CN110007137A - 一种融合多种终端监测功能的智能电能表 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种融合多种终端监测功能的智能电能表，包括AD芯片、硬件测频模块、时钟脉冲模块、基础算法组件、算法应用组件，所述算法应用组件与所述基础算法组件相连，所述基础算法组件分别与所述AD芯片、所述硬件测频模块、所述时钟脉冲模块相连。本发明的有益效果是：1.本发明通过将多功能融合智能监测终端划分为基础算法、算法应用两个独立的组件，将核心的基础算法与灵活多变的算法应用分离开来，确保核心计算不受复杂应用功能的影响；2.通过规范化设计两个组件之间的交互接口，并在基础算法组件增加专用存储器以及数据缓存，确保算法应用组件在软件升级、或短暂软件失效后能够恢复，数据不丢失。

Description

一种融合多种终端监测功能的智能电能表

技术领域

本发明涉及电能表领域，尤其涉及一种融合多种终端监测功能的智能电能表。

背景技术

随着智能电网的发展，电网规模的逐步扩大，为了更精准快速的监测电网的运行状态，对电网设备进行精细化运维管理，对故障及时诊断隔离并实时预警，各类新型监测终端不断开发并应用到电网的各个部门和环节。电网公司调度、运检和营销等多个部门均在电网中广泛布点了满足不同要求的监测终端、智能仪表，如输电线路在线监测装置、电能质量监测终端、配电监测终端(DTU、FTU、TTU)、故障指示器以及用于构建用电采集系统的智能电表等。

上述各种监测终端的建设为提高电网智能运维管理水平、提高电网可靠性创造了条件。但是，随着各类监测终端的不断增加，不同监测终端在功能上存在不同程度的重叠和冗余，间接造成了电网投资浪费；不同终端在内部设计、精度等的差异，导致监测分析的数据多源，监测量、采样率和数据时长不统一，给下一步大数据分析造成困扰；同时，考虑到投资成本因素，一些高级应用功能，例如电能质量监测、故障诊断等，难以在电网各节点全面铺开，导致这些高级应用功能无法真正体现其价值。

针对上述情况，目前已有部分研究提出两种或多种监测终端、仪表集成的方案，例如具备电能质量监测功能的智能电能表，智能配电台区一体化终端等。这些技术方案解决了部分问题，但带来如下几种新问题：

1)部分集成功能涵盖不全。典型如具备电能质量监测功能的智能电能表，其在方案上仍大多采用计量芯片方式，只具备谐波分析等少数电能质量分析功能，也无法满足电能质量相关标准认证要求；

2)集成后破坏了原有领域产品特性。典型如在智能电能表中融合其它监测功能后，由于功能的复杂性，造成电能表整体可靠性下降，计量数据的可信度降低，影响到电能表作为法制计量器具的基本特性；

3)集成后的可扩展问题。融合多种功能的目的，是要体现不同领域数据综合的优势，并结合不同应用场景进行定制化开发。为此，融合后的装置应具备良好的可扩展性，并能够灵活升级。

发明内容

本发明提供了一种融合多种终端监测功能的智能电能表，包括AD芯片、硬件测频模块、时钟脉冲模块、基础算法组件、算法应用组件，所述算法应用组件与所述基础算法组件相连，所述基础算法组件分别与所述AD芯片、所述硬件测频模块、所述时钟脉冲模块相连。

作为本发明的进一步改进，所述基础算法组件包括频率跟踪模块、时钟同步模块、AD采样模块、采样缓存模块、电能计量模块、电能质量模块、波形记录模块、基础算法组件交互接口，所述AD采样模块分别与所述频率跟踪模块、所述时钟同步模块相连，所述采样缓存模块一端与所述AD采样模块相连，所述采样缓存模块另一端分别与所述电能计量模块、所述电能质量模块、所述波形记录模块相连，所述基础算法组件交互接口一端分别与所述电能计量模块、所述电能质量模块、所述波形记录模块相连，所述基础算法组件交互接口另一端与所述算法应用组件相连；

频率跟踪模块：所述频率跟踪模块负责实时采集系统频率，并将采集得到的频率实时更新到所述AD采样模块；

时钟同步模块：所述时钟同步模块通过外部对时及内部RTC守时实时更新当前时标，并将采集得到的时标实时更新到所述AD采样模块；

AD采样模块：所述AD采样模块根据当前频率控制所述AD芯片同步采样；

采样缓存模块：接收AD采样模块传输的采样数据，采样缓存模块内的采样数据包括10周波原始采样值及对应的系统频率、时标；

当AD采样模块累计完成一定周波采样后，刷新采样缓存模块内的采样数据；

电能计量模块：所述电能计量模块根据算法配置值选用全波或基波算法，并利用精度校准参数对电能值进行校准，计算结果通过基础算法组件交互接口传递给算法应用组件；

电能质量模块：所述电能质量模块首先基于半波采样数据计算电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡等稳态量，并分析是否发生电压暂升、暂降、短时中断等暂态事件，以及电压瞬变事件，然后每一定周波对电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡半波有效值进行均方根运算得到所需周波值，并利用所需周波采样数据计算谐波、间谐波稳态数据，上述计算结果通过基础算法组件交互接口传递给算法应用组件；

波形记录模块：所述波形记录模块通过基础算法组件交互接口将采样缓存数据直接传递给算法应用组件，用于触发故障录波及利用原始采样数据进行其它扩展算法运算；

基础算法组件交互接口：所述基础算法组件交互接口将电能计量模块、电能质量模块、波形记录模块的计算结果传递给算法应用组件；还负责从算法应用组件获取计算用参数，在初始化期间更新给电能计量、电能质量模块，同时还完成电能计量数据存储功能。

作为本发明的进一步改进，所述算法应用组件包括算法应用组件交互接口、计量数据处理模块、电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块、参数管理模块、计量通信模块、终端通信模块，所述算法应用组件交互接口一端分别与所述计量数据处理模块、电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块、参数管理模块相连，所述算法应用组件交互接口另一端与所述基础算法组件交互接口相连，所述计量通信模块与所述计量数据处理模块相连，所述终端通信模块分别与所述电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块相连；

算法应用组件交互接口：所述算法应用组件交互接口与所述基础算法组件进行数据交互，将获得的数据提供给本组件各计算模块使用；

计量数据处理模块：所述计量数据处理模块对从算法应用组件交互接口获得的计量数据进行进一步处理，利用数据对应时标进行分时计费、结算转存、需量计算、定时冻结处理；

电能质量数据处理模块：电能质量数据处理模块对从算法应用组件交互接口获得的电能质量数据进行进一步处理，对稳态数据进一步计算，并统计计算得到平均、最大、最小概率值，同时对暂态、瞬态事件进行分析，通过事件时标对稳态数据进行标记，并截取原始录波数据生成对应的故障录波；

接地故障诊断处理模块：接地故障诊断处理模块利用获取的带时标的原始录波数据，采用暂态分量法提取暂态特征，识别是否发生单相接地故障，并记录故障事件及其波形；

其它扩展数据处理模块：其它扩展数据处理模块用于自定义扩展新功能，基于组件交互接口获得的数据实现其它应用功能，该功能的运行不影响现有模块；

参数管理模块：参数管理模块统一管理、存储算法应用组件所需参数，并通过算法应用组件交互接口将参数分配给各计算模块使用；

计量通信模块：计量通信模块集中处理计量数据处理模块输出的计量数据，并通过外部计量接口与计费采集系统相连；

终端通信模块：终端通信模块汇集电能质量数据处理、接地故障诊断处理、其它扩展数据处理模块数据内容，并通过外部终端接口与终端监测系统相连。

作为本发明的进一步改进，所述算法应用组件包括显示模块，所述显示模块根据应用需求，显示本组件各模块的计算结果、参数信息。

作为本发明的进一步改进，该智能电能表包括人机接口、计量接口、终端接口，所述算法组件分别与所述人机接口、所述计量接口、所述终端接口相连。

作为本发明的进一步改进，该智能电能表包括第一存储器、第二存储器，所述第一存储器与所述基础算法组件相连，所述第二存储器与所述算法应用组件相连。

作为本发明的进一步改进，该智能电能表包括算法配置接口、电能计量数据读取接口、电能质量数据读取接口、原始录波数据读取接口、电能计量数据存储接口、综合数据存储接口，所述基础算法组件与所述算法应用组件通过所述算法配置接口、所述电能计量数据读取接口、所述电能质量数据读取接口、所述原始录波数据读取接口相连，所述第一存储器通过所述电能计量数据存储接口与所述基础算法组件相连，所述第二存储器通过所述综合数据存储接口与所述算法应用组件相连；

算法配置接口：用于出厂前或重新校准后，由所述算法应用组件向所述基础算法组件写入计算用参数，包括算法配置参数、精度校准参数、电能质量监测参数；

电能计量数据读取接口：数据内容包括总及分相的正向有功、反向有功、四象限无功电能，及数据刷新时刻对应的时标，刷新周期为1s；

电能质量数据读取接口：包括稳态、暂态、瞬态三类数据，其中稳态数据包括电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波、间谐波，刷新周期为10周波；暂态数据包括电压暂升、暂降、短时中断事件，当事件发生时立即刷新；瞬态数据包括电压瞬变事件，当事件发生时立即刷新；

原始录波数据读取接口：包括原始采样值及其对应的时标，刷新周期为10周波；

电能计量数据存储接口：用于基础算法组件独立存储算法配置参数、精度校准参数、电能缓存数据；

综合数据存储接口：用于算法应用组件存储经过高级应用分析后的所有综合数据。

作为本发明的进一步改进，所述AD采样模块采用PWM+DMA触发方式，每10周波根据当前频率重新配置PWM占空比，控制AD芯片同步采样，并通过DMA将上10周波采样数据读取出来进行缓存。

作为本发明的进一步改进，所述AD采样模块中AD采样速率为512点/周波。

作为本发明的进一步改进，所述基础算法组件软件上禁止在线升级，而所述算法应用组件的软件能够独立在线升级，升级期间，所述基础算法组件正常运行，并通过组件交互接口缓存计算结果。

本发明的有益效果是：1.本发明通过将多功能融合智能监测终端划分为基础算法、算法应用两个独立的组件，将核心的基础算法与灵活多变的算法应用分离开来，确保核心计算不受复杂应用功能的影响；2.通过规范化设计两个组件之间的交互接口，并在基础算法组件增加专用存储器以及数据缓存，确保算法应用组件在软件升级、或短暂软件失效后能够恢复，数据不丢失；3.基础算法模块通过合理划分内部模块结构并设计数据交互流程，采用高采样率算法，使之具备完整的电能质量监测功能，且前端采样模块输出数据能够为电能计量、终端监测等其它应用所共用；4.基础算法组件不仅提供算法处理后的中间计算结果，还提供带时标的、经过频率跟踪同步采样的原始采样数据，使算法应用组件可以自定义扩展更丰富的应用功能。

附图说明

图1是本发明的融合多种终端监测功能的智能电能表组件结构及接口交互框图；

图2是本发明的基础算法组件内部模块及数据处理流程框图；

图3是本发明的算法应用组件内部模块及数据处理流程框图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种融合多种终端监测功能的智能电能表，包括AD芯片、硬件测频模块、时钟脉冲模块、基础算法组件、算法应用组件，所述算法应用组件与所述基础算法组件相连，所述基础算法组件分别与所述AD芯片、所述硬件测频模块、所述时钟脉冲模块相连。

该智能电能表包括人机接口、计量接口、终端接口，所述算法组件分别与所述人机接口、所述计量接口、所述终端接口相连。

该智能电能表包括第一存储器1、第二存储器2，所述第一存储器1与所述基础算法组件相连，所述第二存储器2与所述算法应用组件相连。

本发明公开的一种融合多种终端监测功能的智能电能表，由两个相互独立并通过固定接口交互数据的组件构成，分别为所述基础算法组件、所述算法应用组件；其中，所述基础算法组件与外部AD芯片、硬件测频模块、时钟脉冲模块相连，并通过接口①～④与算法应用组件相连，通过接口⑤与第一存储器1相连；所述算法应用组件除与基础算法组件相连外，还与外部人机接口模块、计量接口模块相连、终端接口模块相连，并通过接口⑥与所第二存储器2相连。

所述基础算法组件采用一块TI的C6000系列DSP芯片，算法应用组件采用一块ARM9芯片，AD芯片采用TI的AD7606，硬件测频模块通过IO以中断的方式连接到DSP芯片，时钟脉冲模块通过8025芯片以及外部同步对时综合后输入给DSP，第一存储器1为32MB的SPIFlash芯片，第二存储器2为128MB的NOR Flash芯片；接口①～④通过双口RAM交互数据内容，接口⑤通过SPI总线与Flash芯片交互数据，接口⑥通过并行总线与Flash芯片交互数据，这些接口的含义及数据交互内容如下：

该智能电能表包括算法配置接口①、电能计量数据读取接口②、电能质量数据读取接口③、原始录波数据读取接口④、电能计量数据存储接口⑤、综合数据存储接口⑥，所述基础算法组件与所述算法应用组件通过所述算法配置接口①、所述电能计量数据读取接口②、所述电能质量数据读取接口③、所述原始录波数据读取接口④相连，所述第一存储器1通过所述电能计量数据存储接口②与所述基础算法组件相连，所述第二存储器2通过所述综合数据存储接口⑥与所述算法应用组件相连；

接口①为算法配置接口：用于出厂前或重新校准后，由所述算法应用组件向所述基础算法组件写入计算用参数，包括算法配置参数、精度校准参数、电能质量监测参数；

接口②～④用于电能表运行期间，算法应用组件从基础算法组件读取电能计量、电能质量、录波相关基础数据，读取后进行进一步高级应用，具体如下：

接口②为电能计量数据读取接口：数据内容包括总及分相的正向有功、反向有功、四象限无功电能，及数据刷新时刻对应的时标，刷新周期为1s；

接口③为电能质量数据读取接口：包括稳态、暂态、瞬态三类数据，其中稳态数据包括电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波、间谐波，刷新周期为10周波；暂态数据包括电压暂升、暂降、短时中断事件，当事件发生时立即刷新；瞬态数据包括电压瞬变事件，当事件发生时立即刷新；

接口④为原始录波数据读取接口：包括原始采样值及其对应的时标，刷新周期为10周波；

接口⑤为电能计量数据存储接口：用于基础算法组件独立存储算法配置参数、精度校准参数、电能缓存数据；其中精度校准参数在算法配置接口①写入时立即存储，电能缓存数据每1min存储一次，每次存储内容与电能计量数据读取接口②相同；

接口⑥为综合数据存储接口：用于算法应用组件存储经过高级应用分析后的所有综合数据；一方面，作为备份，同时存储电能计量数据存储接口⑤数据内容；另一方面，存储高级应用数据，包括电能计量相关的费率电能。

所述基础算法组件由DSP完成，其软件架构采用主循环+中断的方式实现，内部组成及处理流程如下：

如图2所示，所述基础算法组件包括频率跟踪模块、时钟同步模块、AD采样模块、采样缓存模块、电能计量模块、电能质量模块、波形记录模块、基础算法组件交互接口，所述AD采样模块分别与所述频率跟踪模块、所述时钟同步模块相连，所述采样缓存模块一端与所述AD采样模块相连，所述采样缓存模块另一端分别与所述电能计量模块、所述电能质量模块、所述波形记录模块相连，所述基础算法组件交互接口一端分别与所述电能计量模块、所述电能质量模块、所述波形记录模块相连，所述基础算法组件交互接口另一端与所述算法应用组件相连；

频率跟踪模块：所述频率跟踪模块负责实时采集系统频率，并将采集得到的频率实时更新到所述AD采样模块；频率跟踪模块在测频中断中完成，通过记录相邻中断信号上升沿时间差来计算系统频率，为提升精度，采用每10周波求取平均值的方式；

时钟同步模块：所述时钟同步模块通过外部对时及内部RTC守时实时更新当前时标，并将采集得到的时标实时更新到所述AD采样模块；

AD采样模块：所述AD采样模块根据当前频率控制所述AD芯片同步采样；

采样缓存模块：接收AD采样模块传输的采样数据，采样缓存模块内的采样数据包括10周波原始采样值及对应的系统频率、时标；

当AD采样模块累计完成10周波采样后，刷新采样缓存模块内的采样数据；所述AD采样模块采用PWM+DMA触发方式，每10周波根据当前频率重新配置PWM占空比，控制AD芯片同步采样，并通过DMA将上10周波采样数据读取出来进行缓存；为保证电能质量分析、单线接地故障诊断分析精度，所述AD采样模块中AD采样速率为512点/周波。

电能计量模块：所述电能计量模块在10周波中断中运行，所述电能计量模块根据算法配置值可选用全波或基波算法，并利用精度校准参数对电能值进行校准，计算结果通过接口②电能计量数据读取接口传递给算法应用组件；

电能质量模块：电能质量模块在半周波中断中运行，所述电能质量模块依据IEC61000-4-30标准，首先基于半波采样数据计算电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡等稳态量，并分析是否发生电压暂升、暂降、短时中断等暂态事件，以及电压瞬变事件，然后每10周波对电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡半波有效值进行均方根运算得到10周波值，并利用10周波采样数据计算谐波、间谐波稳态数据，上述计算结果通过接口③电能质量数据读取接口传递给算法应用组件；

波形记录模块：所述波形记录模块通过接口④原始录波数据读取接口将采样缓存数据直接传递给算法应用组件，用于触发故障录波及利用原始采样数据进行其它扩展算法运算；

基础算法组件交互接口：所述基础算法组件交互接口将电能计量模块、电能质量模块、波形记录模块的计算结果传递给算法应用组件；还负责从算法应用组件获取计算用参数，在初始化期间更新给电能计量、电能质量模块，同时还完成接口⑤电能计量数据存储接口的电能计量数据存储功能。

所述算法应用组件功能由ARM完成，软件上采用嵌入式实时操作系统，软件架构采用多线程方式，每个功能模块对应一个独立的线程，线程间通过共享内存、消息队列等方式交互数据，具体如下：

如图3所示，所述算法应用组件包括算法应用组件交互接口、计量数据处理模块、电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块、参数管理模块、计量通信模块、终端通信模块，所述算法应用组件交互接口一端分别与所述计量数据处理模块、电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块、参数管理模块相连，所述算法应用组件交互接口另一端与所述基础算法组件交互接口相连，所述计量通信模块与所述计量数据处理模块相连，所述终端通信模块分别与所述电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块相连；

算法应用组件交互接口：所述算法应用组件交互接口与所述基础算法组件进行数据交互，将获得的数据提供给本组件各计算模块使用；

计量数据处理模块：所述计量数据处理模块对从接口②电能计量数据读取接口获得的计量数据进行进一步处理，利用数据对应时标进行分时计费、结算转存、需量计算、定时冻结处理；

电能质量数据处理模块：电能质量数据处理模块对从接口③电能质量数据读取接口获得的电能质量数据进行进一步处理，对稳态数据进一步计算得到50周波、150周波、10min、2hour数据，并统计计算得到平均、最大、最小、95％概率值，同时对暂态、瞬态事件进行分析，通过事件时标对稳态数据进行标记，并截取接口④原始录波数据读取接口的原始录波数据生成对应的故障录波；

接地故障诊断处理模块：接地故障诊断处理模块利用接口④原始录波数据读取接口获取的带时标的原始录波数据，采用暂态分量法提取暂态特征，识别是否发生单相接地故障，并记录故障事件及其波形；

其它扩展数据处理模块：其它扩展数据处理模块用于自定义扩展新功能，可以基于组件交互接口获得的数据实现其它应用功能，该功能的运行不影响现有模块；

参数管理模块：参数管理模块统一管理、存储算法应用组件所需参数，并通过算法应用组件交互接口将参数分配给各计算模块使用；

计量通信模块：计量通信模块集中处理计量数据处理模块输出的计量数据，并通过外部计量接口与计费采集系统相连；

终端通信模块：终端通信模块汇集电能质量数据处理、接地故障诊断处理、其它扩展数据处理模块数据内容，并通过外部终端接口与终端监测系统相连。

所述算法应用组件包括显示模块，所述显示模块根据应用需求，显示本组件各模块的计算结果、参数信息。

为避免运行期间通过外部接口入侵修改核心计算算法，所述基础算法组件软件上禁止在线升级，其软件只能通过出厂前烧写芯片更新。而所述算法应用组件的软件能够独立在线升级，升级期间，所述基础算法组件正常运行，并通过组件交互接口缓存计算结果，其中所述电能计量数据借助于第一存储器1可缓存超过3个月数据，其它数据缓存时间为1hour；升级完成后，所述算法应用组件通过接口②～④自动从基础算法组件读取升级期间缺失的数据，确保升级期间数据不丢失。

本发明的有益效果是：1.本发明通过将多功能融合智能监测终端划分为基础算法、算法应用两个独立的组件，将核心的基础算法与灵活多变的算法应用分离开来，确保核心计算不受复杂应用功能的影响；2.通过规范化设计两个组件之间的交互接口，并在基础算法组件增加专用存储器以及数据缓存，确保算法应用组件在软件升级、或短暂软件失效后能够恢复，数据不丢失；3.基础算法模块通过合理划分内部模块结构并设计数据交互流程，采用高采样率算法，使之具备完整的电能质量监测功能，且前端采样模块输出数据能够为电能计量、终端监测等其它应用所共用；4.基础算法组件不仅提供算法处理后的中间计算结果，还提供带时标的、经过频率跟踪同步采样的原始采样数据，使算法应用组件可以自定义扩展更丰富的应用功能。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种融合多种终端监测功能的智能电能表，其特征在于：包括AD芯片、硬件测频模块、时钟脉冲模块、基础算法组件、算法应用组件，所述算法应用组件与所述基础算法组件相连，所述基础算法组件分别与所述AD芯片、所述硬件测频模块、所述时钟脉冲模块相连。

2.根据权利要求1所述的智能电能表，其特征在于：所述基础算法组件包括频率跟踪模块、时钟同步模块、AD采样模块、采样缓存模块、电能计量模块、电能质量模块、波形记录模块、基础算法组件交互接口，所述AD采样模块分别与所述频率跟踪模块、所述时钟同步模块相连，所述采样缓存模块一端与所述AD采样模块相连，所述采样缓存模块另一端分别与所述电能计量模块、所述电能质量模块、所述波形记录模块相连，所述基础算法组件交互接口一端分别与所述电能计量模块、所述电能质量模块、所述波形记录模块相连，所述基础算法组件交互接口另一端与所述算法应用组件相连；

频率跟踪模块：所述频率跟踪模块负责实时采集系统频率，并将采集得到的频率实时更新到所述AD采样模块；

时钟同步模块：所述时钟同步模块通过外部对时及内部RTC守时实时更新当前时标，并将采集得到的时标实时更新到所述AD采样模块；

AD采样模块：所述AD采样模块根据当前频率控制所述AD芯片同步采样；

采样缓存模块：接收AD采样模块传输的采样数据，采样缓存模块内的采样数据包括10周波原始采样值及对应的系统频率、时标；

当AD采样模块累计完成一定周波采样后，刷新采样缓存模块内的采样数据；

电能计量模块：所述电能计量模块根据算法配置值选用全波或基波算法，并利用精度校准参数对电能值进行校准，计算结果通过基础算法组件交互接口传递给算法应用组件；

电能质量模块：所述电能质量模块首先基于半波采样数据计算电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡等稳态量，并分析是否发生电压暂升、暂降、短时中断等暂态事件，以及电压瞬变事件，然后每一定周波对电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡半波有效值进行均方根运算得到所需周波值，并利用所需周波采样数据计算谐波、间谐波稳态数据，上述计算结果通过基础算法组件交互接口传递给算法应用组件；

波形记录模块：所述波形记录模块通过基础算法组件交互接口将采样缓存数据直接传递给算法应用组件，用于触发故障录波及利用原始采样数据进行其它扩展算法运算；

基础算法组件交互接口：所述基础算法组件交互接口将电能计量模块、电能质量模块、波形记录模块的计算结果传递给算法应用组件；还负责从算法应用组件获取计算用参数，在初始化期间更新给电能计量、电能质量模块，同时还完成电能计量数据存储功能。

3.根据权利要求2所述的智能电能表，其特征在于：所述算法应用组件包括算法应用组件交互接口、计量数据处理模块、电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块、参数管理模块、计量通信模块、终端通信模块，所述算法应用组件交互接口一端分别与所述计量数据处理模块、电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块、参数管理模块相连，所述算法应用组件交互接口另一端与所述基础算法组件交互接口相连，所述计量通信模块与所述计量数据处理模块相连，所述终端通信模块分别与所述电能质量数据处理模块、接地故障诊断处理模块、其它扩展数据处理模块相连；

算法应用组件交互接口：所述算法应用组件交互接口与所述基础算法组件进行数据交互，将获得的数据提供给本组件各计算模块使用；

计量数据处理模块：所述计量数据处理模块对从算法应用组件交互接口获得的计量数据进行进一步处理，利用数据对应时标进行分时计费、结算转存、需量计算、定时冻结处理；

电能质量数据处理模块：电能质量数据处理模块对从算法应用组件交互接口获得的电能质量数据进行进一步处理，对稳态数据进一步计算，并统计计算得到平均、最大、最小概率值，同时对暂态、瞬态事件进行分析，通过事件时标对稳态数据进行标记，并截取原始录波数据生成对应的故障录波；

接地故障诊断处理模块：接地故障诊断处理模块利用获取的带时标的原始录波数据，采用暂态分量法提取暂态特征，识别是否发生单相接地故障，并记录故障事件及其波形；

其它扩展数据处理模块：其它扩展数据处理模块用于自定义扩展新功能，基于组件交互接口获得的数据实现其它应用功能，该功能的运行不影响现有模块；

参数管理模块：参数管理模块统一管理、存储算法应用组件所需参数，并通过算法应用组件交互接口将参数分配给各计算模块使用；

计量通信模块：计量通信模块集中处理计量数据处理模块输出的计量数据，并通过外部计量接口与计费采集系统相连；

终端通信模块：终端通信模块汇集电能质量数据处理、接地故障诊断处理、其它扩展数据处理模块数据内容，并通过外部终端接口与终端监测系统相连。

4.根据权利要求3所述的智能电能表，其特征在于：所述算法应用组件包括显示模块，所述显示模块根据应用需求，显示本组件各模块的计算结果、参数信息。

5.根据权利要求4所述的智能电能表，其特征在于：该智能电能表包括人机接口、计量接口、终端接口，所述算法组件分别与所述人机接口、所述计量接口、所述终端接口相连。

6.根据权利要求5所述的智能电能表，其特征在于：该智能电能表包括第一存储器、第二存储器，所述第一存储器与所述基础算法组件相连，所述第二存储器与所述算法应用组件相连。

7.根据权利要求6所述的智能电能表，其特征在于：该智能电能表包括算法配置接口、电能计量数据读取接口、电能质量数据读取接口、原始录波数据读取接口、电能计量数据存储接口、综合数据存储接口，所述基础算法组件与所述算法应用组件通过所述算法配置接口、所述电能计量数据读取接口、所述电能质量数据读取接口、所述原始录波数据读取接口相连，所述第一存储器通过所述电能计量数据存储接口与所述基础算法组件相连，所述第二存储器通过所述综合数据存储接口与所述算法应用组件相连；算法配置接口：用于出厂前或重新校准后，由所述算法应用组件向所述基础算法组件写入计算用参数，包括算法配置参数、精度校准参数、电能质量监测参数；

电能计量数据读取接口：数据内容包括总及分相的正向有功、反向有功、四象限无功电能，及数据刷新时刻对应的时标，刷新周期为1s；

电能质量数据读取接口：包括稳态、暂态、瞬态三类数据，其中稳态数据包括电压、电流、功率、相位、电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波、间谐波，刷新周期为10周波；暂态数据包括电压暂升、暂降、短时中断事件，当事件发生时立即刷新；瞬态数据包括电压瞬变事件，当事件发生时立即刷新；

原始录波数据读取接口：包括原始采样值及其对应的时标，刷新周期为10周波；

电能计量数据存储接口：用于基础算法组件独立存储算法配置参数、精度校准参数、电能缓存数据；

综合数据存储接口：用于算法应用组件存储经过高级应用分析后的所有综合数据。

8.根据权利要求2所述的智能电能表，其特征在于：所述AD采样模块采用PWM+DMA触发方式，每10周波根据当前频率重新配置PWM占空比，控制AD芯片同步采样，并通过DMA将上10周波采样数据读取出来进行缓存。

9.根据权利要求8所述的智能电能表，其特征在于：所述AD采样模块中AD采样速率为512点/周波。

10.根据权利要求1-9任一项所述的智能电能表，其特征在于：所述基础算法组件软件上禁止在线升级，而所述算法应用组件的软件能够独立在线升级，升级期间，所述基础算法组件正常运行，并通过组件交互接口缓存计算结果。