CN117388570B - 直流电能表及电能计量方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种直流电能表和电能计量方法。具体实现方案为：采用隔直电容对直流的第一电压信号和第一电流信号隔直，可以得到相应的交流电压信号和交流电流信号，以此利用乘法器、求差模块以及求和模块，将第一电压信号和第一电流信号的乘积减去第一电压信号与交流电流信号的乘积，以及交流电压信号与第一电流信号的乘积，然后加上交流电压信号和交流电流信号的乘积，得到检测对象的瞬时功率信号。最后，利用积分模块对瞬时功率信号进行积分，得到检测对象的累计消耗电能。采用本公开的技术方案，可以提高准确地对检测对象的消耗电能进行计量。

Description

直流电能表及电能计量方法

技术领域

本公开涉及电力技术领域，尤其涉及直流计量领域。本公开具体涉及一种直流电能表及电能计算方法。

背景技术

在工业能源供应方面，直流电正日益成为一种趋势。相比于交流电，采用直流电避免了从交流电到直流电的转换损耗，减少组件使用；另外直流电更易整合再生制动、能源储存、可再生能源等各方能源。采用直流电节能潜力巨大，尤其在储能方面，智能化使用直流电能实现优化20%的系统效率和系统占用空间，有助于满足工业生产对能效和弹性的要求。另外直流电网更加稳定，为更高级别的供电网络提供额外服务，例如：补偿无功功率，或在必要时有针对性地控制有功功率。

由于无功功率和谐波的存在，直流电网电压既包含了直流分量，也包含了交流分量，如果不去除这交流分量，容易导致直流检测的“多计量”。另外，最大需量直接关系着电费的计量和用户的能源管理策略，如何精确计算也是直流大工业用户比较关心的问题。

发明内容

本公开提供了一种直流电能表和电能计量方法，能够解决上述问题。

根据本公开的一方面，提供了一种直流电能表，包括：

第一隔直电容，其输入端用于输入检测对象的第一电压信号，其输出端用于输出所述第一电压信号中的交流电压分量；

第二隔直电容，其输入端用于输入检测对象的第一电流信号，其输出端用于输出所述第一电压信号中的交流电流分量；

乘法模块，其第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别与所述第一隔直电容的输入端、所述第二隔直电容的输入端、所述第一隔直电容的输出端和所述第二隔直电容的输出端连接；所述乘法模块用于对所述第一电压信号和所述第一电流信号相乘得到第一乘积信号，对所述第一电压信号和所述交流电流分量相乘得到第二乘积信号，对所述交流电压分量和所述第一电流信号进行相乘得到第三乘积信号，以及对所述交流电压分量和所述交流电流分量进行相乘得到第四乘积信号，并依次提供给所述乘法模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端；

第一求差模块，其第一输入端和第二输入端分别与所述乘法模块的第一输出端和第二输出端连接，其输出端用于输出第一求差信号；

第二求差模块，其第一输入端和第二输入端分别与所述第一求差模块的输出端、所述乘法模块的第三输出端连接，其输出端用于输出第二求差信号；

求和模块，其第一输入端和第二输入端分别与所述第二求差模块的输出端、所述乘法模块的第四输出端连接，其输出端用于输出瞬时功率信号；

积分模块，其输入端与所述求和模块的输出端连接，用于对所述瞬时功率信号进行积分，得到所述检测对象的累计消耗电能。

根据本公开的另一方面，提供了一种电能计量方法，包括：

对检测对象进行电压和电流检测，得到第一电压信号和第一电流信号；

对所述第一电压信号进行隔直，得到交流电压分量，以及对所述第一电流信号进行隔直，得到交流电流分量；

对所述第一电压信号和所述第一电流信号进行相乘得到第一乘积信号，对所述第一电压信号和所述交流电流分量进行相乘得到第二乘积信号，对所述交流电压分量和所述第一电流信号进行相乘得到第三乘积信号，以及对所述交流电压分量和所述交流电流分量进行相乘得到第四乘积信号；

对所述第一乘积信号和所述第二乘积信号进行相减得到第一求差信号；

对所述第一求差信号和所述第三乘积信号进行相减得到第二求差信号；

对所述第二求差信号和所述第四乘积信号进行相加得到瞬时功率信号；

对所述瞬时功率信号进行积分，得到所述检测对象的累计消耗电能。

根据本公开的技术，采用隔直电容对检测对象的直流的第一电压信号和第一电流信号隔直，可以得到相应的交流电压信号和交流电流信号，以此利用乘法器、求差模块以及求和模块，将第一电压信号和第一电流信号的乘积减去第一电压信号与交流电流信号的乘积，以及交流电压信号与第一电流信号的乘积，然后加上交流电压信号和交流电流信号的乘积，得到检测对象的瞬时功率信号。最后，利用积分模块对瞬时功率信号进行积分，可以得到检测对象的累计消耗电能。因此，采用本公开的技术，可以滤除交流分量，准确地计算检测对象的消耗电能。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其他特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：

图1是本公开一实施例的直流电能表的结构图；

图2是本公开另一实施例的直流电能表的结构图；

图3是本公开另一实施例的直流电能表的结构图；

图4是本公开一实施例的电能计量方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的示范性实施例作出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

图1是本公开一实施例的直流电能表的结构图。

如图1所示，直流电能表包括电流与电压检测模块101、第一隔直电容102、第二隔直电容103、乘法模块104、第一求差模块105、第二求差模块106、求和模块107、积分模块108和电能计量模块109。

可以理解地，在一种示例中，直流电能表可以不包括电流与电压检测模块101，直接向第一隔直电容102和第二隔直电容103分别输入检测对象的第一电压信号和第一电流信号。

其中，电流与电压检测模块101，包括用于对检测对象的电流进行检测的电流检测端、用于对检测对象的电压进行检测的电压检测端、用于输出检测到的第一电流信号的电流信号输出端，以及用于输出检测到的第一电压信号的电压信号输出端。

第一隔直电容102的输入端与电压信号输出端连接，用于对第一电压信号进行隔直，得到交流电压分量，并向第一隔直电容102的输出端提供交流电压分量。

第二隔直电容103的输入端与电流信号输出端连接，用于对第一电流信号进行隔直，得到交流电流分量，并向第二隔直电容103的输出端提供交流电流分量。

乘法模块104的第一输入端与第一隔直电容102的输入端连接，乘法模块104的第二输入端与第二隔直电容103的输入端连接，乘法模块104的第三输入端与第一隔直电容102的输出端连接，乘法模块104的第四输入端与第二隔直电容103的输出端连接。乘法模块104用于对第一电压信号和第一电流信号相乘得到第一乘积信号，对第一电压信号和交流电流分量相乘得到第二乘积信号，对交流电压分量和第一电流信号进行相乘得到第三乘积信号，以及对交流电压分量和交流电流分量进行相乘得到第四乘积信号，并依次提供给乘法模块104的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端。

第一求差模块105的第一输入端和第二输入端分别与乘法模块104的第一输出端和第二输出端连接，用于对第一乘积信号和第二乘积信号进行相减得到第一求差信号，并提供给第一求差模块105的输出端。

第二求差模块106的第一输入端和第二输入端分别与第一求差模块105的输出端、乘法模块104的第三输出端连接，用于对第一求差信号和第三乘积信号进行相减得到第二求差信号，并提供给第二求差模块106的输出端。

求和模块107的第一输入端和第二输入端分别与第二求差模块106的输出端、乘法模块104的第四输出端连接，用于对第二求差信号和第四乘积信号进行相加得到瞬时功率信号，并提供给求和模块107的输出端。

积分模块108的输入端与求和模块107的输出端连接，用于对瞬时功率信号进行积分，得到检测对象的累计消耗电能，并提供给积分模块108的输出端。

在一些示例中，直流电能表还可以包括电能计量模块109，其输入端与积分模块108的输出端连接，用于对检测对象的累计消耗电能进行调整，例如归一化、去除误差等操作，得到更新后的检测对象的累计消耗电能。因此，可以得到更准确的检测对象的累计消耗电能。

可以理解地，电流与电压检测模块101可以设置一个或多个电流互感器，一个或多电压互感器。电流互感器用于对检测对象的电流进行检测或感应，从而得到检测对象的采样电流，例如第一电流信号。电压互感器用于对检测对象的电压进行检测或感应，从而得到检测对象的采样电压，例如第一电压信号。

可以理解地，第一隔直电容102用于从第一电流信号中提取交流电流分量。第二隔直电容103用于从第一电压信号中提取交流电压分量。

可以理解地，乘法模块104可以设置有多个乘法器，每个乘法器设置有两个输入端，可以与乘法模块104的任意两个输入端连接，从而对输入乘法模块104中的任意两个信号进行相乘。

可以理解地，电能计量模块109可以采用电流与电压检测模块101中的电流互感器和电压互感器的系数，对积分模块108提供的累计电能进行调整，例如相乘，可以准确得到检测对象的累计消耗电能。

根据上述实施方式，采用隔直电容对检测对象的直流的第一电压信号和第一电流信号隔直，可以得到相应的交流电压信号和交流电流信号，以此利用乘法器、求差模块以及求和模块，将第一电压信号和第一电流信号的乘积减去第一电压信号与交流电流信号的乘积，以及交流电压信号与第一电流信号的乘积，然后加上交流电压信号和交流电流信号的乘积，得到检测对象的瞬时功率信号。最后，利用积分模块对瞬时功率信号进行积分，可以得到检测对象的累计消耗电能。因此，采用上述实施方式，可以滤除交流分量，准确地计算检测对象的消耗电能。

图2是本公开另一实施例的直流电能表的结构图。

在一种实施方式中，如图2所示，直流电能表中的电流与电压检测模块101，可以包括：

第一直流电压互感器1011和第二直流电压互感器1012，第一直流电压互感器1011的第一侧和第二直流电压互感器1012的第一侧分别与电流与电压检测模块101的电压检测端连接。

第一直流电流互感器1013和第二直流电流互感器1014，第一直流电流互感器1013的第一侧和第二直流电流互感器1014的第一侧分别与电流与电压检测模块101的电流检测端连接。

控制器1015，控制器1015的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别与第一直流电压互感器1011的第二侧、第二直流电压互感器1012的第二侧、第一直流电流互感器1013的第二侧、第二直流电流互感器1014的第二侧连接，控制器的第一输出端与电流与电压检测模块101的电压信号输出端连接，控制器的第二输出端与电流与电压检测模块101的电流信号输出端。

控制器1015用于基于第一直流电压互感器1011的第二侧提供的第一采样电压与第二直流电压互感器1012的第二侧提供的第二采样电压之间的差值，确定第一电压信号，并向控制器1015的第一输出端提供第一电压信号，以及还用于基于第一直流电流互感器1013的第二侧提供的第一采样电流与第二直流电流互感器1014的第二侧提供的第二采样电流之间的差值，确定第一电流信号，并向控制器1015的第二输出端提供第一电流信号。

可以理解地，电流与电压检测模块101除了采用两个直流电流互感器和两个直流电压互感器进行电流和电压检测，也可以采用一个直流电流互感器和一个直流电压互感器进行电流和电压检测。又或者，采用三个或四个直流电流互感器和三个或四个直流电压互感器进行电流和电压检测。

示例性地，基于第一采样电压与第二采样电压的差值，确定第一电压信号，可以包括：在第一采样电压与第二采样电压之间的差值小于第一电压阈值的情况下，基于第一采样电压与第二采样电压的平均值，确定第一电压信号。又或者，可以包括：在第一采样电压与第二采样电压之间的差值大于第一电压阈值的情况下，基于第一采样电压与第二采样电压中数值小的采样电压，确定第一电压信号。

示例性地，基于第一采样电流与第二采样电流的差值，确定第一电流信号，可以包括：在第一采样电流与第二采样电流之间的差值小于第一电流阈值的情况下，基于第一采样电流与第二采样电流的平均值，确定第一电流信号。又或者，可以包括：在第一采样电流与第二采样电流之间的差值大于第一电流阈值的情况下，基于第一采样电流与第二采样电流中数值小的采样电流，确定第一电流信号。

根据上述实施方式，采用两个直流电压互感器和两个直流电流互感器对检测对象进行电压和电流的采样，可以避免某个互感器在损坏的情况下，电能表仍然能正常工作。并且，对多个采样电流进行比较，可以准确地得到最终的电流信号，对多个采样电压进行比较，可以准确地得到最终的电压信号。

在一种实施方式，对于电能计量模块109，其具体用于对累计电能、第一直流电压互感器1011的比例系数、第二直流电压互感器1012的比例系数、第一直流电流互感器1013的接线系数以及第二直流电流互感器的接线系数进行相乘，得到检测对象的累计消耗电能。

对于上述示例中的比例系数，第一直流电压互感器1011的比例系数与第二直流电压互感器1012的比例系数可以相同，也可以不相同。

对于上述示例中的接线系数，第一直流电流互感器1013的接线系数与第二直流电流互感器1014的接线系数可以相同，也可以不相同。

在一种实施方式中，如图2所示，直流电能表中的乘法模块104，可以包括四个乘法器。

第一乘法器1041，第一乘法器1041的第一输入端和第二输入端分别与第一隔直电容102的输入端（乘法模块104的第一输入端）、第二隔直电容103的输入端（乘法模块104的第二输入端）连接，用于对第一电压信号和第一电流信号进行相乘得到第一乘积信号，并向第一乘法器1041的输出端提供第一乘积信号。

第二乘法器1042，第二乘法器1042的第一输入端和第二输入端分别与第一隔直电容102的输入端（乘法模块104的第一输入端）、第二隔直电容103的输出端连接（乘法模块104的第四输入端），用于对第一电压信号和交流电流分量进行相乘得到第二乘积信号，并向第二乘法器1042的输出端提供第二乘积信号。

第三乘法器1043，第三乘法器1043的第一输入端和第二输入端分别与第一隔直电容102的输出端（乘法模块104的第三输入端）、第二隔直电容103的输入端（乘法模块104的第四输入端）连接，用于对交流电压分量和第一电流信号进行相乘得到第三乘积信号，并向第三乘法器1043的输出端提供第三乘积信号。

第四乘法器1044，第四乘法器1044的第一输入端和第二输入端分别与第一隔直电容102的输出端（乘法模块104的第三输入端），第二隔直电容103的输出端（乘法模块104的第四输入端）连接，用于对交流电压分量和交流电流分量进行相乘得到第四乘积信号，并向第四乘法器1044的输出端提供第四乘积信号。

其中，第一乘法器的输出端、第二乘法器的输出端、第三乘法器的输出端和第四乘法器的输出端分别与乘法模块104的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端连接。

可以理解地，乘法模块104除了可以包括上述四个乘法器之后，还可以包括更多的乘积器，如此，即使某个乘法器损坏之后，也仍然能够正常工作。

根据上述实施方式，可以在乘法模块104中设置多个乘法器对输入的信号进行两两相乘，得到所需要的乘积信号。

图3是本公开另一实施例的直流电能表的结构图。

在一种实施方式中，如图3所示，直流电能表还包括峰谷计算模块110和时钟模块111；

其中，峰谷计算模块110的第一输入端和第二输入端分别与时钟模块111的输出端、求和模块107的输出端连接；

峰谷计算模块110用于基于时钟模块111提供的时钟信号，对瞬时功率信号中尖峰时段和波谷时段的瞬时功率分别进行积分，得到尖峰电能和波谷电能；

峰谷计算模块110还用于对尖峰电能、第一直流电压互感器1011的比例系数、第二直流电压互感器1012的比例系数、第一直流电流互感器1013的接线系数以及第二直流电流互感器1014的接线系数进行相乘，得到检测对象的尖峰消耗电能；

峰谷计算模块110还用于对波谷电能、第一直流电压互感器1011的比例系数、第二直流电压互感器1012的比例系数、第一直流电流互感器1013的接线系数以及第二直流电流互感器1014的接线系数进行相乘，得到检测对象的波谷消耗电能。

根据上述实施方式，电能表可以针对检测对象的输入电能进行检测，得到尖峰电能和波谷电能。

在一种实施方式中，如图3所示，直流电能表还包括需能计算模块112，需能计算模块112的输入端与求和模块107的输出端连接；

其中，需能计算模块112用于对在计量时段内瞬时功率信号在各个采样时刻的瞬时功率、第一直流电压互感器1011的比例系数、第二直流电压互感器1012的比例系数、第一直流电流互感器1013的接线系数以及第二直流电流互感器1014的接线系数进行相乘，得到各个采样时刻的瞬时消耗电能，在各个采样时刻的瞬时消耗电能中选取数值最大的瞬时消耗电能作为检测对象的瞬时最大需能。

根据上述实施方式，电能表可以针对检测对象的输入电能进行检测，得到检测对象的瞬时最大需能。

对于上述示例中的比例系数，第一直流电压互感器1011的比例系数与第二直流电压互感器1012的比例系数可以相同，也可以不相同。

对于上述示例中的接线系数，第一直流电流互感器1013的接线系数与第二直流电流互感器1014的接线系数可以相同，也可以不相同。

在一种实施方式中，如3所示，直流电能表还可以包括第一低通滤波器113和第二低通滤波器114；其中，第一隔直电容102的输入端通过第一低通滤波器113与控制器1015的第一输出端连接；第一隔直电容102的输入端通过第二低通滤波器114与控制器1015的第一输出端连接。

根据上述实施方式，电能表可对针对检测对象进行采样得到的采样电压和采样电流进行噪声过滤，提高电能检测的准确性。

在一种实施方式中，如图3所示，直流电能表还可以包括显示模块115，显示模块115的第一输入端、第二输入端和第三输入端分别与电能计量模块109的输出端、峰谷计算模块110的输出端、需能计算模块112的输出端连接，用于获取并显示累计消耗电能、尖峰消耗电能、波谷消耗电能以及瞬时最大需能。

根据上述实施方式，电能表可以将检测结果显示出来，使得数据可观。

在一种实施方式中，直流电能表还可以包括无线传输模块（图中未示出），无线传输模块的第一输入端、第二输入端和第三输入端分别与电能计量模块109的输出端、峰谷计算模块110的输出端、需能计算模块112的输出端连接，用于获取累计消耗电能、尖峰消耗电能、波谷消耗电能以及瞬时最大需能，并控制无线传输模块的发送单元向远程控制中心发送累计消耗电能、尖峰消耗电能、波谷消耗电能以及瞬时最大需能。

根据上述实施方式，电能表通过无线通信的方式将检测结果上传给远程控制中心，方便远程控制中心对检测对象的消耗电能进行监控和管理。

图4是本公开一实施例的电能计算方法的流程图。

如图4所示，该电能计算方法，可以包括：

S310，对检测对象进行电压和电流检测，得到第一电压信号和第一电流信号；

S320，对第一电压信号进行隔直，得到交流电压分量，以及对第一电流信号进行隔直，得到交流电流分量；

S330，对第一电压信号和第一电流信号进行相乘得到第一乘积信号，对第一电压信号和交流电流分量进行相乘得到第二乘积信号，对交流电压分量和第一电流信号进行相乘得到第三乘积信号，以及对交流电压分量和交流电流分量进行相乘得到第四乘积信号；

S340，对第一乘积信号和第二乘积信号进行相减得到第一求差信号；

S350，对第一求差信号和第三乘积信号进行相减得到第二求差信号；

S360，对第二求差信号和第四乘积信号进行相加得到瞬时功率信号；

S370，对瞬时功率信号进行积分，得到第一电流信号对应的累计消耗电能。

可以理解地，在上述310的步骤中，可以采用一个或多个直流电压互感器进行电压检测，采用一个或多个直流电流互感器进行电流检测。

示例性地，对检测对象进行电压和电流检测，得到第一电压信号和第一电流信号，包括：

采用第一直流电压互感器和第二直流电压互感器，对检测对象进行电压检测，得到第一采样电压和第二采样电压；

基于第一采样电压与第二采样电压的差值，确定第一电压信号；

采用第一直流电流互感器和第二直流电流互感器，对检测对象进行电流检测，得到第一采样电流和第二采样电流；

基于第一采样电流与第二采样电流的差值，确定第一电流信号。

在一些示例中，还可以对累计消耗电能进行调整，例如归一化、去除误差等操作，得到更新后的检测对象的累计消耗电能。

示例性地，对累计消耗电能进行调整，可以包括：对累计消耗电能、第一直流电压互感器的比例系数、第二直流电压互感器的比例系数、第一直流电流互感器的接线系数以及二直流电流互感器的接线系数进行相乘，并基于相乘结果，更新检测对象的累计消耗电能。

根据上述实施方式，采用隔直电容对检测对象的直流的第一电压信号和第一电流信号隔直，可以得到相应的交流电压信号和交流电流信号，以此利用乘法器、求差模块以及求和模块，将第一电压信号和第一电流信号的乘积减去第一电压信号与交流电流信号的乘积，以及交流电压信号与第一电流信号的乘积，然后加上交流电压信号和交流电流信号的乘积，得到检测对象的瞬时功率信号。最后，利用积分模块对瞬时功率信号进行积分，以及利用电能计量模块将积分结果微调，可以得到检测对象的累计消耗电能。因此，采用上述实施方式，可以滤除交流分量，准确地计算检测对象的消耗电能。

在一种实施方式中，上述方法还可以包括：

基于时钟信号，对瞬时功率信号中尖峰时段和波谷时段的瞬时功率分别进行积分，得到尖峰电能和波谷电能；

对尖峰电能、第一直流电压互感器的比例系数、第二直流电压互感器的比例系数、第一直流电流互感器的接线系数以及第二直流电流互感器的接线系数进行相乘，得到检测对象的尖峰消耗电能；

对波谷电能、第一直流电压互感器的比例系数、第二直流电压互感器的比例系数、第一直流电流互感器的接线系数以及第二直流电流互感器的接线系数进行相乘，得到检测对象的波谷消耗电能。

根据上述实施方式，对瞬时功率信号中尖峰时段和波谷时段的瞬时功率分别进行积分，得到尖峰电能和波谷电能，然后，再利用互感器的系数，对尖峰电能和波谷电能进行调整，可以准确地得到检测对象的尖峰消耗电能和波谷消耗电能。

在一种实施方式中，上述方法还可以包括：

针对瞬时功率信号中的第一个极大值，以第一个极大值为中心，求取计量时段内的瞬时功率的累计值，作为第一累计最大需能；

针对瞬时功率信号中的第i个极大值，在第i个极大值大于第i-1个极大值或者第i个极大值对应的波形曲率与第一个极大值对应的波形曲率相同的情况下，以第i个极大值为中心，求取在计量时段内的瞬时功率的累计值，作为第二累计最大需能，其中，i为大于1的正整数；

在第二累计最大需能大于第一累计最大需能的情况下，基于第二累计最大需能更新第一累计最大需能。

示例性地，对于上述第一累计最大需能和第二累计最大需能，可以采用以下的公式来计算。

；

其中，Z为瞬时最大需能，为峰值电能，/>为峰值时间，/>为谷值电能，/>为谷值时间，/>为峰谷以外其他时间的电能，/>为峰谷以外时间，/>为以极大值为中心的计量时段，/>为计量时段内的瞬时功率。

其中，上述计量时段可以为15分钟或者20分钟。

根据上述实施方式，利用瞬时功率信号计算累计最大需能，并持续对瞬时功率信号，以得到持续检测的这个时间段内的累计最大需能。

在一种实施方式中，基于第一直流电压互感器的第二侧提供的第一采样电压与第二直流电压互感器的第二侧提供的第二采样电压之间的差值，确定第一电压信号，包括：

在第一采样电压与第二采样电压之间的差值小于第一电压阈值的情况下，基于第一采样电压与第二采样电压的平均值，确定第一电压信号；

在第一采样电压与第二采样电压之间的差值大于第一电压阈值的情况下，基于第一采样电压与第二采样电压中数值小的采样电压，确定第一电压信号；

基于第一直流电流互感器的第二侧提供的第一采样电流与第二直流电流互感器的第二侧提供的第二采样电流之间的差值，确定第一电流信号，包括：

在第一采样电流与第二采样电流之间的差值小于第一电流阈值的情况下，基于第一采样电流与第二采样电流的平均值，确定第一电流信号；

在第一采样电流与第二采样电流之间的差值大于第一电流阈值的情况下，基于第一采样电流与第二采样电流中数值小的采样电流，确定第一电流信号。

根据上述实施方式，对多个采样电流进行比较，可以准确地得到最终的电流信号，对多个采样电压进行比较，可以准确地得到最终的电压信号。

本公开实施例的方法的各个步骤的描述，可以参见上述直流电能表的实施例中对应模块或单元等的相关描述，在此不再赘述。

本公开的技术方案中，所涉及的用户个人信息的获取，存储和应用等，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。

在本公开说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体。可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (6)

1.一种直流电能表，其特征在于，包括：

第一隔直电容，其输入端用于输入检测对象的第一电压信号，其输出端用于输出所述第一电压信号中的交流电压分量；

第二隔直电容，其输入端用于输入检测对象的第一电流信号，其输出端用于输出所述第一电压信号中的交流电流分量；

乘法模块，其第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别与所述第一隔直电容的输入端、所述第二隔直电容的输入端、所述第一隔直电容的输出端和所述第二隔直电容的输出端连接；所述乘法模块用于对所述第一电压信号和所述第一电流信号相乘得到第一乘积信号，对所述第一电压信号和所述交流电流分量相乘得到第二乘积信号，对所述交流电压分量和所述第一电流信号进行相乘得到第三乘积信号，以及对所述交流电压分量和所述交流电流分量进行相乘得到第四乘积信号，并依次提供给所述乘法模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端；

第一求差模块，其第一输入端和第二输入端分别与所述乘法模块的第一输出端和第二输出端连接，其输出端用于输出第一求差信号；

第二求差模块，其第一输入端和第二输入端分别与所述第一求差模块的输出端、所述乘法模块的第三输出端连接，其输出端用于输出第二求差信号；

求和模块，其第一输入端和第二输入端分别与所述第二求差模块的输出端、所述乘法模块的第四输出端连接，其输出端用于输出瞬时功率信号；

积分模块，其输入端与所述求和模块的输出端连接，用于对所述瞬时功率信号进行积分，得到所述检测对象的累计消耗电能；

电流与电压检测模块，所述电流与电压检测模块包括第一直流电压互感器、第二直流电压互感器、第一直流电流互感器和第二直流电流互感器，所述第一直流电压互感器的第一侧和所述第二直流电压互感器的第一侧分别与所述电流与电压检测模块的电压检测端连接，所述第一直流电流互感器的第一侧和所述第二直流电流互感器的第一侧分别与所述电流与电压检测模块的电流检测端连接；

控制器，所述控制器的第一输入端、第二输入端、第三输入端和第四输入端分别与所述第一直流电压互感器的第二侧、所述第二直流电压互感器的第二侧、所述第一直流电流互感器的第二侧、所述第二直流电流互感器的第二侧连接，所述控制器的第一输出端与所述电流与电压检测模块的电压信号输出端连接，所述控制器的第二输出端与所述电流与电压检测模块的电流信号输出端；所述控制器用于基于所述第一直流电压互感器的第二侧提供的第一采样电压与所述第二直流电压互感器的第二侧提供的第二采样电压之间的差值，确定第一电压信号，并向所述控制器的第一输出端提供所述第一电压信号，以及还用于基于所述第一直流电流互感器的第二侧提供的第一采样电流与所述第二直流电流互感器的第二侧提供的第二采样电流之间的差值，确定第一电流信号，并向所述控制器的第二输出端提供所述第一电流信号；

峰谷计算模块和时钟模块；其中，所述峰谷计算模块的第一输入端和第二输入端分别与所述时钟模块的输出端、所述求和模块的输出端连接；

所述峰谷计算模块用于基于所述时钟模块提供的时钟信号，对所述瞬时功率信号中尖峰时段和波谷时段的瞬时功率分别进行积分，得到尖峰电能和波谷电能；

所述峰谷计算模块还用于对所述尖峰电能、所述第一直流电压互感器的比例系数、所述第二直流电压互感器的比例系数、所述第一直流电流互感器的接线系数以及所述第二直流电流互感器的接线系数进行相乘，得到所述检测对象的尖峰消耗电能；

所述峰谷计算模块还用于对所述波谷电能、所述第一直流电压互感器的比例系数、所述第二直流电压互感器的比例系数、所述第一直流电流互感器的接线系数以及所述第二直流电流互感器的接线系数进行相乘，得到所述检测对象的波谷消耗电能。

2.根据权利要求1所述的直流电能表，其特征在于，所述乘法模块包括：

第一乘法器，其第一输入端和第二输入端分别与所述乘法模块的第一输入端和第二输入端连接，用于对所述第一电压信号和所述第一电流信号进行相乘得到第一乘积信号，并提供给所述第一乘法器的输出端；

第二乘法器，其第一输入端和第二输入端分别与所述乘法模块的第一输入端和第四输入端连接，用于对所述第一电压信号和所述交流电流分量进行相乘得到第二乘积信号，并提供给所述第二乘法器的输出端；

第三乘法器，其第一输入端和第二输入端分别与所述乘法模块的第三输入端和第二输入端连接，用于对所述交流电压分量和所述第一电流信号进行相乘得到第三乘积信号，并提供给所述第三乘法器的输出端；

第四乘法器，其第一输入端和第二输入端分别与所述乘法模块的第三输入端和第四输入端连接，用于对所述交流电压分量和所述交流电流分量进行相乘得到第四乘积信号，并向所述第四乘法器的输出端提供所述第四乘积信号；

其中，所述第一乘法器的输出端、所述第二乘法器的输出端、所述第三乘法器的输出端和所述第四乘法器的输出端分别与所述乘法模块的第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端连接。

3.根据权利要求2所述的直流电能表，其特征在于，还包括需能计算模块，所述需能计算模块的输入端与所述求和模块的输出端连接；

其中，所述需能计算模块用于对在计量时段内所述瞬时功率信号在各个采样时刻的瞬时功率、所述第一直流电压互感器的比例系数、所述第二直流电压互感器的比例系数、所述第一直流电流互感器的接线系数以及所述第二直流电流互感器的接线系数进行相乘，得到各个采样时刻的瞬时消耗电能，在各个采样时刻的瞬时消耗电能中选取数值最大的瞬时消耗电能作为所述检测对象的瞬时最大需能。

4.根据权利要求3所述的直流电能表，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块的第一输入端、第二输入端和第三输入端分别与所述积分模块的输出端、所述峰谷计算模块的输出端、所述需能计算模块的输出端连接，用于获取并显示所述累计消耗电能、所述尖峰消耗电能、所述波谷消耗电能以及所述瞬时最大需能。

5.一种电能计算方法，其特征在于，包括：

采用第一直流电压互感器和第二直流电压互感器，对检测对象进行电压检测，得到第一采样电压和第二采样电压；

基于所述第一采样电压与所述第二采样电压的差值，确定第一电压信号；

采用第一直流电流互感器和第二直流电流互感器，对所述检测对象进行电流检测，得到第一采样电流和第二采样电流；

基于所述第一采样电流与所述第二采样电流的差值，确定第一电流信号；

对所述第一电压信号进行隔直，得到交流电压分量，以及对所述第一电流信号进行隔直，得到交流电流分量；

对所述第一电压信号和所述第一电流信号进行相乘得到第一乘积信号，对所述第一电压信号和所述交流电流分量进行相乘得到第二乘积信号，对所述交流电压分量和所述第一电流信号进行相乘得到第三乘积信号，以及对所述交流电压分量和所述交流电流分量进行相乘得到第四乘积信号；

对所述第一乘积信号和所述第二乘积信号进行相减得到第一求差信号；

对所述第一求差信号和所述第三乘积信号进行相减得到第二求差信号；

对所述第二求差信号和所述第四乘积信号进行相加得到瞬时功率信号；

对所述瞬时功率信号进行积分，得到所述检测对象的累计消耗电能；

对所述累计消耗电能、所述第一直流电压互感器的比例系数、所述第二直流电压互感器的比例系数、所述第一直流电流互感器的接线系数以及所述第二直流电流互感器的接线系数进行相乘，并基于相乘结果，更新所述检测对象的累计消耗电能；

基于时钟信号，对所述瞬时功率信号中尖峰时段和波谷时段的瞬时功率分别进行积分，得到尖峰电能和波谷电能；

对所述尖峰电能、所述第一直流电压互感器的比例系数、所述第二直流电压互感器的比例系数、所述第一直流电流互感器的接线系数以及所述第二直流电流互感器的接线系数进行相乘，得到所述检测对象的尖峰消耗电能；

对所述波谷电能、所述第一直流电压互感器的比例系数、所述第二直流电压互感器的比例系数、所述第一直流电流互感器的接线系数以及所述第二直流电流互感器的接线系数进行相乘，得到所述检测对象的波谷消耗电能。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：

针对瞬时功率信号中的第一个极大值，以所述第一个极大值为中心，求取计量时段内的瞬时功率的累计值，作为第一累计最大需能；

针对瞬时功率信号中的第i个极大值，在第i个极大值大于第i-1个极大值或者第i个极大值对应的波形曲率与所述第一个极大值对应的波形曲率相同的情况下，以所述第i个极大值为中心，求取在所述计量时段内的瞬时功率的累计值，作为第二累计最大需能，其中，i为大于1的正整数；

在第二累计最大需能大于所述第一累计最大需能的情况下，基于第二累计最大需能更新所述第一累计最大需能。