CN113759171A - 一种结算计量装置及处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种结算计量装置及处理方法，结算计量装置包括主控MCU、电量计量模块和电能质量模块，主控MCU、电量计量模块和电能质量模块之间两两互相连接；电量计量模块和电能质量模块中均包括MCU、模数转换模块和采集模块，电量计量MCU和电能质量MCU之间还设置有锁相环电路。上述实现方案中，电量计量和电能质量功能采用独立的MCU完成，各MCU之间相互独立工作，互不干扰，能够有效保障装置的可靠稳定运行；且在电量计量MCU和电能质量MCU内部实现硬件和软件的锁相环，能够实现对信号采样的准确判断，提升电能质量分析结果的准确度。

Description

一种结算计量装置及处理方法

技术领域

本发明涉及电力管理技术领域，更具体的说，是涉及一种结算计量装置及处理方法。

背景技术

目前传统变电站结算计量装置主要实现电量计量基本功能，有些装置已同时具备电能质量分析和电量计量功能，但这些装置采用MCU(Micro Control Unit，微控制器)+计量芯片或MCU+FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)/DSP(Digital Signal Process，数字信号处理)+模数转换芯片的基本架构，再配置一些外围电路、屏幕、存储设备等外设实现电量计量或电能质量功能，但随着新一代变电站对于计量高精度、电能质量高性能以及通信协议的特殊需求，传统结算计量装置已难以满足其技术需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供如下技术方案：

一种结算计量装置，包括主控MCU、电量计量模块和电能质量模块，所述主控MCU、所述电量计量模块和所述电能质量模块之间两两互相连接；

所述电量计量模块包括电量计量MCU、模数转换模块和采集模块，所述电能质量模块包括电能质量MCU、模数转换模块和采集模块，所述电量计量MCU和所述电能质量MCU之间还设置有锁相环电路；

其中，所述主控MCU用于对整个结算计量装置的数据通信进行控制，所述电量计量MCU用于实现电量计量，所述电能质量MCU用于实现电能质量分析。

可选的，所述主控MCU、所述电量计量MCU和电能质量MCU之间通过串行接口或串行外设接口进行数据通信。

可选的，所述电量计量MCU和所述电能质量MCU的硬件结构完全相同，以实现所述电量计量MCU和所述电能质量MCU之间的热备份。

可选的，所述主控MCU具有DL/T645协议端口、DL/T698协议端口和IEC61850协议端口，以分别实现DL/T645通信、DL/T698通信和IEC61850通信。

可选的，所述结算计量装置还包括屏幕、按键、开入开出、加密芯片、外部存储和对时装置中至少一种。

可选的，所述主控MCU具体用于进行所述结算计量装置的显示控制和数据的输入输出控制。

一种结算计量处理方法，应用于上述任意一种结算计量装置，包括：

电量计量模块处理得到计量数据；

电能质量模块处理得到电能质量数据；

主控MCU输出显示所述计量数据和所述电能质量数据。

可选的，所述电能质量模块处理得到电能质量数据，包括：

基于锁相环电路，通过过零点检测计算前一周波周期，并结合滤波电路预测下一周波周期；

基于预测到的所述下一周波周期进行下一周波的变频固定采样。

可选的，所述电量计量模块处理得到计量数据，包括：

采用多通道高精度模数转换芯片，对采集的数据进行分析计算，得到初始计量数据；

通过多维阶梯校准参数对所述初始计量数据进行校准，得到最终的计量数据。

可选的，还包括：

在电量计量MCU发生故障时，通过电能质量MCU进行电量计量的相关数据处理工作；

在电能质量MCU发生故障时，通过电量计量MCU进行电能质量的分析处理工作。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明实施例公开了一种结算计量装置及处理方法，结算计量装置包括主控MCU、电量计量模块和电能质量模块，所述主控MCU、所述电量计量模块和所述电能质量模块之间两两互相连接；所述电量计量模块包括电量计量MCU和模数转换模块，所述电能质量模块包括电能质量MCU和模数转换模块，所述电量计量MCU和所述电能质量MCU之间还设置有锁相环电路；其中，所述主控MCU用于对整个结算计量装置的数据通信进行控制，所述电量计量MCU用于实现电量计量，所述电能质量MCU用于实现电能质量分析。上述实现方案中，电量计量和电能质量功能采用独立的MCU完成，各MCU之间相互独立工作，互不干扰，能够有效保障装置的可靠稳定运行；且在电量计量MCU和电能质量MCU内部实现硬件和软件的锁相环，能够实现对信号采样的准确判断，提升电能质量分析结果的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种结算计量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的结算计量处理装置的整机结构示意图；

图3为本发明实施例公开的电流有效值测量计算过程示意图；

图4为本发明实施例公开的电压有效值测量计算过程示意图；

图5为本发明实施例公开的有功功率的测量原理图；

图6为本发明实施例公开的基于软硬件结合锁相环的变频采样方法的原理实现图；

图7为本发明实施例公开的一种结算计量方法的流程图。

具体实施方式

为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词的说明、简写或缩写总结如下：

电能质量：指电力系统中电能的质量。理想的电能应该是完美对称的正弦波。一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。

DL/T698：电力行业的一种通信协议。

IEC61850：IEC61850标准是电力系统自动化领域唯一的全球通用标准。它通过标准的实现，实现了智能变电站的工程运作标准化。

SPI：Serial Peripheral Interface，串行外设接口。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了更好的理解本申请，首先介绍与本申请相关的一些内容。

变电站结算计量装置主要功能方面要求有电能计量功能、电能质量监测功能、数据通信与安全防护功能、时钟、测量功能、设置功能，完成对电压、电流、零序电流、频率、有功、无功、视在功率、功率因数、基波参数、谐波参数、三相不平衡参数、暂态数据、稳态数据等方面的数据采样和计算。目前采用设计方案与常规三相表方案一致，多采用MCU+模数转换芯片的方式实现电量计量和电能质量功能，电量计量精度分为0.2S，0.2，0.5S，0.5等级，数值越小表示精度要求越高，0.2S表示电量计量满量程精度为0.2％。

1、电能计量

具有正向、反向有功电能量，和四象限无功电能量计量功能，累计总有功、无功电能。分时计量功能：有功、无功电能量应对尖、峰、平、谷等各时段电能量及总电能量分别进行累计、存储。计量分相正、反向有功电能量功能。合相及分相电能支持以4位小数或电能脉冲数存储，允许电能小数部分每次按单个脉冲代表的电能增长，当前电能均需要支持2位、4位小数传输。实时测量并显示电压、电流、功率、总功率以及总功率因数。

2、需量测量

a)在约定的时间间隔内(一般为一个月)，测量单向或双向最大需量、分时段最大需量及其出现的日期和时间，并存储带时标的数据；

b)最大需量测量采用滑差方式，需量周期可在5min、10min、15min、30min、60min中选择；滑差式需量周期的滑差时间可以在1min、2min、3min、5min中选择；需量周期应为滑差时间的5的整倍数。出厂默认值：需量周期15min、滑差时间1min；

c)总的最大需量测量应连续进行；各费率时段最大需量的测量应在相应的费率时段内完整的测量周期内进行；

d)当发生电压线路上电、清零、时钟调整、时段转换、需量周期变更、功率潮流方向转换等情况时，电能表应从当前时刻开始，按照需量周期进行需量测量；当第一个需量周期完成后，按滑差间隔开始最大需量记录。

e)能存储12个结算日最大需量数据。

3、费率和时段功能

a)最多可支持12个费率，分别为T1-T12。其中T1-T4对应尖、峰、平、谷费率；

b)应具有当前套、备用套两套费率和时段，当前套只读，备用套支持读写，并可在设定的时间点起用备用套费率和时段；

c)每套费率时段全年至少可设置2个时区；24h内最多可以设置14个时段；时段最小间隔为15min，且应大于等于结算计量装置内设定的需量周期；时段可以跨越零点设置。各时段设置按时间从小到大排列；

d)应支持公共假日和周休日特殊费率时段的设置。

4、冻结功能

瞬时冻结、分钟冻结、整点冻结、日冻结、月冻结、约定冻结、结算日冻结、阶梯结算冻结。瞬时冻结：在非正常情况下，冻结当前的日历、时间、所有电能量和重要测量量的数据；瞬时冻结量应保存最后3次的数据。

5、事件记录功能、停电抄表、报警、装置软件、电源异常事件。

事件的总次数，发生时刻、结束时刻以及对应的电能量数据信息。

停电期间，电能表只记最早的一次开表盖事件

停电期间，电能表只记最早的一次开端钮盖事件

6、信号输出

电能量脉冲输出：

a)应具备与所计量的电能量(有功/无功)成正比的光脉冲输出和电脉冲输出。

b)光脉冲输出采用超亮、长寿命LED器件。

c)电脉冲输出应有电气隔离，并能从正面采集。

多功能信号输出：

a)多功能信号输出端子可输出时间信号、需量周期信号或时段投切信号；三种信号通过软件设置、转换；电能表初次上电，或断电再上电后，多功能信号输出初始化为时间信号输出。

b)时间信号为秒信号；需量周期信号、时段投切信号为脉冲信号。

c)时段改变就发出时段投切信号，即使费率不变仍然要输出时段投切信号。

控制输出：

电能表可输出电脉冲或电平开关信号(输出方式可设)，控制外部报警装置或负荷开关。报警输出触点额定参数为交流电压220V，电流5A；直流电压100V，电流0.1A。RS485接口通信应遵循DL/T698.45协议。红外通信应遵循DL/T698.45协议。

7、停电抄表及显示

a)在停电状态下，电能表能通过按键或非接触(红外)方式唤醒电能表抄读数据，非接触方式唤醒采用连续发送唤醒特殊命令“681104”，持续发送时间：(5～10)s，掉电7日后禁止非接触唤醒。其中单相电能表不要求停电状态下的非接触方式唤醒。

b)三相电能表停电唤醒后应能通过红外通信方式抄读表内数据。

请参阅附图1，为本发明公开的一种结算计量装置的结构示意图，参见图1所示，结算计量装置可以包括：主控MCU(10)、电量计量模块(20)和电能质量模块(30)，所述主控MCU、所述电量计量模块和所述电能质量模块之间两两互相连接。

所述电量计量模块(20)包括电量计量MCU(21)、模数转换模块22和采集模块23，所述电能质量模块(30)包括电能质量MCU(31)、模数转换模块(32)和采集模块33，所述电量计量MCU和所述电能质量MCU之间还设置有锁相环电路(40)。

其中，所述主控MCU用于对整个结算计量装置的数据通信进行控制，所述电量计量MCU用于实现电量计量，所述电能质量MCU用于实现电能质量分析。

当前的常规三相电表和结算计量装置的设计均采用单个MCU+AD转换模块的形式实现，或者在此基础上配合DSP、FPGA的方案，系统的可靠性完全取决于MCU。同时MCU或配合DSP与FPGA完成电量计量、电能质量和对外通信的功能。这种设计单个MCU解决所有需要完成的功能的方案中，因为电量计量和电能质量功能共同由一个MCU完成，因此对MCU资源要求高，同时计算复杂易出错。由于新一代变电站对于计量和电能质量、通信的新需求，本申请重点考虑了系统分布式冗余设计，解决由于计算能力、工作环境等因素导致单个MCU故障造成的装置问题。

本申请实施例中，电量计量功能和电能质量功能分别采用独立的MCU处理实现，电量计量装置的显示、输入输出等功能也采用单独的主控MCU进行处理。这样，结算计量装置包含三个MCU，分工明确的三个MCU各自处理各自的工作，互不干扰；同时三个MCU之间可以相互通信，共同完成结算计量装置的各项功能。

同时，三个MCU之间可以相互通信，，从而保证在具备传统电量计量和电能质量功能的基础上，将电量计量计算、电能质量计算、显示对外处理等功能分布到独立的MCU上，在任何一个模块出现故障的时候，能够保证系统安全稳定运行，且可以对重要数据进行相互备份，从而保证整个结算计量装置的安全可靠性。其中的重要数据可以但不限制为包括：有功电量、无功电量等，停电、通信故障等事件信息，以及电压暂降、三相不平衡等电能质量信息。

根据新的终端电能质量分析需求，比如，电能质量谐波分析每周波采样点为409.6个，10周波至少4096个，需满足等角度采样且为同步采样，而目前计量芯片中带的电能质量分析功能无法达到该精度，因此需要设计更高采样精度的，更高准确采样的电能质采样与分析系统。

由此，电能质量分析需要到50次谐波以上，每周波(对应一个完整的正弦波)采样点要达到409.6个，且随着频率的变换，采样时间也会变化。为了确保每周波的采样点个数，本发明采用硬件和软件锁相环结合的方式，硬件上通过对电压进行模拟前端分析后，通过二阶有源低通滤波电路和电压比较电路，电能质量MCU获得过零点电平信号；软件上实时监测过零信号，通过分析前多个周波的周期，预测出后一个周波的周期，并按照预测周期进行采样，实现采样周期随频率变化，而采样点个数不变的功能，保证高质量处理电能质量。同时由于单独MCU处理电能质量，相比于传统电能计量和电能质量在一个MCU上分析的情况，将进一步改善系统运行速度，以及可靠性能。

电能质量分析的关键是每周波固定的采样个数，同时由于电压频率的变换，不能实现定频采样，本申请中，采用基于软硬件结合锁相环的变频采样方法，通过过零点检测计算前一周波周期，并结合卡尔曼滤波预测下一周波周期，从而以此为准实现下一周波的变频固定点采样。

本实施例所述结算计量装置，电量计量和电能质量功能采用独立的MCU完成，各MCU之间相互独立工作，互不干扰，能够有效保障装置的可靠稳定运行；且在电量计量MCU和电能质量MCU内部实现硬件和软件的锁相环，能够实现对信号采样的准确判断，提升电能质量分析结果的准确度。

上述实施例中，所述主控MCU、所述电量计量MCU和电能质量MCU之间可以但不限制为通过串行接口或串行外设接口进行数据通信。

所述电量计量MCU和所述电能质量MCU的硬件结构完全相同，以实现所述电量计量MCU和所述电能质量MCU之间的热备份。

硬件结构设计上相同，指的是电量计量MCU和电能质量MCU都通过模数转换模块和锁相环电路(过零检测锁相电路)获得电流、电压、过零点信息，并同时向上与主控MCU通信。如果硬件结构设计上不相同，则无法实现完整的热备份。例如，可能只能实现数据处理的部分，无法实现整个功能计算的转移。

上述实施例中，所述主控MCU具有DL/T645协议端口、DL/T698协议端口和IEC61850协议端口，以分别实现DL/T645通信、DL/T698通信和IEC61850通信。

当前常规的变电站结算计量装置多采用DL/T645协议，为了适应新的环境和需求，本发明在通信协议上兼容DL/T645、DL/T698以及IEC61850,适应不同厂商与结算计量装置之间的数据通信，解决通信协议的需求问题。

上述实施例中，所述结算计量装置还可以但不限制为包括屏幕、按键、开入开出、加密芯片、外部存储和对时装置中至少一种。所述主控MCU具体可用于进行所述结算计量装置的显示控制和数据的输入输出控制。

为了更好的理解本申请实现，下面将对结算计量处理装置的具体实现做详细说明。图2为本发明实施例公开的结算计量处理装置的整机结构示意图，可结合图2理解下面介绍的内容。

本申请提出的结算计量处理装置同时具备电能质量分析和电量计量功能，该装置具有三个核心MCU，分别实现电量计量、电能质量和通信控制功能。三个MCU之间通过串口或SPI通信，相互之间分布式设计，实现数据处理相互不干扰。电量计量MCU和电能质量MCU在硬件设计上完全相同，从而为实现完整的热备份提供基础，一旦电量计量MCU或电能质量MCU出现问题，可以立刻在两者之间实现处理的切换，并通知处理故障。这种分布式设计将极大改善计量装置处理数据能力，同时冗余性设计，极大的提升装置的可靠性。其中主控MCU控制屏幕、按键、开入开出、加密芯片、外部存储、对时、对外DL/T698和IEC61850通信等功能，电量计量MCU和电能质量MCU直接采集多路模数转换信号和过零点检测信号，在MCU内部实现硬件和软件的锁相环，实现对信号采样的准确判断。

电能计量模块中多路同步模数转换模块由多路ADC(模数转换器)和FPGA组成，ADC主要以sigma-deltaADC为主，其性能直接关系到电能计量的精确度。通过把量化噪声搬移到更高频处，降低带宽内的噪声，高频处的噪声用滤波器滤除，用速度换精度。电压电流通道ADC波形通过低通滤波器消除高次谐波分量和噪声，并以一定的速率进一步抽取并存储。高通滤波器用来消除直流失调，以实现精确的有效值和电能测量。通过应用增益和相位补偿，产生一定更新速率的瞬时电流、电压波形。相位补偿利用数字滤波器实现极微小精度的相位调整。这种高分辨率可改善低功率因数情况下的总有功电能和无功电能性能。瞬时电流、电压波形可用于有效值、有功功率、无功功率、视在功率、电能量等参数计算。

a、电压、电流有效值

如上所述，产生的瞬时电流、电压波形可用于计量参数计算。图3为电流有效值测量计算过程示意图。通过对电流采样值进行平方、开方以及数字滤波等一系列运算可得到信号的RMS(Root Mean Square，均方根)值。电压通道输入有效值500mV到1mV的信号时电流有效值的误差小于0.2％。同理，电压有效值测量也是相同流程，如图4。对计量芯片来说，从寄存器获得测量值并不能直接用于显示，需要除以固定系数进行转换。

b、有功、无功功率计算

各相的有功功率是通过对去直流分量后的电流、电压信号进行乘法、加法、数字滤波等一系列数字信号处理后得到的。有功功率的测量原理图如图5所示。

总有功功率通常用于计费目的，它包括基波和谐波的功率。无功功率计量算法与有功类似，只是电压信号采用移相90度之后的，移相方式采用Hilbert滤波器。测量带宽主要受到数字移相滤波器的带宽限制，无功功率的测量带宽也可高达41次谐波。总无功功率包括基波和谐波的无功功率。

c、电能量计算

电能量计算通过实时累加器实现，通过对有功功率或无功功率进行实时累加获得。而由于无功电能受感性和容性负载影响而在正值和负值之间频繁变化，也需要对无功电能的绝对值计费。

d、视在功率计算

本装置提供两类视在功率、能量计量方式，即RMS视在方式和PQS视在方式。视在功率可通过对有功、无功功率进行平方后开根计算得到，也可对电压RMS值、电流RMS值乘积测量其值。

基于软硬件锁相环的电能质量分析，电能质量分析的关键是每周波409.6点的采样个数，同时由于电压频率的变换，不能实现定频采样，本发明采用基于软硬件结合锁相环的变频采样方法如图6所示。

如图6所示，电压通过电阻分压采样，以提高采样精度，电流通过高精度电流互感器电路进入到高精度多通道AD转换芯片，同时电压信号通过二阶有源低通滤波电路处理，对噪声进行处理，在经过电压比较电路，得到过零点的电压变换电平信号，进入到MCU。电能质量MCU不仅与高精度多通道AD转换芯片进行通信，而且接收来自电压比较电路的过零点信号。操作流程如上图所示，过零点信号进入到中断函数，结合卡尔曼滤波预测下一个采样周期fre，主函数中接收到过零点标志位后，利用预测的采样周期fre，计算当前周期的采样点间隔，采样的时候发送同步转换信号，AD转换芯片得到转换信号后开始同步采样数据转换，完成后给MCU一个完成信号，然后MCU通过并行接口或串行接口进行同步数据采样。

采样点之间的时间间隔＝10T/4096，T为前10个周波的每周波平均时长，或10T用前10周波持续时间表示。

第一个周波采样点数为409+0.6，前5个周波采样点数依次为

(409+0.6)(0.4+409+0.2)(0.8+408+0.8)(0.2+409+0.4)(0.6+409)

409410409410410

过零中断检测到标志位变换之后，第一个周波采集409个点，间隔4096/10T，第二个周波，开始采样延迟4096/10T*0.2之后开始采样，采集410个点，直到完成10周波的4096个点，则进行电能质量谐波分析。

本申请公开的结算计量装置具有三个核心MCU，分别实现电量计量、电能质量和通信控制功能，三个MCU之间通过串口或SPI通信，分布式架构设计，实现数据处理相互不干扰，减少单个MCU计算功能，同时提升了单个MCU处理数据的质量，保证系统安全稳定运行，且对重要数据进行相互备份，从而保证整个装置的安全可靠性。电能质量采用了基于软硬件锁相环的固定点变频采样方法，保证电能质量分析的采样点个数。

上述本发明公开的实施例中详细描述了装置实现，本发明还公开了结算计量处理方法，下面给出具体的实施例进行详细说明。

图7为本发明实施例公开的一种结算计量处理方法的流程图，图7所示装置应用于前述实施例中任意一种结算计量装置，参见图7所示，结算计量处理方法可以包括：

步骤701：电量计量模块处理得到计量数据。

具体的，电量计量模块处理得到计量数据可以包括：采用多通道高精度模数转换芯片，对采集的数据进行分析计算，得到初始计量数据；通过多维阶梯校准参数对所述初始计量数据进行校准，得到最终的计量数据。

其中的多维指的是电流维度、电压维度和温度维度、湿度维度等，因为这些因素都会造成计量过程中电流电压幅值、相位的偏移。本申请中，通过分段校准方法，实现各个维度的阶梯校准。

步骤702：电能质量模块处理得到电能质量数据。

具体的，电能质量模块处理得到电能质量数据可以包括：基于锁相环电路，通过过零点检测计算前一周波周期，并结合滤波电路预测下一周波周期；基于预测到的所述下一周波周期进行下一周波的变频固定采样。

步骤703：主控MCU输出显示所述计量数据和所述电能质量数据。

本实施例所述结算计量方法，电量计量和电能质量功能采用独立的MCU完成，各MCU之间相互独立工作，互不干扰，能够有效保障装置的可靠稳定运行；且在电量计量MCU和电能质量MCU内部实现硬件和软件的锁相环，能够实现对信号采样的准确判断，提升电能质量分析结果的准确度。

其他实现中，结算计量处理方法还可以包括：在电量计量MCU发生故障时，通过电能质量MCU进行电量计量的相关数据处理工作；在电能质量MCU发生故障时，通过电量计量MCU进行电能质量的分析处理工作。由此来保障结算计量装置的安全可靠运行。

结算计量方法的具体实现以及其他可能的实现可参见装置实施例中相应部分的内容介绍，在此不再重复赘述。

对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种结算计量装置，其特征在于，包括主控MCU、电量计量模块和电能质量模块，所述主控MCU、所述电量计量模块和所述电能质量模块之间两两互相连接；

所述电量计量模块包括电量计量MCU、模数转换模块和采集模块，所述电能质量模块包括电能质量MCU、模数转换模块和采集模块，所述电量计量MCU和所述电能质量MCU之间还设置有锁相环电路；

其中，所述主控MCU用于对整个结算计量装置的数据通信进行控制，所述电量计量MCU用于实现电量计量，所述电能质量MCU用于实现电能质量分析。

2.根据权利要求1所述的结算计量装置，其特征在于，所述主控MCU、所述电量计量MCU和电能质量MCU之间通过串行接口或串行外设接口进行数据通信。

3.根据权利要求1所述的结算计量装置，其特征在于，所述电量计量MCU和所述电能质量MCU的硬件结构完全相同，以实现所述电量计量MCU和所述电能质量MCU之间的热备份。

4.根据权利要求1所述的结算计量装置，其特征在于，所述主控MCU具有DL/T645协议端口、DL/T698协议端口和IEC61850协议端口，以分别实现DL/T645通信、DL/T698通信和IEC61850通信。

5.根据权利要求1所述的结算计量装置，其特征在于，所述结算计量装置还包括屏幕、按键、开入开出、加密芯片、外部存储和对时装置中至少一种。

6.根据权利要求5所述的结算计量装置，其特征在于，所述主控MCU具体用于进行所述结算计量装置的显示控制和数据的输入输出控制。

7.一种结算计量处理方法，应用于权利要求1-5任一项所述的结算计量装置，其特征在于，包括：

电量计量模块处理得到计量数据；

电能质量模块处理得到电能质量数据；

主控MCU输出显示所述计量数据和所述电能质量数据。

8.根据权利要求7所述的结算计量处理方法，其特征在于，所述电能质量模块处理得到电能质量数据，包括：

基于锁相环电路，通过过零点检测计算前一周波周期，并结合滤波电路预测下一周波周期；

基于预测到的所述下一周波周期进行下一周波的变频固定采样。

9.根据权利要求7所述的结算计量处理方法，其特征在于，所述电量计量模块处理得到计量数据，包括：

采用多通道高精度模数转换芯片，对采集的数据进行分析计算，得到初始计量数据；

通过多维阶梯校准参数对所述初始计量数据进行校准，得到最终的计量数据。

10.根据权利要求7所述的结算计量处理方法，其特征在于，还包括：

在电量计量MCU发生故障时，通过电能质量MCU进行电量计量的相关数据处理工作；

在电能质量MCU发生故障时，通过电量计量MCU进行电能质量的分析处理工作。

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