角度的数据对，并且不同的行对应于不同的支线电路28。该组数据可以作为普通数据经由异步数据网络56从支线测量站点60传输到干线控制站点40。

如上讨论一直围绕如下内容：干线控制站点40作为异步数据网络56的主站点并测量电压，而支线测量站点60作为异步数据网络56中的从站点并测量电流。然而，在一些实施方式中，电流侧可以为主站点而电压侧可以为从站点。如果这样，则同步过程可以按照主站点（电流侧）向从站点（电压侧）发送请求来进行。该请求告知从站点响应应该携带同步信息。然后从站点等待电压周期中的预定点并开始传输同步于电压周期中的预定点的应答消息。如上所述，主站点经由其输入数据感测线路72检测应答响应的存在性。

在一些实施方式中，支线测量站点60通过以高速率采样可以跟踪一个或多个支线电路28上的电流，并且使用电流中的一般周期性的变化作为振荡器来代替专用PLL66。而且，在一些实施方式中，干线控制站点40除了提供电压基准之外也可以测量电路上的电流并计算该电路的功率，但仍然与支线测量站点60共享电压信息，以与为其他电路测量的电流一起使用。

在如上的讨论中，一直假设有一个支线测量站点60。然而，在一些实施方式中，在异步数据网络56上可能有多个支线测量站点60，所有都基于来自单一干线控制站点40的电压/同步数据来为电压周期建模。如果干线控制站点40为同步数据网络56上的“主”站点，则认为这种布置最奏效。

如上的讨论使用了MODBUS网络作为异步数据网络56的一个例子。应该理解的是，异步网络56能够可选择地根据任何适当的异步网络协议来运行。而且，上面的示例性描述假设输入数据感测线路72搭接于线路54。这种布置在所谓的四线MODBUS布置中良好地工作，其中每个线路52、54包括一对导线。然而，关于所谓的两线MODBUS异步网络56的类似的布置可具有搭接于线路52的输入数据感测线路72，因为线路52可以同时为支线测量站点60的输入线路和输出线路。

如上的讨论一般围绕如下内容：支线测量站点60通过例如PLL66的相位基准发生器对电压周期建模。这种方法被认为是有优势的。然而，用于对电压周期建模的其他方法可以选择地和/或附加地进行使用。例如，支线测量站点60可以使用表格代替PLL66对电压周期建模。该表格可以含有基于关于电压周期的假设在同步消息接收之前确定的电压的值。例如，假设电压的RMS是120伏特且为60Hz，并且假设想要对其在一个周期内进行128个采样，则代表该周期（例如，对于60Hz周期，相差130.2微秒）中的128点处的电压的值的固定表格能够被预计算出来。如果假设电压周期中的预定点为过零点，则第一个值会是零，而下一个值是130.2微秒之后的电压（例如，5.89伏特），以此类推。在输入数据感测线路72上检测到接收同步消息后开始130.2微秒，那么支线测量站点60能够以130.2微秒为时间间隔进行127次电流测量，将每个后续电流测量结果乘以表格中对应的电压条目，将结果累加，并且除以时间间隔的数量（例如，128）来计算功率。注意，该方案利用了如下事实：电压在过零点（与同步消息的接收一致）处为零；因此，第一个电流测量结果可被跳过，因为其将乘以零。因此，对应于电压周期的电压的值的表格，其具有在接收同步消息之前确定的各个值，对其的使用被认为是对电压周期建模。同样地，使基于表格的模型与基于由接收的同步消息建立的基准时间的电压周期一致，以这样的方式来使用该表格的值应该被认为是基于基准时间对模型进行了同步。应该注意的是，基于表格的方法在实现方面相比于基于PLL的方法可能不够灵活。

在另一种基于表格的方法中，支线测量站点60可以使用PLL66来调整电流采样间隔以匹配线路频率。例如，处理器68可以基于PLL66计算当前实际的线路频率。然后处理器68可以调整电流采样之间的时序，以使电压表格值更精确地反映线路电压。例如，如果频率为60.5Hz而不是60.0Hz，则处理器68能够将采样间隔调整到129.1微秒。同样地，如果频率为59.5Hz，则处理器68能够将定时间隔调整到131.3微秒。如上所述，那么可以使用电压值的预定义的表格，其值更加适当地代表在那个频率上的电压正弦曲线的电压值。

在一些实施方式中，干线控制站点40对每个消息的传输可以同步于电压周期的预定点。例如，干线控制站点40可以被编程为在异步网络56上保持关于任何消息的传输，以使消息的传输与电压周期中的预定点一致。在这种情况下，干线控制站点40发送的每个消息都是同步消息。

各个实施方式的各个方面可以在各个实施方式中或在其任何组合中分别找到。而且，上面提到的任何专利和专利公开通过其整体引用均合并到本文中。

本发明可以以其他特定的方式而非本文中前述的方式来实现，而不会偏离本发明的范围和本质特性。因此，无论从哪方面而言，本发明的具体实现将被认为是示例性的且不是限制性的，并且在所附的权利要求的含义和等价范围内的所有变化应该囊括在本文中。

Claims (20)

1.一种测量功率的方法，包括：

通过第一位置处的第一站点测量电力线上的具有AC电压周期的AC电压；

使同步消息在所述电力线的AC电压周期中的预定时间经由将所述第一站点和第二站点互连起来的异步网络从所述第一站点传输到所述第二站点；所述第二站点与第二位置相关，该第二位置与所述第一位置物理上隔开；

在所述第二站点处检测所述同步消息的到达并基于其建立周期基准时间；所述周期基准时间指示所述电力线上的电压周期的相位；

通过所述第二站点测量所述第二位置处的所述电力线上的电流；

基于在所述电力线上测量的电流和所述周期基准时间计算所述电力线上抽取的功率。

2.如权利要求1所述的方法：

其中所述第二站点具有所述电力线上的电压周期的模型；

所述方法还包括将所述第二站点的电压周期的模型基于所述周期基准时间与所述电压周期同步；

其中计算所述电力线上抽取的功率包括基于在所述电力线上测量的电流和所述电力线上的电压周期的同步模型来计算所述电力线上抽取的功率。

3.如权利要求2所述的方法，其中同步所述第二站点的模型包括调整所述第二站点的锁相环。

4.如权利要求2所述的方法：

还包括在使所述同步消息被传输之前，从所述第一站点将与所述电力线上的电压周期相关的多个电压周期参数传输到所述第二站点；

还包括基于所述多个电压周期参数产生所述第二站点的所述电力线上的时变的电压周期的模型。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述第二站点的所述电压周期到所述电压周期的模型包括在所述第二站点处检测到所述同步消息的到达之前确定的值的表格。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一站点是所述异步网络上的主站点且所述第二站点是所述异步网络上的从站点。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：

在发送所述同步消息之前，经所述异步网络将定时提醒消息从所述第一站点发送到所述第二站点；

其中所述同步消息是所述异步网络上的来自所述第一站点的在所述定时提醒消息之后的下一个消息。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述AC电压周期中的所述预定时间是所述电力线上的电压的过零点。

9.如权利要求1所述的方法，还包括周期性地重复下述步骤：

使异步消息被传输；

建立周期基准时间；以及

基于所述电力线上测量的电流和所述周期基准时间计算所述电力线上抽取的功率。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述电力线是第一电力线，并且所述方法还包括：

通过所述第二站点测量与所述第一位置分开的第三位置处的第二电力线上的电流；

在接收到所述同步消息之后，基于在所述第二电力线上测量的电流和所述周期基准时间计算所述第二电力线上抽取的功率。

11.如权利要求1所述的方法，其中所述异步网络根据MODBUS协议运行。

12.一种测量功率的方法，包括：

在第二站点处接收异步网络上的来自第一站点的同步消息；所述同步消息的开始与在第一位置处测量的电力线上的规律变化的电压周期中的预定点同步；

基于在所述第二站点处检测到所述同步消息的到达建立基准时间；

通过所述第二站点在物理上与所述第一位置隔开的、所述电力线上的第二位置处测量所述电力线上的电流；

通过所述第二站点基于所述基准时间确定在电流测量进行时的电压；

基于所测量的电流和所确定的电压计算所述电力线上抽取的第一功率。

13.如权利要求12所述的方法：

还包括在所述第二站点处产生所述电力线上的时变的电压周期的本地模型；

还包括基于所述基准时间将所述第二站点的、所述电力线上的电压周期的模型与所述电力线的电压周期同步；

其中计算所述第一功率包括基于所测量的电流和所述第二站点的、所述电力线上的电压周期的同步模型来计算所述电力线上抽取的所述第一功率。

14.如权利要求12所述的方法：

还包括在接收所述同步消息之前，所述第一站点经由所述异步网络将定时提醒消息发送到所述第二站点；

其中所述同步消息是所述异步网络上的、来自所述第一站点的、在所述定时提醒消息之后的下一个消息。

15.如权利要求12所述的方法，其中，所述电力线是第一电力线，并且所述方法还包括：

通过所述第二站点测量第二电力线上的电流；

通过所述第二站点基于所述基准时间确定进行所述第二电力线上的电流测量时的电压；

在接收到所述同步消息之后，基于在所述第二电力线上测量的电流和所确定的电压计算所述第二电力线上抽取的功率。

16.一种测量功率的方法，包括：

通过第一控制器监测AC电力线上的第一位置处的电压；所述控制器经由异步数据通信网络与电流监测器进行通信；所述电流监测器可操作以测量不同于所述第一位置的第二位置处的所述电力线上的电流；

经由所述异步网络将来自所述控制器的定时提醒消息发送到所述电流监测器；

发送所述提醒消息之后，将同步消息从所述控制器的传输与所述电力线的规律变化的电压周期中的预定点同步；所述同步消息为从所述控制器经由所述异步网络在所述定时提醒消息之后传输的下一个消息；

基于在所述电流监测器处检测到所述同步消息的到达来在所述电流监测器处建立基准时间；

通过所述电流监测器测量所述电力线上的电流；

基于所述基准时间确定对应于进行电流测量的时间的所述电力线的电压；

基于所测量的电流和所确定的电压确定所述电力线上抽取的功率。

17.如权利要求16所述的方法，其中所述电力线是第一电力线，并且所述方法还包括：在接收到随后的同步消息之前，基于所述基准时间计算第二电力线上抽取的功率。

18.一种用于测量电力线上抽取的功率的装置，所述装置包括：

第一站点，所述第一站点具有电压传感器，该电压传感器可操作以测量第一位置处的电力线上的AC电压，所述AC电压具有规律变化的电压周期；

第二站点，所述第二站点通过异步数据网络互连到所述第一站点；所述第二站点具有电流传感器，该电流传感器可操作以测量物理上与所述第一位置间隔开的第二位置处的所述电力线上的电流；所述第二站点具有所述电力线上的电压周期的模型；

所述第一站点适于将通过所述异步网络发送同步消息到所述第二站点与在所述第一位置处测量的电压周期中的预定点同步；

所述第二站点适于：

基于在所述第二站点处检测到所述同步消息的到达建立基准时

间；

基于所述基准时间同步所述电压周期的模型；

测量所述第二位置处的所述电力线上的电流；

基于所述同步模型确定在进行电流测量时的电压；

基于所测量的电流和所确定的电压计算所述电力线上抽取的第一功率。

19.如权利要求18所述的装置，其中所述第一站点是所述异步网络上的主站点且所述第二站点是所述异步网络上的从站点。

20.如权利要求18所述的装置：

其中所述第二站点包括多个电流传感器；

其中所述第二站点适于基于来自对应的电流传感器的测量结果和所述同步模型来测量多条电力线上抽取的功率。

Images