CN105717356A - 电学量监测装置和方法、配电板监测系统、电箱和变电站 - Google Patents

Abstract

一种用于监测来自与电导体(34，36，38；42A，44A，46A，……，42N，44N，46N)中流动的交变电流相关的电压和电弧强度之中的电学量的电子装置(60；62A，……，62N)，包括：被配置为测量电学量的至少一个值的测量模块(66；76A，……，76N)、无线收发器(70；80A，……，80N)、以及与无线收发器链接的发送模块(105；128A，……，128N)。该监测装置还包括计算模块(106；124A，……，124N)，其被配置为作为所述电学量的至少一个测量值的函数计算用于监测电学量的至少一个参数，每个监测参数从电学量的角相位和电学量的模中选择，该发送模块(105；128A，……，128N)被配置为将包含至少一个计算的监测参数的数据消息(M1；M2A，……，M2N)发送给另一个电子装置。

Description

电学量监测装置和方法、配电板监测系统、电箱和变电站

技术领域

本发明涉及一种用于监测来自与在电导体中流动的交变电流有关的电压和强度中的电学量(electricalquantity)的电子装置，交变电流包括至少一相。

监测装置包括被配置为测量电学量的至少一值的测量模块、无线收发器和与无线收发器相连的发送模块。

本发明还涉及一种用于监测包含了至少一个初级输出电导体和至少一个次级输出电导体的配电板的电子系统，每一个次级输出电导体和相应的初级输出电导体电连接。

监测系统包括这种监测装置，即用于监测每个初级输出电导体的电压的第一电子，和用于监测每个次级电导体中流过的交变电流的强度的至少一个第二电子。

本发明还涉及一种电箱(electricalenclosure)，其包括包含输出电导体的配电板和这种监测系统。

本发明还涉及一种将呈现第一交变电压的电流变换为呈现第二交变电压的电流的变电站(substation)，这种变电站包括这样的电箱以及输入配电板，输入配电板包含被设计为与电网相连的至少一个输入电导体，输入导体呈现第一交变电压，电箱的配电板形成输出配电板，输出配电板中相应的输出导体呈现第二交变电压。变电站还包含连接于输入配电板和输出配电板之间的电力变压器，变压器被设计为将呈现第一交变电压的电流转换为呈现第二交变电压的电流。

本发明还涉及一种用于监测来自与在电导体中流动的交变电流有关的电压和强度中的电学量的方法。

背景技术

上面所谈及的类型的监测系统可以从文献WO2013/017663A1中被知晓。这个监测系统尤其能够实现测量在连接于初级导体的次级导体中流动的电流的电能，次级导体对应于输出配电板的输出导体并且呈现与初级导体基本相同的电压。初级模块形成监测初级导体电压的装置，每个次级模块形成监测在相应的次级导体中流动的电流的强度。

初级模块定期测量初级导体的电压，然后定期发送包含有同步数据以及所述电压的测量值的第一消息。每个次级模块接着使用接收到的同步数据进行同步；与初级模块同步地测量在相应的次级导体中流动的电流的强度；之后使用测量的强度值和包含在第一消息中的电压值计算所述次级导体中流动的电流的能量。之后，每个次级模块依据次级模块之间的分配的令牌机制将第二消息发送至集中模块，第二消息包含相应的次级模块的标识符和由次级模块计算的能量(例如以不同的能量度量值的形式)。

然而，强度的测量以及之后的能量的计算，都要相对高的电能消耗，这对这类监测系统造成一定的操作限制，由于每个次级模块从环绕相应的次级导体设置的环状线圈自我供电，则更是如此。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于监测电导体中流动的交变电流的电压和相应的强度的装置，和一种包括这样装置的监测系统，其能够矫正上述问题。

为此，本发明的主题是一种上述类型的电子监测装置，其中监测装置还包括：计算模块，其被配置为计算监测电学量的至少一个参数作为所述电学量的至少一个测量值的函数，每个监测参数可以从电学量的角相位和电学量的模中选择：发送模块，其被配置为将包含至少一个计算的监测参数的数据消息发送给另一个电子装置。

依据本发明其它有利的方面，单独考虑或依据所有技术上的可能结合，电子监测装置包含一个或多个下述特征：

-计算模块被配置为：根据以下等式，针对索引i的所述或每个相位，计算电学量的角相位：

其中，ReX_i，j，k，ImX_i，j，k表示电学量的傅里叶级数分解的实部和虚部系数，

i是相应相的索引，

j是傅里叶级数分解的谐波阶数，基波的阶数等于1，和

k是测量电学量(X)的值期间的电压周期P_voltage的索引；

-计算模块被配置为：根据下式，针对索引i的所述或每个相，计算电学量的模：

$\left|\right|X_{i,j,k}\left|\right|=\sqrt{\frac{{\left({\mathrm{ReX}}_{i,j,k}\right)}^2+{(\mathrm{Im}-X_{i,j,k})}^2}{2}}$

其中，ReX_i，j，k，ImX_i，j，k表示电学量傅里叶级数分解的实部和虚部系数，

i是相应相的索引，

j是傅里叶级数分解的谐波阶数，基波的阶数等于1，和

k是测量电学量(X)的值期间的电压周期P_voltage的索引；以及

-该装置还包括根据采样周期采样测量的电学量的值的模块。

本发明的主题还是一种用于监测配电板的电子系统，该配电板包含至少一个初级输出电导体和至少一个次级输出电导体，所述或每个次级输出电导体与相应的初级输出电导体电连接，相应的输出电导体呈现交变电压，该系统包含：

-用于监测每个初级输出电导体的电压的第一电子装置；

-用于监测每个次级电导体中流动的交变电流的强度的至少一个第二电子装置；

其中每个电子监测装置如上定义。

依据本发明的其它有利方面，单独考虑或依据所有技术上的可能结合，电子监测系统包括一个或多个以下特征：

-第一监测装置的测量模块被配置为还测量电压的频率，由该第一监测装置的发送模块发送的消息还包含该频率的测量值；

-每个第二监测装置还包括：用于依据采样周期采样所测量的强度的值的模块、和用于接收由第一监测装置的发送模块发送的消息的模块，该接收模块连接于无线收发器，其中采样周期的值是电压的频率的测量值的函数，该频率的测量值包含在从第一监测装置的发送模块接收的最后的消息中；

-该系统还包括集中电子装置，被配置为接收由第一监测装置和每个第二监测装置发送的数据消息，该集中电子装置还被配置为根据第一监测装置和每个第二监测装置计算的监测参数，计算每个次级电导体中流动的交变电流的电能，这些计算的监测参数包含在接收的数据消息中；和

-第一监测装置还包括用于接收每个第二监测装置的发送模块所发送的消息，第一监测装置的计算模块还被配置为根据由它和由每个第二监测装置所计算的监测参数，计算每个次级电导体中流动的交变电流的电能，由每个第二监测装置所计算的监测参数包含在所述接收模块所接收的数据消息中。

本发明的主题还是一种电箱，包括：

-配电板，其包括至少一个初级输出电导体和至少一个次级输出电导体，该或每个次级输出电导体与相应的初级输出电导体电连接，相应的输出电导体中流动的电流呈现交变电压，和

-用于监测该配电板的系统，

其中监测系统如上定义。

本发明的主题还是一种用于将呈现第一交变电压的电流变换为呈现第二交变电压的电流的变电站，其包括：如上定义的电箱；输入配电板，该输入配电板包括被设计为与电网相连的至少一个输入电导体，该输入电导体呈现第一交变电压，电箱的配电板构成输出配电板，在该输出配电板中相应的输出配电板呈现第二交变电压；以及连接在输入配电板和输出配电板之间的电力变压器，该变压器被设计为将呈现第一交变电压的电流变换为呈现第二交变电压的电流。

本发明的主题还是一种用于监测来自与在电导体中流动的交变电流有关的电压和强度中的电学量的方法，交变电流包括至少一个相，

该方法通过电子监测装置实施，包括以下步骤：

-a)测量电学量的至少一个值，

-c)发送数据消息到另一个电子装置，

其中该方法在步骤a)之后和在步骤c)之前，还包含以下步骤：

b)作为所述电学量的至少一个测量值的函数计算用于监测电学量的至少一个参数，每个监测参数从电学量的角相位和电学量的模中选择，发送的数据消息包含至少一个计算的监测参数。

附图说明

当阅读仅仅通过非限制性的例子给出和参考附图所作的如下描述时，本发明的这些特征和优点将表现出来，在附图中：

-图1是包括第一配电板、经由变压器与第一配电板连接的第二配电板以及用于监测第二配电板的系统的变电站的示意图，

-图2是依据第一实施例的图1的监测系统的示意图，该监测系统包括监测电压的第一装置、监测强度的多个第二装置、和集中装置，

-图3是图2的第二装置的示意图，

-图4是由图2的第一装置所实现的依据本发明的监测方法的步骤的流程图，

-图5是图2和图3的第二装置所实现的相同监测方法的步骤的流程图，

-图6是由图2的集中装置所实现的相同监测方法的步骤的流程图，

-图7是表示第一消息的发送和接收瞬时的时序图，该第一消息由第一装置发送给第二装置，

-图8是表示确定电压和相应的强度的傅里叶级数分解系数的时间周期、以及准备第一消息、发送第一消息和计算电能的时刻的时序图，和

-图9是依据本发明第二实施例的与图2相似的图。

具体实施方式

在下面的描述中，表达“基本等于”是指正或负10％之内的相等关系，优选是在正或负5％内。

在图1中，与电网12连接的变电站10包括还被称为输入配电板的第一配电板14、还被称为输出配电板的第二配电板16、连接在第一配电板与第二配电板之间的电力变压器18、和监测第二配电板的系统20。

作为一个变形，未示出的电箱包括第二配电板16和监测系统20。换句话说，电箱包括变电站10的与变电器18和第一配电板14分开的元件，第二配电板16例如可以使用低电压直接供电。

变电站10被设计为将网络12输送的并呈现第一交变电压的电流变换成呈现第二交变电压的电流。

电网12是诸如三相网络那样的交变网络。电网12例如是中压网络，即，电压大于1000伏且小于50000伏的网络。那么，第一三相电压是中压。可替代地，电网12是高压网络，即，电压大于50000伏的网络。

第一配电板14包括多个输入端22，每个输入端22包含第一24A、24B，第二26A、26B，和第三28A、28B输入导体。每个第一、第二、和第三输入导体24A，24B，26A，26B，28A，28B经由各自输入电路断路器32与电网连接。在相应输入导体24A、24B、26A、26B、28A、28B中流动的三相电流呈现第一三相电压。

第二配电板16包括第一34、第二36、第三38和第四39初级导体和多(N)个输出端40A、40B、...、40N，即，第一输出端40A、第二输出端40B、...、第N输出端40N，每个输出端40A、40B、...、40N被设计为输送三相电压。

每个输出端40A、40B、...、40N是低压输出端，即，电压小于1000伏的输出端。那么，第二三相电压是低压。可替代地，每个输出端40A、40B、...、40N是中压输出端，即，电压大于1000伏且小于50000伏的输出端。

第一输出端40A包含第一42A、第二44A、第三46A和第四48A次级导体以及三个输出电路断路器50。第一、第二和第三次级导体42A、42B、42C经由相应的输出电路断路器50分别与第一、第二和第三初级导体34、36、38连接。第四次级导体48A直接与第四初级导体39连接。

初级输出导体34、36、38和相应的次级输出导体42A、44A、46A呈现基本相同的电压，即，分别对应于第二三相电压的三个相的第一电压U1、第二电压U2、和第三电压U3。

其它输出端40B、...、40N与上述的第一输出端40A相同，并且包含相同的元件，每次用有关元件的参考标记的相应字母B、...、N取代字母A。

电力变压器18被设计为将来自电网的呈现第一交变电压的电流变换成输送给第二配电板16且呈现第二交变电压的电流。电力变压器18包括与第一配电板14连接的初级绕组52和与第二配电板16连接的次级绕组54。

监测系统20被配置为监测第二配电板16，特别是计算在该或每个次级输出导体42A、44A、46A、42B、44B、46B、...、42N、44N、46N中流动的电流的电能。

可以在图2中看到的监测系统20包括用于监测每个初级输出电导体34，36，38的电压U1，U2，U3的第一电子装置60、用于监测每个次级电导体42A，...，46N中流动的交变电流的强度I1A，...，I3N的多(N)个第二电子装置62A，62B，...，62N、以及集中电子装置64。

第一装置60包括测量相应初级导体34、36、38中流动的电流的电压的模块66，以及信息处理单元68。第一装置60还包含无线收发器70、无线天线72，以及用于测量模块、信息处理单元和无线收发器的供电模块74。

对于第一42A、第二44A和第三46A次级导体的每一个，具有参考标记62A的第二装置包括用于相应次级导体42A、44A、46A中流动的电流的强度的传感器76A。第二装置62A包含信息处理单元78A、无线收发器80A，和无线天线82A。第二装置62A也包括用于信息处理单元和无线收发器的供电单元84A。第二装置62A被也称为标识符的唯一号码标识。

其它第二装置62B、...、62N与上述的第二装置62A相同，并包含相同元件，每次用有关元件的标号的相应字母B、...、N取代字母A。其它第二装置62B、...、62N的每一个也具有唯一标识符。

集中装置64包含信息处理单元86、数据库88和人机界面90。集中装置64包含无线收发器92、无线天线94和用于信息处理单元、数据库、人机界面和无线收发器的供电模块96。

测量模块66被设计为测量流过第一初级导体34的相的第一电压U1、流过第二初级导体36的相的第二电压U2、和流过第三初级导体38的相的第三电压U3。测量模块66还被设计为测量流过初级导体34、36、38的三相电压的频率F。

信息处理单元68包括处理器98、以及适合用于存储用于获取由测量模块66所测量的电压U1、U2、U3的值的第一软件102和用于在采样周期P_sample下采样测量的电压U1、U2、U3值的第一软件103的存储器100。测量电压U1、U2、U3的样本分别使用U1_k，m，U2_k，m，U3_k，m表示，其中k是与采样相关联的预先规定时长的采样窗的索引，m是在1-N_sample之间变化的采样索引，N_sample是表示在采样窗内的电压样本的数量的整数。N_sample比如可以等于36。

采样窗例如可被选择等于电压周期P_voltage，即，等于测量模块66所测量的电压频率F的倒数。在每个发送周期P_transmission上作为在倒数第二个(penultimate)发送周期P_transmission期间由测量模块66所测量并且由第一获取软件102获取的电压频率值F的函数重新计算采样窗。利用在倒数第二个发送周期期间所测量的电压频率值F为第一装置60计算采样窗的事实使得可以使用相同的电压频率值F为第一装置60和每个第二装置62A，......，62N计算采样窗。

存储器100适于存储第一软件104，用于确定所测量的每个电压的样本U1_k，m，U2_k，m，U3_k，m的多个变换系数，直至阶数J的值大于或等于1，优选地大于或等于5，更优选地等于15。传统上，阶数等于1时对应于变换的基波。

依据香农定理(Shannon’stheorem)，J的值必须小于或等于(N_sample/2)-1。J的值优选地被选择等于(N_sample/2)-3。在上面描述的示例性实施例中，N_sample等于36，那么，依据上述表达式，J的值等于15。

存储器100适于存储第一软件105，用于将第一主要消息M1发送给每个第二装置62A、...、62N以及将第一附加消息M’1发送给集中装置64。两个连续的主要消息M1和两个连续的附加消息M’1的发送时刻通过发送周期P_transmission分开。每个发送周期P_transmission优选是预先规定的值，例如等于1秒。

每个发送周期P_transmission对应多个电压周期P_voltage，电压周期P_voltage等于交变电压U1，U2，U3的频率F的倒数。“倍数”优选是大于等于2的整数，那么发送周期P_transmission对应电压周期P_voltage的整数倍数。

作为一个变形，倍数是严格大于1的实数。基于该变形，进行所测量的强度的样本的值的平滑以考虑倍数的此非整数值。

存储器100适于存储第一计算软件106，其被配置为计算用于监测电压U1，U2，U3的至少一个参数作为所述电压U1，U2，U3的至少一个测量值的函数，优选地，作为在给定发送周期P_transmission期间所述电压U1，U2，U3的一些测量值的函数。每个监测参数从电压U1，U2，U3的角相位和电压U1，U2，U3的模中选择。第一计算软件106优选地被配置为计算电压U1，U2，U3的角相位和电压U1，U2，U3的模两者。

在下面的描述中，假定采样窗优选等于电压周期，每个电压周期也使用索引k进行标记。

存储器100适于存储将单个令牌相继分配给第二装置62A、...、62N的软件108。

当被处理器98执行时，第一获取软件102，第一采样软件103，第一确定软件104，第一发送软件105，第一计算软件106和相应的分配的令牌的分配软件108形成用于获取测量的电压U1，U2，U3值的第一模块，用于对测量的电压U1，U2，U3值采样的第一模块，用于确定样本的变换系数的第一模块，用于发送第一消息M1，M’1的第一模块，用于计算至少一个电压监测参数的第一模块，和相应的分配的令牌的分配模块。

作为一个变形，第一获取模块102，第一采样模块103，第一确定模块104，第一发送模块105，第一计算模块106和分配的令牌的分配模块108以可编程逻辑组件的形式或甚至是专用集成电路的形式来产生。

变换例如是傅里叶变换，第一确定软件104被设计为计算每个测量电压Ui的样本Ui_k，m的傅里叶级数分解的实部ReU_i，j，k和虚部ImU_i，j，k系数，其中i是相应相的索引，例如分别等于1，2和3，j是傅里叶级数分解的阶数，j在1至J之间，J等于所述分解的阶数数量，k是对应的电压周期P_voltage的索引，k在1至K之间，K等于在发送周期P_transmission期间电压周期P_voltage的数量。在图8的例子中，K使用Ftr表示，K的值依赖于电压频率F。在示例性实施例中，发送周期P_transmission等于1秒，电压周期P_voltage基本等于20ms，从而K基本等于50。

作为一变形，变换可以是拉普拉斯变换。

无线收发器70遵循基于IEEE-802.15.4标准的ZigBee通信协议。可替代地，无线收发器70遵循IEEE-802.15.1标准或IEEE-802.15.2标准，或甚至是IEEE-802-11标准，或甚至是任何其它专有的无线电协议。

无线天线72适配于将无线信号发送给第二装置的天线82A、...、82N和集中装置的天线94，并且也接收来自所述天线82A、...、82N、94的无线电信号。换句话说，第一装置60通过相应无线链路与第二装置62A、...、62N的每一个以及集中装置64连接。

供电模块74被设计为从流过初级导体34、36、38的三相电压对测量模块66、信息处理单元68和无线收发器70供电。

第二装置62A的每个强度传感器76A被设计为从在第一次级输出导体42A中流动的第一强度I1A、在第二次级输出导体44A中流动的第二强度I2A、和在第三次级输出导体46A中流动的第三强度I3A中测量各自强度。

每个强度传感器76A，也被称为电流传感器，如图3中所示，包括围绕相应次级输出导体42A、44A、46A配置的第一环状线圈110A、和围绕第一线圈安排的第一绕组112A。通过相应次级输出导体的电流的循环被设计为产生与第一绕组112A中的电流的强度成比例的感生电流。第一环形线圈110A是罗戈夫斯基(Rogowski)线圈。第一环形线圈110A优选是裂环(splittoroid)，以便有助于其围绕相应导体布置。

可以在图2中看到的信息处理单元78A包括数据处理器114A和与数据处理器关联的存储器116A。存储器116A被设计为存储用于获取由每个电流传感器76A测量的各自强度的值的第二软件118A、使用采样周期P_sample对测量的第一，第二和第三强度I1A，I2A，I3A的值进行采样的第二软件119A，和用于接收第一消息M1的软件120A。

测量的第一、第二和第三强度I1A，I2A，I3A的样本分别使用I1A_k，m，I2A_k，m，I3A_k，m表示，其中k是与采样相关联的预先规定的时长的采样窗的索引，m是在1至N_sample之间变化的样本索引，N_sample是整数，表示在采样窗内的电压样本的数量。

采样窗例如被选择为等于电压周期P_voltage，即，等于电压频率F的倒数，该频率的值包含在所接收的每个第一主要消息M1中。在每个发送周期P_transmission上作为包含于在之前的发送周期P_transmission期间最后接收的第一主要消息M1中的电压频率值F(即，在倒数第二个发送周期期间由第一装置的测量模块60所测量的电压频率值F)的函数重新计算采样窗。

存储器116A适于存储第二软件121A，用于确定采样I1A_k，m，I2A_k，m，I3A_k，m的多个变换系数，直至阶数J。该变换例如是傅里叶变换，第二确定软件121A被设计为计算每个测量强度IiA的样本IiA_k，m的傅里叶级数分解的实部ReI_iA，j，k和虚部ImI_iA，j，k系数，其中i是相应相的索引，j是傅里叶级数分解的阶数，j在1至J之间，J等于所述分解的阶数数量，k是对应的电压周期P_voltage的索引，k在1至K之间。

作为一变形，该变换是拉普拉斯变换。

存储器116A适于存储用于使测量的强度I1A，I2A，I3A的采样相对于测量电压U1，U2，U3的采样同步的软件122A。通常，索引k等于1的电压周期对应于通过第一装置60发送并相应地由每个第二装置62A，......，62N接收第一消息M1的时间周期，索引k等于2的电压周期对应于在其开始执行电压和强度采样的同步的时间周期。

存储器116A适于存储第二计算软件124A，其被配置为计算用于监测第一，第二，第三强度I1A，I2A，I3A的至少一个参数作为所述强度I1A，I2A，I3A的至少一个测量值的函数，优选作为在给定发送期间P_transmission所述强度I1A，I2A，I3A的某些测量值的函数。每个监测参数从第一，第二和第三强度I1A，I2A，I3A的角相位和第一，第二和第三强度I1A，I2A，I3A的模中选择。第二计算软件124A优选地被配置为计算所述强度I1A，I2A，I3A的角相位和所述强度I1A，I2A，I3A的模两者。

存储器116A适于存储用于向集中装置64发送第二消息M2A的第二软件128A。

当被处理器114A执行时，第二获取软件118A，第二采样软件119A，接收软件120A，第二确定软件121A，同步软件122A，第二计算软件124A和相应的第二发送软件128A形成用于获取测量强度的值的第二模块，用于采样测量强度的值的第二模块，用于接收第一主要消息M1的模块，用于确定样本的变换系数的第二模块，用于将测量的强度I1A，I2A，I3A的采样相对于测量的电压U1，U2，U3的采样同步的模块，用于计算用于监测强度的至少一个参数的第二模块，和相应地用于发送第二消息M2A的第二模块。

作为一个变形，第二获取模块118A，第二采样模块119A，接收模块120A，第二确定模块121A，同步模块122A，第二计算模块124A和第二发送模块128A以可编程逻辑组件的形式或甚至是专用集成电路的形式来产生。

无线收发器80A具有与无线收发器70相同的类型。

具有与无线天线72相同的类型的无线天线82A，适配于接收来自第一装置的天线72和来自集中装置的天线94的无线信号，并且将无线信号发送给天线72、94。

可以在图3中看到的供电模块84A被设计为向信息处理单元78A和无线收发器80A供电。对于第一42A、第二44A和第三46A次级导体的每一个，供电模块84A包括围绕相应次级导体42A、44A、46A安排的第二环状线圈130A、和围绕第二环状线圈安排的第二绕组132A。相应次级导体42A、44A、46A中的电流的流动被设计为在第二绕组132A中产生感生电流。

供电模块84A包括与每个第二绕组132A连接并被设计为将预定电压输送给信息处理单元78A和无线收发器80A的转换器134A。每个第二环状线圈130A是铁芯环状线圈。每个第二环状线圈130A优选的是裂环(splittoroid)，以便有助于其围绕相应导体布置。

换句话说，第二装置62A是经由包含第二环状线圈130A的供电模块84A自供电的，该第二环状线圈130A适配于从相应次级导体42A、44A、46A中的电流的流动收获磁能。

其它第二装置62B、...、62N的元件与上述的第一个第二装置62A的元件相同，并且其包括相同的子元件，每次用有关子元件的参考标记的相应字母B、...、N取代字母A。

可以在图2中看到的集中装置的信息处理单元86包括数据处理器136、和与处理器关联的存储器138。存储器138适于存储用于接收第一附加消息M’1和第二消息M2A、...、M2N的软件140，用于将包含在接收的消息M’1、M2A、...、M2N中的信息存储在数据库88中的软件142。存储器138被设计为存储用于处理所述接收的信息的软件144、用于显示数据的软件146、和用于将数据发送给未示出的远程服务器的软件148。处理软件144显著地被配置为从由第一监测装置60和由每个第二监测装置62A，......，62N计算的监测参数中计算每个次级电导体42A，......，46N中流动的交变电流的电能E_i，这些计算的监测参数包含在所接收的数据消息M’1、M2A、...、M2N中。

当由处理器136执行时，接收软件140，存储软件142，处理软件144，显示软件146和相应的发送软件148形成用于接收第一附加消息M’1和第二消息M2A、...、M2N的模块、和用于将包含在接收的消息M’1、M2A、...、M2N中的信息存储在数据库88中的模块、用于处理所述接收的信息的模块，用于显示数据的模块、和用于将数据发送给远程服务器的模块。

作为一变形，接收模块140，存储模块142，处理模块144，显示模块146和发送模块148可以以可编程逻辑组件的形式或甚至是专用集成电路的形式来产生。

人机界面90包含未示出的显示屏和键盘。

无线收发器92具有与无线收发器70、80A、...、80N相同的类型。

具有与无线天线72、82A、...、82N相同的类型的无线天线94被设计为接收来自第一装置的天线72和来自第二装置的天线82A、...、82N的无线信号，以及将无线信号发送给所述天线72、82A、...、82N。

现在将使用图4、图5和图6说明监测系统20的操作，图4、图5和图6示出了分别通过第一装置60、第二装置62A、...、62N和集中装置64实现的监测方法的步骤的流程图。

如图4所示，在第一步骤200中，第一装置60被初始化，之后，在下一步骤205中，经由测量模块60和第一获取软件102测量流过初级导体34、36、38的三相电压的频率F。三相电压的频率F例如基本上等于50Hz。

为了优化能量测量的精度，定期对电压的周期P_voltage进行测量，优选地在每个发送周期P_transmission上，以便考虑到其随时间的变化。

在下一个步骤208中，由第一采样软件103作为三相电压的频率值F的函数计算采样窗。换句话说，在知晓采样周期P_sample和频率F的乘积等于一预先规定的常数的情况下，从频率值F中计算采样周期P_sample。

更具体地，采样周期P_sample遵循下列等式：

$P_{sample}\×F=\frac{1}{N_{sample}}\mathrm{......}\left(1\right)$

或甚至：

$P_{sample}=\frac{P_{voltage}}{N_{sample}}\mathrm{......}\left(2\right)$

在所描述的示例性实施例中，N_sample等于36，那么，对于电压的每个周期P_sample，采样窗包括36个电压样本。三相电压的周期P_voltage等于网络的周期，即在欧洲大约是20ms，以及在美国大约是16.66ms。依据上述等式(2)，电压周期P_voltage对应于采样周期P_sample的倍数.

然后，第一装置60在步骤210中使用它的测量模块66和它的第一获取软件102测量第一、第二和第三电压U1、U2、U3。之后，依据步骤208中计算的采样周期P_sample，第一采样软件103采样电压U1、U2、U3的测量值。

在步骤220中，第一装置60通过使用它的第一确定软件104确定每个测量的电压U1、U2、U3的样本Ui_k，m的傅里叶级数分解的实部ReU_i，j，k和虚部ImU_i，j，k的系数来压缩电压U1、U2、U3的测量值，这使得可以限制经由第一装置60与集中装置64之间的无线链路发送的数据的量。

傅里叶级数分解的ReU_i，j，k，ImU_i，j，k系数，例如，通过对测量值的样本进行相关运算获得。更具体地，标注为ReU_i，l，k的基波的实部系数是电压信号Ui的样本Ui_k，m与等于三相电压的频率F的频率的余弦之间的、在等于三相电压的周期P_voltage的时段上的相关，其中Ui表示相的电压，i等于1、2或3。标注为ImU_i，l，k的基波的虚部系数是电压信号Ui的样本Ui_k，m与等于频率F的频率的正弦之间的、在等于周期P_voltage的时段上的相关。

标注为ReU_i，j，k(j在2与J之间)的阶数j的谐波的实部系数是电压信号Ui的样本Ui_k，m与等于j乘以频率F的频率的余弦之间的、在等于周期P_voltage的时段上的相关。标注为ImU_i，j，k的阶数j谐波的虚部系数是电压信号Ui的样本Ui_k，m与等于j乘以频率F的频率的正弦之间的、在等于周期P_voltage的时段上的相关。

换句话说，系数ReU_i，j，k和ImU_i，j，k遵循下列等式，j在1至J之间：

${\mathrm{ReU}}_{i,j,k}=\underset{m=1}{\overset{N_{sample}}{\Σ}}{\mathrm{Ui}}_{k,m}\×\cos (2\×\mathrm{\π}\×F_{voltage}\×j\×m\×T)\mathrm{......}\left(3\right)$

$\mathrm{Im}{U}_{i,j,k}=\underset{m=1}{\overset{N_{sample}}{\Σ}}{\mathrm{Ui}}_{k,m}\×\sin (2\×\mathrm{\π}\×F_{voltage}\×j\×m\×T)\mathrm{......}\left(4\right)$

其中T表示采样周期，也标注为P_sample。

作为变形，系数ReU_i，j，k和ImU_i，j，k可以通过快速傅里叶变换(也被称之为FFT)来获得。

之后，第一确定软件104为基波和2到J的谐波计算三个电压U1、U2、U3的傅里叶级数分解的复系数ReU_i，j，k和ImU_i，j，k。

之后，第一计算软件106计算监测参数，例如电压的角相位，使用下列等式获得：

其中，是相索引为i、谐波阶数为j、电压周期P_voltage索引为k所对应的电压的角相位。

ReU_i，j，k，ImU_i，j，k表示相索引为i、谐波阶数为j、电压周期P_voltage索引为k所对应的电压的傅里叶级数分解的实部和虚部系数。

电压的角相位优选只对于索引1的第一电压周期P_voltage来计算。

电压的角相位优选只对于阶数j分别等于1、3、5的谐波来计算。

此外，第一计算软件106使用下式计算电压的模：

$\left|\right|U_{i,j,k}\left|\right|=\sqrt{\frac{{\left({\mathrm{ReU}}_{i,j,k}\right)}^2+{\left({\mathrm{ImU}}_{i,j,k}\right)}^2}{2}}\mathrm{......}\left(6\right)$

其中，从数学意义上，||U_i，j，k||是相索引为i、谐波阶数为j、电压周期P_voltage索引为k所对应的电压的模。

ReU_i，j，k，ImU_i，j，k表示相索引为i、谐波阶数为j、电压周期P_voltage索引为k所对应的电压的傅里叶级数分解的实部和虚部系数。

优选为索引在1至K_max，U之间的每一个电压周期P_voltage计算电压的模||U_i，j，k||，例如，K_max，U可以等于K-1。

优选为阶数j分别等于1到J之间的每个奇数的谐波计算电压的模||U_i，j，k||。

最后，在步骤230中，第一装置60使用它的发送软件105将第一主要消息M1发送给第二装置62A、...、62N的每一个和将第一附加消息M’1发送给集中装置64。

在步骤230中，第一装置60还启动等于参考时段Df的第一计时器，从发送第一消息M1的开始时刻起计数，该时刻也被称为第一消息M1的发送提示(transmissioncue)Te。当该第一计时器超时时，第一装置60开始对三个电压U1，U2，U3的测量值采样，也就是说，采样开始时刻Tm等于发送开始时刻Te加上参考时段Df。由第二装置62A对三个强度I1A，I2A，I3A的测量值进行采样也将在该采样开始时刻Tm开始，这将在下文中关于同步步骤320更加详细地描述。

参考时段Df具有预定值，比如基本上等于6ms。参考时段Df的值被第一装置60和第二装置62A知晓，并且其被选择为大于发送和接收第一消息M1所必要的时段。在所描述的示例性实施例中，在初始化步骤200之前，参考时段Df的值被存储在第一装置的存储器100以及第二装置62A的存储器116A中。

第一主要消息M1和第一附加消息M’1各自都包含头字段(也称为前置码)、SFD(帧定界符起始)字段、PHR(物理头)字段、数据字段和CRC(循环冗余检验)字段。前置码具有4个字节的大小，SFD和PHR字段的每一个具有一个字节的大小，数据字段具有标注成n个字节的可变大小，以及CRC字段具有2个字节的大小。在图7的示例性实施例中，第一消息M1由头字段、SFD字段、PHR字段、数据字段和CRC字段构成。

第一主要消息M1的数据字段包含步骤205中所测量的频率值F、在接收到第一消息M1之后被授权将其第二消息发送给集中装置64的第二装置的标识符、以及在参考时段Df发生修改的情况下参考时段Df的值。使用单个令牌分配软件108来确定被授权发送其测量信息的第二装置的标识符，包含在第一主要消息M1中的装置的标识符使得可以指定已经分配了单个令牌的第二装置。

第一附加消息M’1的数据字段典型地包含之前在步骤220中确定的监测参数||U_i，j，k||。

在发送了第一消息M1、M’1之后，第一装置60返回到步骤205，以便再次测量频率F，然后是在初级导体34、36、38中流动的三相电压的相的电压U1、U2、U3。

现在，将针对具有参考标记62A的第二装置描述通过第二装置62A、...、62N实现的计算方法的可在图5中看到的步骤。

在步骤300中，第二装置62A被初始化，并且使用它的接收软件120A打开接收第一消息M1的滑动窗口。接收窗口是第二装置62A随时间滑动的持续时间为几十毫秒的窗口。

在步骤310期间，一旦接收到第一消息M1，第二装置62A检测SFD字段的接收时刻Tr，SFD字段的接收导致第二装置62A的无线接收器触发中断，如图7中所表示的。

在下一个步骤315中，第二采样软件119A作为包含在所接收的第一消息M1中的频率F的函数计算采样窗。该步骤与之前描述的步骤208相似，采样周期P_sample遵循上述的等式(1)和(2)。

在每次接收到第一消息M1时，由第二采样软件119A使用包含在第一消息M1中的电压频率值F重新计算电压周期P_voltage。

然后，作为由第一装置的测量模块60在倒数第二个发送周期P_transmission中测量的电压频率值F的函数计算采样窗。为了对强度和电压的采样使用相同的采样窗，在步骤208中第一装置60所考虑的频率值F优选是由测量模块60所测量的倒数第二个值。

之后，第二装置62A进行与第一装置60进行时间同步的步骤320。对接收时刻Tr的检测使得可以使用同步软件122A计算三个强度I1A，I2A，I3A的测量值的采样开始时刻Tm。采样开始时刻Tm实质上等于接收时刻Tr加上同步时段Dm，同步时段Dm等于参考时段Df减去无线电发送时段Dr，如图7中所表示的。无线电发送时段Dr是依赖于无线收发器70和无线收发器80A的值。无线电发送时段Dr对应于发送开始时刻Te和接收时刻Tr之间的时段。

无线电发送时段Dr例如基本上等于0.6ms，其被第二装置62A知晓。在描述的示例性实施例中，在步骤300之前，无线电发送时段Dr的值被存储在第二装置62A的存储器116A中。

之后，第二装置62A从接收时刻Tr使用同步软件122A启动等于同步时段Dm的第二计时器，同步时段Dm的值通过从参考时段值Df的值中减去无线电发送时段值Dr的值而计算，无线电发送时段Dr的值和参考时段Df的值被存储在前述的存储器116A中。

第一装置60在步骤230中也已经启动了等于参考时段Df的第一计时器，使得，当在步骤230和步骤320中启动的第一和第二计时器超时时(即在采样开始时刻Tm处)，第一装置60和第二装置62A将同时开始采样测量的电压值和相应的测量的强度值。

通常，对应于第一消息M1的发送的电压周期是索引k等于1时的周期。当第一消息M1在索引k等于1时的电压周期期间也已被接收时，则紧接着同步的采样开始时刻对应索引k等于2的电压周期的开始。

在步骤320中，同步软件122A在第一消息M1的接收时刻初始化旨在被递增到与第一消息的发送周期P_transmission相对应的值的计数器。第二装置62A然后在比下一个第一消息M1的预期接收早大约1毫秒时自动返回到接收步骤310。

若第一消息M1没有被第二装置62A检测到，接收窗再次被关闭，并且不执行同步。然而，为下一个可能的消息M1上的新同步尝试递增计数器。

然后在步骤330中，第二装置62A经由它的电流传感器76A以及它的第二获取软件118A测量第一、第二和第三强度I1A、I2A、I3A的每一个。

之后，第二采样软件119A采样三个强度I1A、I2A、I3A的测量值，采样开始时刻Tm已在前一个步骤320中被计算，以便保证强度传感器76A与电压测量单元66的时间同步。

第二确定软件121A然后在步骤340中压缩强度I1A、I2A、I3A的测量值。第二确定软件121A，例如，使用与针对步骤220所描述的计算电压的傅里叶级数分解的复系数ReU_i，j，k和ImU_i，j，k相似的方式来计算三个相的每个测量强度I1A、I2A、I3A的样本IiA_k，m的傅里叶级数分解的实部ReI_iA，j，k和虚部ImI_iA，j，k系数。

基波的实部系数(也被标注为ReI_iA，l，k)因此是强度IiA的信号的样本与等于三相电压的频率F的频率的余弦之间的、在等于三相电压的周期P_voltage的时段上的相关，其中IiA表示相号i的强度，i等于1、2或3。基波的虚部系数(也被标注为ImI_iA，l，k)是强度IiA的信号的样本与等于频率F的频率的正弦之间的、在等于周期P_voltage的时段上的相关。

j在2与J之间的阶数j的谐波的实部系数(标注为ReI_iA，j，k)是强度IiA的信号的样本与等于频率F的j倍的频率的余弦之间的、在等于周期P_voltage的时段上的相关。j在2与J之间的阶数j的谐波的虚部系数(标注为ImI_iA，j，k)是强度IiA的信号的样本与等于频率F的j倍的频率的正弦之间的、在等于周期P_voltage的时段上的相关。

从而系数ReI_iA，j，k和ImI_iA，j，k遵循下述等式：

${\mathrm{ReI}}_{iA,j,k}=\underset{m=1}{\overset{N_{sample}}{\Σ}}{\mathrm{IiA}}_{k,m}\×\cos (2\×\mathrm{\π}\×F_{voltage}\×j\×m\×T)\mathrm{......}\left(8\right)$

$\mathrm{Im}{I}_{iA,j,k}=\underset{m=1}{\overset{N_{sample}}{\Σ}}{\mathrm{IiA}}_{k,m}\×\sin (2\×\mathrm{\π}\×F_{voltage}\×j\×m\×T)\mathrm{......}\left(9\right)$

之后，第二计算软件124A在步骤340期间计算监测参数，例如使用下述等式计算强度的角相位：

其中，是相索引为i、谐波阶数为j、电压周期P_voltage索引为k所对应的强度I_A的角相位。

ReI_iA，j，k，ImI_iA，j，k表示相索引为i、谐波阶数为j、电压周期P_voltage索引为k所对应的强度I_A(也就是说，谐波阶数为j、电压周期P_voltage索引为k的强度IiA)的傅里叶级数分解的实部和虚部系数。

优选只针对索引为1的第一电压周期P_voltage计算强度I_A的角相位

优选只针对谐波阶数j分别等于1、3、5的谐波计算强度I_A的角相位

此外，第二计算软件124A使用下式计算强度的模：

$\left|\right|I_{iA,j,k}\left|\right|=\sqrt{\frac{{\left({\mathrm{ReI}}_{iA,j,k}\right)}^2+{\left({\mathrm{ImI}}_{iA,j,k}\right)}^2}{2}}\mathrm{......}\left(11\right)$

其中，从数学意义上，||I_iA，j，k||是相索引为i、谐波阶数为j、电压周期P_voltage索引为k的强度I_A的模。

ReI_iA，j，k，ImI_iA，j，k表示相索引为i、谐波阶数为j、电压周期P_voltage索引为k的强度I_A的傅里叶级数分解的实部和虚部系数。

优选为索引k在1和K_max，I之间的电压周期P_voltage计算电压的模||U_i，j，k||，例如，K_max，I等于10。

优选为阶数j分别等于1到J之间的每个奇数值的谐波计算电压的模||U_i，j，k||。

此外，可选地，第二计算软件124A使用下述等式针对索引为i的相和索引为k的电压周期P_voltage，在所有考虑的谐波(谐波阶数j在1到J之间的谐波)上计算强度的均值Irms_i，k：

${\mathrm{Irms}}_{i,k}=\sqrt{\underset{j=1}{\overset{J}{\Σ}}\left|\right|I_{iA,j,k}|{|}^2}\mathrm{.....}\left(12\right)$

之后，在步骤350中，第二装置62A生成它的第二消息M2A。第二消息M2A包含第二装置62A的标识符，先前在步骤340中确定的所有强度监测参数||I_iA，j，k||，适用的情况下还包括强度平均值Irms_i，k。

如果假定第二装置62A的标识符包含在以前接收的第一消息M1中，第二装置62A然后在步骤360中使用它的发送软件128A发送它的第二消息M2A。否则，第二装置62A直接返回到接收第一消息M1的步骤310，并当第一消息M1包含其标识符，继而该标识符指示已经对向其分配了单个令牌，以便授权它发送其第二消息M2A时，发送其第二消息M2A。

在已经将令牌分配给第二装置62A的情况下在发送步骤360之后，或者在步骤340之后，若计数器已经达到与发送周期P_transmission相对应的值，第二装置62A返回到接收步骤310，或者否则返回到测量步骤330。

通过其它第二装置62B、...、62N实现的计算方法的步骤与上面针对具有参考标记62A的第二装置62A描述的步骤300至360相同，而且也通过使用第一消息M1执行的时间同步，使得在所有第二装置62A、...、62N之间同时进行这些步骤。

在发送步骤360中，所有第二装置62A、...、62N中仅被授权发送其第二消息的第二装置是其标识符包含于在前一个接收步骤310中接收的第一消息M1中的第二装置。分配软件108按照递增次序确定包含在第一消息M1中的标识符，以便将单个令牌相继指定给第二装置62A、...、62N。换句话说，每个第二装置62A、...、62N每N秒发送一次其各自的第二消息M2A、...、M2N。

如图6所示，在步骤400中，集中装置64使用其接收软件140接收来自第一装置60的第一附加消息M’1和来自按照分配令牌机制授权发送的第二装置的第二消息，例如，消息M2A。

在步骤410中，集中装置64接着经由其存储软件142将接收的并包含在第一消息M’1和第二消息M2A中的值存储在它的数据库88中。此外，处理软件144对存储的数据加上时间戳。

处理软件144随后根据之前从第一装置60通过第一附加消息M’1和第二消息M2A接收的所有计算的监测参数为三个相中的每个计算有功能量(activeengergy)E_active1，E_active2，E_active3。计算有功能量E_active，1，E_active，2，E_active，3的周期等于第一消息de发送周期P_transmission，例如1s。此外，处理软件144接着也根据所有计算的监测参数，为三个相中每个计算无功能量(reactiveenergy)E_reactive，1，E_reactive，2，E_reactive，3，以及甚至表观电能E_apparent，1，E_apparent，2，E_apparent，3。

继而处理软件144形成用于根据所有计算的监测参数为三个相中的每个计算电能的软件。

为了计算这些能量，处理软件144依据以下等式通过使用计算的角相位来计算电流和电压之间的相位差而开始：

其中是相索引为i、谐波阶数为j、电压周期P_voltage索引为k的电流和电压之间的相位差。

基于上述，优选仅针对索引k为1的第一电压周期P_voltage计算电流和电压之间的相位差

优选只针对阶数分别等于1、3和5的谐波计算电流和电压之间的相位差

假设在步骤340中之前未计算强度的平均值Irms_i，k，则处理软件144在这个步骤420中使用上述等式(12)计算它。

之后，处理软件144使用以下等式针对索引为i的相和阶数为j的谐波在所有考虑的电压周期P_voltage(也就是说，索引k在1-K_max，I之间的电压周期P_voltage)上计算强度的平均值Im_iA，j：

${\mathrm{Im}}_{iA,j}=\frac{\underset{k=1}{\overset{K_{\max ,I}}{\Σ}}\left|\right|I_{iA,j,k}\left|\right|}{K_{\max ,I}}\mathrm{......}\left(14\right)$

之后，处理软件144使用以下等式针对索引为i的相和阶数为j的谐波在所有考虑的电压周期P_voltage(也就是说，索引k在1-K_max，U之间的电压周期P_voltage)上计算电压的平均值Um_i，j：

${\mathrm{Um}}_{i,j}=\frac{\underset{k=1}{\overset{K_{\max ,U}}{\Σ}}\left|\right|U_{i,j,k}\left|\right|}{K_{\max ,U}}\mathrm{......}\left(15\right)$

之后，处理软件144使用以下等式为i等于1，2或3的每个相号i，和为阶数j分别等于1，3和5的每个谐波，计算有用功率(activepower)P_i，j：

处理软件144还使用以下等式为i等于1，2或3的每个相号i，和为阶数j分别等于1，3和5的每个谐波，计算无用功率(reactivepower)Q_i，j：

处理软件144还使用以下等式为i等于1，2或3的每个相号i，和为阶数j分别等于1，3和5的每个谐波，计算表观功率(apparentpower)S_ij：

S_i，j＝Um_i，j×Im_iA，j......(18)

索引i的每个相的有功E_active，i、无功E_reactive，i和表观E_apparent，i能量最后使用下列等式计算：

E_active，i＝(P_i，1+P_i，3+P_i，5)×P_transmission......(19)

E_reactive，i＝(Q_i，1+Q_i，3+Q_i，5)×P_transmission......(20)

E_apparent，i＝(S_i，1+S_i，3+S_i，5)×P_transmission......(21)

有功E_active，i，无功E_reactive，i，和表观E_apparent，i能量的计算可以在两个消息M1接收之间的发送周期P_transmission期间的任何时刻执行，计算所必需的信息包含在之前接收的第一附加消息M’1和第二消息M2A中，假定与考虑的电压和强度相关的值对应于之前的发送周期P_transmission。在图8的例子中，有功E_active，i，无功E_reactive，i，和表观E_apparent，i能量的计算基本上在发送周期的中点执行。

然后，在步骤430中，经由显示软件146将监测系统20测量和计算的量，特别是索引i在1至3之间的每个相的有功E_active，i，无功E_reactive，i，和表观E_apparent，i能量，显示在集中装置的人机界面90的屏幕上。这些量以数值的形式和/或以曲线的形式被显示。

最终在步骤440中集中装置64使用它的发送软件148将这些测量和计算的量发送给未示出的远程服务器。远程服务器被设计为对每个计算系统20执行测量和计算的量的集中管理。

在步骤440结束时，集中装置64返回到步骤400，以便接收来自第一装置的下一个第一附加消息M’1和来自按照分配令牌机制授权下一次发送的第二装置的第二消息，例如，消息M2A。

依据本发明的监测系统20使得可以直接在给定发送周期段P_transmission上并作为由第一装置60和相应的第二装置62A计算的所有监测参数||U_i，j，k||以及相应的||I_iA，j，k||的函数计算有功E_active，i，无功E_reactive，i，和表观E_apparent，i能量。监测系统20还使得可以减少通过消息M1，M’1，M2A，......，M2N发送的数据量，且还减少自供电的第二监测装置62A执行的计算。实质上，第二监测装置62A仅计算强度监测参数||I_iA，j，k||，之后由集中装置64执行有功E_active，i，无功E_reactive，i，和表观E_apparent，i能量的计算。

因此，依据本发明的监测系统20对于不同装置60，62A、...、62N，64之间的无线链接是较少带宽密集，同时对于自供电的装置，即第二监测装置62A、...、62N，还较少能量密集。

依据本发明的监测系统20还使得可以通过将每个电流传感器76A相对于电压测量模块66进行时间同步，获取三相电流的三个相的有功E_active，i，无功E_reactive，i，和表观E_apparent，i能量的非常准确的测量值。

时间同步是非常精确的，利用无线收发器70、80A、...、80N、92和信息处理单元68、78A、...、78N、86的当前技术，测量的同步偏差大约在正或负400纳秒的量级。

所有装置60、62A、...、62N、64经由它们各自的无线收发器70、82A、...、80N、92，通过无线链路连接在一起，这使得可以有助于在变电站10中安装监测系统20。

使用确定软件104、124A、...、124N压缩有关测量的电压和强度的数据以及不同装置60，62A、...、62N，64之间的数据发送量的降低还使得可以降低监测系统20对加扰类型的无线电干扰或电磁兼容性干扰(也称为EMC干扰)的敏感性。

依据图9所示的第二实施例，第一装置60与集中装置64组合在同一个共同装置160中，这特别使得所述共同装置160中可以只用单个无线收发器70来代替第一装置和集中装置中的两个无线收发器70，92。

依据该第二实施例，共同装置160包括用于测量在相应的初级导体34，36，38中流动的电流的电压的模块66和信息处理单元68。第一装置60包括无线收发器70、无线天线72、以及用于测量模块、信息处理单元和无线收发器的供电模块74。

依据该第二实施例，第一装置的存储器100适于存储第一获取软件102、第一采样软件103、第一确定软件104、第一发送软件105、第一计算软件106、分配的令牌分配软件108。存储器100还适于存储接收软件140、存储软件142、处理软件144、显示软件146和发送软件148。

依据该第二实施例，本领域技术人员将显然理解，第一发送软件105被配置为只发送第一主要消息M1给每个第二装置62A、...、62N，依据该第二实施例，不发送第一附加消息。相似地，接收软件140被配置为只接收第二消息M2A，......，M2N。

作为第二实施例的变形，本领域技术人员将注意到，第一计算软件106和处理软件144形成单个计算软件，其被配置为计算电压监测参数，并之后，作为之前计算的电压监测参数以及包含在接收的相应第二消息M2A，......，M2N中的强度监测参数的函数计算能量的值。

第二实施例的操作与之前关于附图4-6的流程图所描述的第一实施例的操作相似，不再描述。图4和6的流程图通过共同装置160来实施。

第二实施例的优点包括之前描述的第一实施例的优点。依据第二实施例的监测系统还使得可以提供更加简化和廉价并具有更低的特定电能消耗的系统。

Claims (12)

1.一种电子装置(60；62A，......，62N)，用于监测来自与电导体(34，36，38；42A，44A，46A，...，42N，44N，46N)中流动的交变电流相关的电压(U1，U2，U3)和强度(I1A，...，I3N)之中的电学量(X)，所述交变电流包括至少一个相，所述装置包括：

-测量模块(66；76A，......，76N)，被配置为测量所述电学量(X)的至少一值，

-无线收发器(70；80A，......，80N)，

-与所述无线收发器(70；80A，......，80N)链接的发送模块(105；128A，......，128N)，

其特征在于还包含：

-计算模块(106；124A，......，124N)，被配置为作为所述电学量的至少一个测量值的函数计算用于监测所述电学量(X)的至少一个参数 每个监测参数从所述电学量的角相位和所述电学量的模(||X_i，j，k||)中选择，

所述发送模块(105；128A，......，128N)被配置为将包含至少一个计算的监测参数的数据消息(M1；M2A，......，M2N)发送给另一个电子装置。

2.根据据权利要求1的装置(60；62A，......，62N)，其中所述计算模块(106；124A，......，124N)被配置为针对索引i的所述或每个相依据下述等式计算所述电学量(X)的角相位

其中，ReX_i，j，k，ImX_i，j，k表示所述电学量(X)的傅里叶级数分解的实部系数和虚部系数，

i是相应相的索引，

j是傅里叶级数分解的谐波阶数，基波的阶数等于1，以及

k是测量所述电学量(X)的值的电压周期P_voltage的索引。

3.根据权利要求1或2的装置(60；62A，......，62N)，其中所述计算模块(106；124A，......，124N)被配置为针对索引i的所述或每个相依据以下等式计算所述电学量(X)的模(||X_i，j，k||)：

$\left|\right|X_{i,j,k}\left|\right|=\sqrt{\frac{{\left(\mathrm{Re}{X}_{i,j,k}\right)}^2+{\left(\mathrm{Im}{X}_{i,j,k}\right)}^2}{2}}$

其中，ReX_i，j，k，ImX_i，j，k表示所述电学量(X)的傅里叶级数分解的实部系数和虚部系数，

i是相应相的索引，

j是傅里叶级数分解的谐波阶数，基波的阶数等于1，和

k是测量所述电学量(X)的值的电压周期P_voltage的索引。

4.根据前述任一权利要求的装置(60；62A，......，62N)，其中所述装置(60；62A，......，62N；160)还包括用于依据采样周期(P_sample)对所测量的电学量(X)的值进行采样的模块(103；119A，......，119N)。

5.一种用于监测配电板(16)的电子系统(20)，所述配电板(16)包括至少一个初级输出电导体(34，36，38)和至少一个次级输出电导体(42A，......，46N)，所述或每个次级输出电导体(42A，......，46N)与相应的初级输出电导体(34，36，38)电连接，相应的输出电导体(34，42A，42B，......，38，46A，46B，......，46N)呈现交变电压，所述系统包含：

-第一电子装置(60；160)，用于监测每个初级输出电导体(34，36，38)的电压(U1，U2，U3)，

-至少一个第二电子装置(62A，......，62N)，用于监测每个次级输出电导体(42A，......，46N)中流动的交变电流的强度(I1A，......，I3N)，

其特征在于至少一个电子监测装置(60；62A，......，62N)符合前述权利要求的任何一个。

6.根据权利要求5的系统(20)，其中所述第一监测装置的测量模块(66)被配置为还测量所述电压的频率(F)，并且由所述第一监测装置的发送模块(105)发送的消息(M1)还包含所述频率(F)的测量值。

7.根据权利要求6的系统(20)，其中每个第二监测装置(62A，......，62N)还包括用于依据采样周期(P_sample)对所述测量的强度(I1A，......，I3N)的值进行采样的模块(119A，......，119N)、以及用于接收由所述第一监测装置的发送模块(105)发送的消息(M1)的模块，所述接收模块与所述无线收发器(80A，......，80N)链接，并且

其中，所述采样周期(P_sample)的值是包含在从所述第一监测装置(60)的发送模块(105)接收的最后的消息(M1)中的所述电压的频率(F)的测量值的函数。

8.根据权利要求5到7中任何一项的系统(20)，其中所述系统(20)还包括集中电子装置(64)，其被配置为接收由所述第一监测装置(60)和由每个第二监测装置(62A，......，62N)发送的数据消息(M’1，M2A，......，M2N)，

所述集中电子装置(64)还被配置为根据所述第一监测装置(60)和每个第二监测装置(62A，......，62N)计算的监测参数，计算每个次级电导体(42A，......，46N)中流动的交变电流的电能量(E_active，i，E_reactive，i，E_apparent，i)，这些计算的监测参数包含在所接收的数据消息(M’1，M2A，......，M2N)中。

9.根据权利要求5到7中任何一项的系统(20)，其中所述第一监测装置(60)还包括用于接收由每个第二监测装置(62A，......，62N)的发送模块(128A，......，128N)发送的消息(M2A，......，M2N)的模块，

所述第一监测装置(60)的计算模块还被配置为根据由其和由每个第二监测装置(62A，......，62N)所计算的监测参数，计算每个次级电导体(42A，......，46N)中流动的交变电流的电能量(E_active，i，E_reactive，i，E_apparent，i)，由每个第二监测装置(62A，......，62N)所计算的监测参数包含在由所述接收模块接收的数据消息(M2A，......，M2N)中。

10.一种电箱，包括：

-配电板(16)，包括至少一个初级输出电导体(34，36，38)和至少一个次级输出电导体(42A，......，46N)，所述或每个次级输出电导体(42A，......，46N)与相应的初级输出电导体(34；36；38)电连接，相应的输出导体(34，42A，42B，......，38，46A，46B，......，46N)呈现交变电压，和

-用于监测所述配电板(16)的系统(20)，

其特征在于，所述监测系统(20)符合权利要求5到9的任何一项。

11.一种用于将呈现第一交变电压的电强度转换为呈现第二交变电压的电强度的变电站(10)，其特征在于，它包括：

依据权利要求10的电箱，

输入配电板(14)，包括被设计为与电网(12)连接的至少一个输入电导体(24A，26A，28A，24B，26B，28B)，所述输入导体呈现所述第一交变电压，所述电箱的配电板(16)形成输出配电板，在所述输出配电板中，相应的输出导体(34，42A，42B，......，38，46A，46B，......，46N)呈现所述第二交变电压，以及

电力变压器(18)，连接在所述输入配电板(14)和所述输出配电板(16)之间，所述变压器(18)被设计为将呈现所述第一交变电压的强度变换为呈现所述第二交变电压的强度。

12.一种用于监测与来自电导体(34，36，38；42A，44A，46A，......，42N，44N，46N)中流动的交变电流相关的电压(U1，U2，U3)和强度(I1A，...，I3N)之中的电学量(X)的方法，所述交变电流包括至少一个相，

所述方法通过电子监测装置(60；62A，......，62N)实施，并包括以下步骤：

-a)测量(210；330)所述电学量(X)的至少一个值，

-c)发送(230；350)数据消息(M1；M2A，......，M2N)到另一个电子装置(62A，......，62N；60；64)，

其特征在于其在步骤a)之后、步骤c)之前还包含以下步骤：

b)作为所述电学量(X)的至少一个测量值的函数计算(220；340)用于监测所述电学量(X)的至少一个参数每个监测参数从所述电学量(X)的角相位和所述电学量(X)的模(||X_i，j，k||)中选择，

所发送的数据消息(M1；M2A，......，M2N)包含至少一个计算的监测参数。