WO2012167747A1 - 交流电物理量测量和数据采集装置和方法 - Google Patents

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郝玉山
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Definitions

  • the present invention relates to power system automation techniques, and more particularly to apparatus and methods for AC physical quantity measurement and data acquisition. Background technique
  • the measurement and data collection of power physical quantity was completed by RTU (Remote Terminal Unit) in the early years.
  • RTU Remote Terminal Unit
  • substation integrated automation which was completed by the measurement unit in the digital substation;
  • telemetry the measurement and data acquisition
  • the measurement and data acquisition process is input AC current 1, AC voltage u, and is sampled by 1.
  • u modulo conversion
  • the receiving side can receive it locally or remotely.
  • the local receiving can be in the same device or near Installed in different devices; remote receiving distance is far, and the received telemetry data is applied on the receiving side.
  • the resampling frequency f w ⁇ f c since the resampling frequency f w ⁇ f c does not satisfy the canon sampling theorem, it will cause high frequency aliasing to low frequency and cause mixing. Stacking error.
  • the present invention is directed to the above problems, and aims to provide a power physical quantity telemetry device and method, input an alternating current i or / and an alternating voltage u (recorded as alternating current), and output a waveform value, an effective value or a steady state value of an alternating current required on the receiving side. And the effective value and steady state value of its fundamental and sequence components.
  • the AC physical quantity telemetry device comprises:
  • An analog sampling channel for analog sampling of the input alternating current to output an analog sample value; a sampling switch for resampling to obtain a telemetry data frequency required by the receiving side;
  • a register for storing a resampled value from the sampling switch
  • the timing controller is configured to control the resampling frequency of the analog sampling channel and the sampling switch; and further comprises a digital low-pass filter, wherein the input is connected to the analog sampling value of the output of the analog sampling channel, and the output is connected to the sampling switch, and is used for filtering the sampling value.
  • the high frequency component whose cutoff frequency should be less than 0.5 times the resampling frequency of the sampling switch.
  • the harmonic The wave decomposition device comprises: a fundamental wave/harmonic decomposition device for performing fundamental wave/harmonic decomposition on the sampled value from the analog sampling channel to obtain a fundamental wave/harmonic vector; and an amplitude value device, a real part device, and an imaginary part
  • the device, the amplitude determining device, the real part device and the imaginary part device simultaneously receive the fundamental wave/harmonic vector from the fundamental wave/harmonic decomposition device, and respectively output the fundamental wave/harmonic amplitude, the fundamental wave/harmonic real part And the fundamental/harmonic imaginary part to the digital low-pass filter.
  • the selection data register is used to store selection data set by the receiving side through the bus
  • a selector switch is set in front of the register, and the bit is controlled by the data bit of the selected data register.
  • the selected bit is 1, the data strobe and the resampled value are entered into the register for storage. Otherwise, the resampled value is not present in the register.
  • the harmonic order register can be set to store the harmonic order data m set on the receiving side to control the output of the mth harmonic vector by the fundamental/harmonic decomposition device.
  • the sequence decomposition device is added, and the fundamental wave/harmonic values of the three single-phase electric signals output by the fundamental wave/harmonic decomposition device are sequentially decomposed to obtain three
  • the positive sequence component, the negative sequence component and the zero sequence component of the alternating current are outputted by the amplitude device, the real device and the imaginary device, respectively, and output the positive, negative and zero sequence RMS, real and imaginary parts.
  • the high frequency is filtered by a digital low pass filter.
  • the digital low pass filter includes
  • the averaging device is connected to the RMS device for obtaining the RMS effective value, the real part, and the imaginary part of the output value of the RMS device;
  • the average value is cleared when F changes from 1 to 0.
  • the invention also proposes an alternating current telemetry device suitable for use in a metering and measuring device such as a single-phase electric energy meter, comprising:
  • the analog sampling channel is used for inputting alternating current i and alternating voltage u, output current sampling value i k and voltage sampling value u k ;
  • a multiply accumulator for inputting a current sample value i k and a voltage sample value u k , and outputting an active electric energy W k ;
  • a harmonic decomposition device for performing a fundamental wave on the current sample value i k and the voltage sample value u k Harmonic decomposition to obtain the fundamental and mth harmonic vectors;
  • An amplitude determining device for inputting a fundamental wave and an mth harmonic vector from the harmonic decomposition device, and outputting amplitudes of the fundamental wave and the mth harmonic;
  • An accumulator for inputting the fundamental reactive power from the power seeking device, and outputting the reactive power after the accumulation;
  • the averaging device for inputting the fundamental wave, the mth harmonic, the amplitude from the amplitude determining device, and the power from the power The active power and reactive power of the device, and output the average value of their steady state;
  • a sampling switch for inputting an average value from the averaging device and active energy from the accumulator, reactive power, resampling, and outputting their resampled values
  • a register for storing a resampled value from the sampling switch
  • a bus configured to output a resampled value in the register to a receiving side
  • timing control device for timingly controlling the analog sampling channel and the sampling switch
  • the harmonic order register is used for storing the harmonic order data m set on the receiving side to control the fundamental wave and mth harmonic vector of the base harmonic decomposition device.
  • the invention also provides a method for alternating current physical quantity telemetry, including
  • Analog sampling of the input AC voltage u and / or AC current i the sampling time interval is ⁇ , the voltage sample value u k and / or the current sample value i k is obtained ;
  • the stored data is output to the receiving side.
  • the function of low-pass filtering is to filter out high frequencies to avoid aliasing errors during resampling.
  • the transfer function of the low-pass filter is selected as follows:
  • a selection switch is set after the sampling switch, and the registration bit is controlled by the data bit of the selected data.
  • the selection bit is 1, the data strobe and the resampled value enter the register for storage; otherwise, the resampled value is not stored.
  • the harmonic order m set on the receiving side can be stored, and the harmonic decomposition can be controlled to output the mth harmonic vector.
  • the mth harmonic vector of the current is obtained by i k and / or u k according to the number m of harmonics given by the receiving side. And / or the mth harmonic vector of the voltage ⁇ ; 1 ; from the sum of ⁇ to obtain the harmonic active component if and harmonic reactive component Q: , P k m
  • the conjugate, Re() is the real part
  • the receiving side can temporarily give one or several m values to measure a given harmonic or harmonics.
  • P k m and Q are also subjected to the above-described ⁇ -pass filtering and re-sampling, and output harmonic RMS/; and/or ⁇ , ⁇ and m .
  • the sequence decomposition step is performed to obtain the positive, negative and zero sequence vectors of the three-phase voltage and/or current, and the positive, negative and zero-order effective values of the output voltage and/or current after the amplitude, the real part and the imaginary part are respectively obtained.
  • the real and imaginary parts are filtered by low-pass filtering to remove high frequencies.
  • the kth calculated value of the mth harmonic vector, i) k , )A and )A are the positive, negative, and zero sequence vectors of the mth harmonic of the three-phase current; the positive and negative of the mth harmonic of the three-phase voltage
  • the zero sequence vector can also be obtained according to the formula.
  • the method further comprises: averaging the obtained effective values to obtain an average value thereof and/or P k . 3 ⁇ 4 ;
  • the average value is also a low pass filter.
  • the average method is:
  • the invention also provides an alternating current telemetry method suitable for use in a single-phase electric energy meter or the like, comprising: performing analog sampling on the input alternating current i and the alternating current voltage u, outputting the current sampling value i k and the voltage sampling value u k ;
  • the present invention also provides an alternating current telemetry method suitable for use in a three-phase electric energy meter, etc., based on the aforementioned alternating current physical quantity telemetry method, further includes a fundamental wave/harmonic decomposition step, obtaining amplitude, and seeking truth The imaginary and imaginary steps are performed to output the amplitude, real and imaginary parts of the fundamental/harmonic positive and negative zero sequence components of the three-phase alternating current to the averaging step.
  • the common analog sampling channel is used to obtain current and voltage sampling values, accurately calculate current, voltage rms value and power, not only resample the output waveform value, but also output RMS value, steady state value and its fundamental harmonic RMS, steady state.
  • the value, the low-pass filtering before re-sampling avoids the aliasing error, and the steady-state criterion ensures that the transient data does not mix into the steady-state data, thereby satisfying the multiple requirements of the receiving side for the telemetry data.
  • FIG. 1 shows a single phase AC voltage waveform telemetry apparatus and method of the present invention.
  • Figure 2 illustrates a single phase AC voltage rms telemetry apparatus and method of the present invention.
  • Figure 3 illustrates a single phase AC voltage rms telemetry apparatus and method incorporating harmonics of the present invention.
  • Figure 4 shows a variation of the apparatus of Figure 3.
  • Fig. 5 shows another variation of the apparatus of Fig. 3.
  • Figure 6 shows a three-phase voltage telemetry device and method of the present invention containing harmonic decomposition.
  • Figure 7 shows a telemetry device and method for voltage steady state values.
  • Figure 8 illustrates a single phase alternating current telemetry device and method.
  • Figure 9 shows a three-phase alternating current telemetry device and method. detailed description
  • Figure 1 shows a single-phase AC voltage waveform telemetry device and method.
  • the voltage waveform telemetry device includes an analog sampling channel 1, a sampling switch 2, a register 3, a bus 4, and a timing controller 5, and further includes a digital low-pass filter 6;
  • the input AC voltage signal u is after the analog sampling channel 1
  • the sampling value u k of the output voltage is filtered by the digital low-pass filter 6 to the sampling switch 2, and the sampling switch 2 is resampled, and the output voltage re-sampling value Uj is stored in the register 3;
  • the register 3 outputs data to the receiving side via the bus 4 under the control of the bus 4.
  • the analog sampling channel 1 and the sampling switch 2 are controlled by the timing controller 5.
  • the function of the digital low pass filter 6 is to filter out high frequencies whose cutoff frequency f c should be less than 0.5 times the resampling frequency f w .
  • the device of the embodiment of Figure 1 is equally applicable to current waveform telemetry as long as the voltage signal is replaced by a current signal. Similarly, the device of Figure 1 is also suitable for waveform telemetry of multiphase voltage and multiphase current.
  • Figure 2 illustrates a single phase AC voltage rms telemetry apparatus and method.
  • the single-phase AC voltage RMS telemetry device includes an analog sampling channel 1, a RMS device 7, a sampling switch 2, a register 3, a bus 4, and a timing controller 5, and a digital low-pass filter 6, an input voltage.
  • the signal u is subjected to the sampling value u k of the output voltage after the analog sampling channel 1 , and after the effective value U k of the output voltage of the RMS device 7 is obtained, the high frequency filter 6 filters out the high frequency and then goes to the sampling switch 2, and the sampling switch 2
  • the output voltage resampling value 126 is stored in the register 3 after resampling; the register 3 outputs data to the receiving side via the bus 4 under the control of the bus 4; the analog sampling channel 1 and the sampling switch 2 are controlled by the timing controller 5.
  • the function of the low pass filter 6 is to filter out high frequencies whose cutoff frequency f c should be less than 0.5 times the resampling frequency f T .
  • the apparatus and method of the embodiment of FIG. 2 are equally applicable to single-phase current RMS telemetry. Similarly, the apparatus and method of FIG. 2 are also applicable to rms telemetry of multi-phase voltage and multi-phase current.
  • Figure 3 illustrates a single phase AC voltage rms telemetry apparatus and method including a harmonic decomposition apparatus.
  • a fundamental decomposition process is added on the basis of FIG. 2, and the voltage sample value u k after the analog sampling channel 1 passes through the fundamental decomposition device 81 to obtain a fundamental wave vector ⁇ , ⁇ simultaneously inputting the amplitude obtaining device 82.
  • the real part device 83 and the imaginary unit 84 respectively output a voltage fundamental amplitude ⁇ /, a voltage fundamental real part i/r, and a voltage fundamental imaginary part f/, u, f/r, and ⁇ /
  • the high frequency is filtered out by the digital low pass filter 6, it is resampled by the sampling switch 2, output, and stored in the register 3.
  • Figure 4 shows a variant of Figure 3.
  • the real part and the imaginary part of the fundamental wave are often used, and the effective value and the fundamental effective value are not used very often. Therefore, as shown in FIG. 4, on the basis of FIG. 3, a register 31 can be added for Register the selected data.
  • the data selected in the write register 31 is controlled by the bus 4 from the receiving side; the selection switch 32 is set after the sampling switch 2, the data bit of the register is controlled by the register 31, and the data strobe and the data entry register are selected when the selected bit is 1. 3, otherwise, there is no such data in register 3.
  • the effective value, the fundamental rms value, the real part of the fundamental wave, and the imaginary part are input to the register
  • the selection data written by the receiving side is controlled in 3.
  • Fig. 5 shows another variation of Fig. 3.
  • FIG. 5 adds a register 33 for registering data m, and controls the data written from the receiving side to the register 33 by the bus 4; the output of the register 33 is connected to the harmonic decomposition device 81 for controlling the harmonic decomposition.
  • the device 81 outputs the mth harmonic vector ⁇ , the other is the same as in Fig. 3.
  • the positive sequence rms value, the real part and the imaginary part are given, and the high frequency is filtered by the digital low pass filter 6; accordingly, the selection register 31 and the switch 32 are added. Number of digits. Others are the same as Figure 4.
  • Figure 7 shows the telemetry device and method for voltage steady-state values.
  • the telemetry device for voltage steady state value of the present invention comprises an analog sampling device 1, an rms value device 7, a sampling switch 2, a register 3, a bus 4, and a timing controller 5, and is further included after the RMS device 7 is obtained.
  • the averaging unit A1 and the judging unit A2 are set.
  • the effective value U k of the output voltage is obtained by the analog sampling circuit 1 and the rms device 7 is obtained; U k - the average value of the output voltage after the average cell A1 is passed, and then the sampling switch 2 is used for resampling
  • register 3 is output to the receiving side via bus 4 under the control of bus 4;
  • the active power P, the reactive power Q, the active energy W, and the reactive power V are obtained from the sampled values of the voltage and current; the fundamental active power P is obtained from the fundamental voltage and the fundamental current, and the fundamental reactive power Q 1 and the base are obtained.
  • the wave positive sequence reactive power ⁇ ⁇ thus their rms output and steady state output are available.
  • Figure 8 shows a single-phase AC telemetry device and method that can be used in metering and measuring devices such as single-phase energy meters.
  • the current sampled value i k and the voltage sampled value u k pass through the multiplier accumulator B1 to obtain the active electric energy W k ;
  • the current sampled value i k and the voltage sampled value u k are filtered by the low pass filter 61
  • the fundamental wave and the mth harmonic vector are obtained by the harmonic decomposition device 81, and the fundamental wave and the mth harmonic vector are obtained on the one hand by the amplitude obtaining circuit 82 to obtain the fundamental wave and the mth harmonic.
  • the active power and reactive power of the fundamental wave and the mth harmonic are obtained;
  • the amplitude of the wave and mth harmonic and the active power and reactive power are averaged in the steady state state after passing through the averaging device A1;
  • the fundamental reactive power is outputted to the reactive power after accumulator B3;
  • the average value of the energy, reactive power and average device A1 output goes through the sampler 2 to the register 3;
  • the register 3 is output to the receiving side via the bus 4 under the control of the bus 4; the fundamental voltage amplitude and the fundamental current amplitude Or the fundamental power is passed through the judgment unit A2 and the flag F is given.
  • the sampling switch 21 and the low-pass filter 61 in Fig. 8 are introduced in consideration of the insufficient operation speed of the digital circuit, because the other steps except the analog sampling channel 1 are digital processing, and a CPLD (Complex Programmable Logic Device, Complicated programmable logic device, FPGA (Field-Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or similar digital circuit, or DSP (Digital Signal Processor)
  • CPLD Computer-Desable Logic Device
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • DSP Digital Signal Processor
  • the program implementation of the processor in order to ensure the accuracy of the active energy, the frequency of the analog sampling is designed to be high, and the operation speed of the digital circuit is not enough, so the resampling is required, and the sampling switch 21 is introduced; in order to ensure no aliasing after resampling An error is introduced to introduce a low pass filter 61 whose cutoff frequency should be less than 0.5 times the re
  • the reactive power ⁇ wave reactive power because, in the circuit with harmonics, the first in the application
  • the first concern is the fundamental power, how much reactive power can compensate for the power factor requirements; the second is the harmonic content and which harmonic is large, so m can be specified by the receiving side.
  • the simultaneous telemetry results after specifying multiple harmonics because it is only the juxtaposition of the above circuits, so it is not given.
  • Fig. 9 shows a three-phase alternating current telemetry device and method which can be used in a metering and measuring device such as a three-phase electric energy meter.
  • three-phase alternating currents i a , i b , i c and three-phase alternating voltages u a , u b , u c are input, and on the basis of FIG. 8 , a positive-sequence decomposition device 9 is added for input from The three single-phase fundamental currents, the three single-phase fundamental voltages of the fundamental decomposition device 81, the three-phase voltage fundamental positive and negative zero-order vectors and the current fundamental positive and negative zero-order vectors are sent to the amplitude determining device 82.
  • the amplitude determining device 82 outputs the positive and negative zero-sequence amplitudes of the current and the voltage to the averaging device A1; the fundamental positive sequence current vector and the fundamental positive sequence voltage vector are subjected to the power device B2 to give the fundamental wave positive sequence.
  • the active power, the fundamental positive sequence reactive power, also to the averaging device A1; the input of the accumulator B3 should be the sum of the three-phase fundamental reactive power.
  • the input of the determining unit A2 should be the three-phase fundamental active The sum of power; others are the same as Figure 8.
  • the positive and negative zero-sequence rms output of current and voltage is increased, which is better as a telemetry device in a digital substation or a measurement unit of a power plant. If according to Figure 1, the output of the waveform value can be increased to meet the telemetry requirements of various substations and power plants.
  • analog sampling channel can be completed by CPLD, FPGA, ASIC or similar digital circuits, and are also easily implemented by DSP programs, as detailed in their development specifications. It is also possible to integrate the analog sampling channel and the digital processing part in one chip for integration.

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Abstract

一种交流电物理量测量和数据采集装置及其方法，其中所述交流电物理量测量和数据采集装置包括：模拟采样通道，用于输入交流电，输出模拟采样值；采样开关，用于重抽样，以获得接收侧需要的数据频率；寄存器，用于存储来自采样开关的重抽样值；总线，用于将寄存器中的重抽样值输出到接收侧；定时控制器，用于控制模拟采样通道和采样开关的重抽样频率；数字低通滤波器，其偷入接模拟采样通道输出的模拟采样值、输出接采样开关，用于滤除采样值中的高频分量，其截止频率应当小于0.5倍的采样开关的重抽样频率。所述交流电物理量测量和数据采集装置及方法提高了电力物理量的遥测精度，不仅重抽样输出波形值，还输出有效值、稳态值及其基波谐波有效值、稳态值，从而，满足接收侧对遥测数据的多种需求。

Description

交流电物理量测量和数据采集装置和方法
技术领域
本发明涉及电力系统自动化技术，尤其是交流电物理量测量和数据采集的 装置和方法。 背景技术
在电力调度自动化中， 电力物理量的测量和数据采集早些年由 RTU ( Remote Terminal Unit, 远程终端装置）完成， 近年来由变电站综合自动化 完成， 在数字变电站中由测量单元完成； 在用电自动化（如用电信息系统、 智 能用电）中， 由电能表或配变终端完成； 在配电自动化中， 由配电开关终端完 成； 在发电机励磁控制器中， 由测量变送单元完成。 在以上提到的所有测量单 元或终端中， 测量和数据采集（以下筒称遥测）过程都是输入交流电流1、 交 流电压 u, 按照预定采样时间间隔 对1、 u采样（模数变换）获得电流电压的 采样值 ik、 uk; ik、 uk再经计算获得其他物理参数， 如交流电流的有效值 Ik、 交 流电压的有效值 Uk、有功功率 Pk和无功功率 Qk (其中 k=l,2，...）等， 对 Pk、 Qk累 积求得有功电能量 Wk、 无功电量 Vk; 再以 M为间隔进行重抽样（也被称为按 照接收侧给定时刻的冻结数据）， 输出电力物理量的重抽样值 、 1¾、 和 (¾到 接收侧。 接收侧可以就地接收也可以远程接收。 就地接收可以在同一装置内， 也可以就近安装在不同装置内； 远程接收距离远， 在接收侧应用接收的遥测数 据。
在上述遥测过程中， 采样时间间隔 Δ—般能够满足加农采样定理， 即采样 频率 fA=lM >2 x fc (其中 fc为被采样信号的截止频率） ， 所以， 计算的物理量 有效值如 Ik、 Uk、 Pk和 Qk等没有混叠问题， 然而， 重抽样后， 由于重抽样频率 fw<fc不满足加农采样定理， 因此会引起高频混叠到低频而造成混叠误差。
目前， 新能源发电、 直流输电和非线性负荷越来越多， 电力系统中谐波含 量越来越大，造成了上述混叠误差越来越大。 因为无功功率的计算需要假定电 压、 电流为正弦信号， 所以无功功率和无功电量的误差更大， 这种误差到了不 可以忽视的地步。 对于接收侧， 基波分量的有效值， 即 /)、 U) . P;和 Q1 比有效值 ¾、 Uj, 和 Q更有价值； 对于三相交流电， 基波正序分量， 即 /( 、 u\X)j . ¾ 和 比三相有效值 、 Uj、 Pj和 Q更有价值； 但是， 现有技术的测量单元或装置都没 有输出基波分量、 正序分量， 造成了接收侧的电力物理量应用困难。
电力应用中的重抽样分三种： （ 1 )对 ik、 uk重抽样输出 ij、 Uj , 称为波形重 抽样， 重抽样间隔记为 Mw, 输出为波形值； （2 )对 Ik、 Uk、 Pk和 Qk较快重抽 样， 称为有效值重抽样， 重抽样间隔记为 Μτ, 输出为有效值； （3 )对1] Uk、 Pk和 Qk慢速重抽样， 称为稳态重抽样， 重抽样间隔记为 Ms, 输出为稳态值； 通常， MW<MT<MS。
中国发明专利 ZL200910158375.X和 ZL200910158370.7 (发明人：郝玉山， 发明名称 "连续物理量测量装置和方法" ）中给出了一般物理量的稳态量遥测 和全态量遥测， 但输出频率不符合以上重抽样频率、 输出内容也多， 不便直接 应用于电力自动化系统中。 发明内容
本发明针对以上问题， 旨在给出电力物理量遥测装置与方法，输入交流电 流 i或 /和交流电压 u (记成交流电） ， 输出接收侧所需要的交流电的波形值、 有效值或稳态值及其基波与序分量的有效值、 稳态值。
根据本发明的交流电物理量遥测装置， 包括：
模拟采样通道， 用于对输入的交流电进行模拟采样以输出模拟采样值； 采样开关， 用于重抽样， 以获得接收侧需要的遥测数据频率；
寄存器， 用于存储来自采样开关的重抽样值；
总线， 用于将所述寄存器中的重抽样值输出到接收侧； 和
定时控制器用于控制所述模拟采样通道和采样开关的重抽样频率； 还包括数字低通滤波器， 其输入接模拟采样通道输出的模拟采样值、输出 接采样开关， 用于滤除采样值中的高频分量， 其截止频率应当小于 0.5倍的采 样开关的重抽样频率。
如果需要对交流有效值进行遥测， 需要在上述方案的基础上，在模拟采样 通道和数字低通滤波器之间设置求有效值装置，用于对来自模拟采样通道的采 样值求有效值， 并输出到低通滤波器。
如果需要对交流谐波的有效值进行遥测，需要在上述有效值遥测方案的基 础上，在模拟采样通道和数字低通滤波器之间与求有效值装置并行设置谐波分 解装置， 所述谐波分解装置包括， 基波 /谐波分解装置用于对来自模拟采样通 道的采样值进行基波 /谐波分解得到基波 /谐波矢量； 和求幅值装置、 求实部装 置、 求虚部装置， 求幅值装置、 求实部装置和求虚部装置同时接受来自基波 / 谐波分解装置的基波 /谐波矢量， 分别输出基波 /谐波幅值、 基波 /谐波实部和基 波 /谐波虚部到数字低通滤波器。
因为在谐波分解过程中，遥测数据量会显著增大， 因此需要在含有谐波分 解的遥测装置中设置：
选择数据寄存器用于存储接收侧通过总线设置的选择数据；
在寄存器前设置一选择开关，对位受控于选择数据寄存器的数据位， 当选 择位为 1时数据选通、 重抽样值进入寄存器中进行存储， 否则， 寄存器中没有 该重抽样值。
如果仅需要 m次谐波的数据， 可设置谐波次数寄存器用于存储接收侧设 置的谐波次数数据 m, 以控制所述基波 /谐波分解装置输出 m次谐波矢量。
如果测量的是三相交流电，在前述交流电物理量遥测装置的基础上，增加 序分解装置， 对基波 /谐波分解装置输出的三个单相电的基波 /谐波值进行序分 解得到三相交流电的正序分量、 负序分量和零序分量， 分别同时经过求幅值装 置、求实部装置和求虚部装置后输出正序、 负序和零序的有效值、实部和虚部， 并经数字低通滤波器滤除高频。
如果对交流电的稳态进行遥测， 则在前述方案中， 所述数字低通滤波器包 括，
平均装置，连接求有效值装置，用于获得有效值装置输出的交流电有效值、 实部、 虚部的平均值；
判断装置， 连接求有效值装置， 按照有效值装置输出的有效值给出标志 F 到平均装置， 当所述有效值处于稳态过程时 F=0, 反之， 当处于暂态过程时 F=l; 当 F由 1变 0时所述平均值清零， 当 F=l时所述平均值为不可能达到的 值， 该不可能达到的值到达接收侧后将作为坏数据剔除。 本发明还提出了一种适于单相电能表等计量和测量装置中使用的交流电 遥测装置， 包括：
模拟采样通道用于输入交流电流 i和交流电压 u, 输出电流采样值 ik和电压 采样值 uk;
乘法累积器，用于输入电流采样值 ik和电压采样值 uk,输出有功电能量 Wk; 谐波分解装置， 用于对所述电流采样值 ik和电压采样值 uk进行基波、 谐波 分解， 以获得基波和 m次谐波矢量；
求幅值装置， 用于输入来自谐波分解装置的基波和 m次谐波矢量， 输出 基波和 m次谐波的幅值；
求功率装置， 用于输入来自谐波分解装置的电压和电流的基波和 m次谐 波矢量， 以获得基波与 m次谐波的有功功率和无功功率；
累积器，用于输入来自求功率装置的基波无功功率，累积后输出无功电量； 平均装置，用于输入基波、 m次谐波的来自求幅值装置的幅值和来自求功 率装置的有功功率、 无功功率， 输出它们在的稳态下的平均值；
采样开关， 用于输入来自平均装置的平均值和来自累积器的有功电能量、 无功电量， 进行重抽样， 输出他们的重抽样值；
寄存器， 用于存储来自采样开关的重抽样值；
总线， 用于将所述寄存器中的重抽样值输出到接收侧；
判断装置， 用于按照基波电压幅值、基波电流幅值或基波功率向平均装置 发送标志 F, 标志 F由 1变 0时对平均装置清零， 当 F=l时平均装置的输出为 不可能达到的值， 到接收侧将不可能达到的值作为坏数据予以剔除；
定时控制装置， 用于定时控制模拟采样通道和采样开关；
选择数据寄存器， 用于存储接收侧通过总线设置的选择数据； 和
谐波次数寄存器，用于存储接收侧设置的谐波次数数据 m, 以控制所述基 谐波分解装置输出基波和 m次谐波矢量。
对于三相交流电能表的遥测， 不能筒单地按前述交流电遥测装置重复处 理， 需要设置序分解装置， 用于输入来自基波 /谐波分解装置的三个单相电压、 电流的基波 /谐波矢量进行序分解， 输出三相电压、 电流的正、 负、 零序矢量 到求幅值装置。 本发明还提供了一种交流电物理量遥测的方法， 包括，
对输入的交流电压 u和 /或交流电流 i进行模拟采样，采样时间间隔为 Δ ,得 到电压采样值 uk和 /或电流采样值 ik;
对所述电压采样值 uk和 /或电流采样值 ik进行低通滤波以滤除高频， 其中低 通滤波的截止频率 fc 0.5 x fw ( fw为重抽样频率） ；
按照接收侧给定的间隔 Mw重抽样， 获得电压重抽样值 Uj和 /或电流重抽样 值
存储所述电压重抽样值 Uj和 /或电流重抽样值
将存储的数据输出到接收侧。
在以上方案中，低通滤波的作用是滤除高频， 以避免重抽样时产生混叠错 误。 低通滤波的传递函数选取下式：
G(z) = -
<¾ + <¾ · z + · · · + αη - ζ
其中， η=2,4,6,8, 为滤波器的阶数； G(z)常用 η阶巴特沃斯或 η阶切比雪 夫滤波器。
如果需要对有效值进行遥测， 需要在上述方案的基础上，在所述模拟抽样 和低通滤波之间进行对模拟采样值求有效值。
如果需要对各次谐波进行遥测， 需要在上述有效值遥测方案的基础上，在 模拟采样和数字低通滤波之间与求有效值步骤并行进行谐波分解。
因为在求各次谐波的有效值过程中，遥测数据量会显著增大， 因此需要在 含有谐波分解的遥测方法中设置：
存储接收侧输入的选择数据；
在采样开关后设置一选择开关，对位受控于选择数据的数据位， 当选择位 为 1时数据选通、 重抽样值进入寄存器中进行存储， 否则， 不存储所述重抽样 值。
如果仅需要 m次谐波的数据， 可存储接收侧设置的谐波次数 m, 控制所 述谐波分解， 以输出 m次谐波矢量。
由 ik和 /或 uk按照接收侧给定的次数 m谐波分解得到电流的 m次谐波矢量 和 /或电压的 m次谐波矢量 ί ;1；由 和 ϋ 获得谐波有功分量 if和谐波无功分量 Q: , Pk m
Figure imgf000008_0001
这里， 的共轭， Re()为取实部， Im()为取虚部； 其中， m=l,2,3,—。 ； m=l 为基波， 通常是必选的， 另外， 接 收侧再临时给定一个或数个 m值， 可以测量给定的一个或数个谐波。
/ (为 的幅值 )和 /或 U (为 的幅值 ) 、 Pk m和 Q 也经过上述氐通 滤波和重抽样， 输出谐波有效值 /;和 /或 ιη、 Ρ 和 m。
如果测量的是三相交流电，在所述交流电遥测方法的基础上， 需要增加序 分解步骤，对基波 /谐波分解步骤输出的三个单相电压和 /或电流的基波 /谐波矢 量进行序分解得到三相电压和 /或电流的正、 负、 零序矢量， 分别同时经过求 幅值、 求实部和求虚部后输出电压和 /或电流的正、 负、 零序有效值、 实部和 虚部， 并经低通滤波滤除高频。
正负零序由下面公知的公式给出： 其中， i 、 rb、 i:为 A、 B、 C相电流的
Figure imgf000008_0002
m次谐波矢量的第 k次计算值， i )k、 )A和 )A为三相电流的 m次谐波的正、 负、 零序矢量； 三相电压的 m次谐波的正负零序矢量也可以按照该公式求得。
如果对电压和 /或电流的稳态进行遥测， 在前述方法中， 还包括， 对获得有效值进行平均以获得其平均值^和 /或 、 Pk . ¾ ;
稳态暂态判断，按照输出的有效值给出标志 F到平均值， 当所述有效值处 于稳态过程时 F=0, 反之， 当处于暂态过程时 F=l ; 当 F由 1变 0时所述平均 值清零， 当 F=l 时所述平均值为不可能达到的值， 该不可能达到的值到达接 收侧后作为坏数据给予剔除。
在上述方法中， 平均值也是一种低通滤波。
平均的方法是：
Figure imgf000008_0003
判断方法中， 判据为： 对输入量 xk(xk = Ik或 Uk或 Pk)求方差，
、2
— Xk )
Figure imgf000008_0004
若 |¾ - |≤ ^ /2(fc -i). 则为稳态， 其中， 为平均值， „/2为学生分布， α为接收侧给定的风险水平。 对 Ik或 Uk或 Pk分别应用判据， 对于稳态要求严格 的应用， 当三个判据的 F都是 0时输出的 F才等于 0; —般地， 只用 Pk作为输入 判断即可。
判据也可以按照滤波器的构造：对输入量 xk(xk = Ik或 Uk或 Pk)进行 α β γ滤 波， 获得 xk的位置分量 Sk、 速度分量 V k和加速度分量 ¾, 若 μΑ|≥ 则为暂态，
F=l; 否则为稳态， F=0; 其中 ¾为给定值； 要求严格的应用，还可以增加判据， | |≥ 为暂态， F=l , 只有当 | < 和| | < 都满足后才是稳态， F=0, 其中， u g为给定值。 ¾和 ^与信号 的带宽、 即时间常数有关， 详见 α β γ滤波器 设计或卡尔曼滤波器设计的有关资料。 本发明还提供了一种适于单相电能表等使用的交流电遥测方法， 包括： 对输入的交流电流 i和交流电压 u进行模拟采样， 输出电流采样值 ik和电压 采样值 uk;
对所述电流采样值 ik和电压采样值 uk进行乘法累积， 输出有功电能量 Wk; 将电流采样值 ik和电压采样值 uk进行低通滤波滤除高频， 其中低通滤波的 截止频率 fc < 0.5 fw ( fw为重抽样频率） ；
对经过所述低通滤波的采样值进行重抽样以获得重抽样值；
对所述重抽样值进行基波、 谐波分解， 以获得基波和 m次谐波矢量； 对所述基波和 m次谐波矢量求幅值， 输出基波和 m次谐波的幅值； 对所述基波和 m次谐波矢量求功率， 以获得基波与 m次谐波的有功功率 和无功功率；
对所述基波、 m次谐波的幅值和有功功率、 无功功率求平均值， 输出它们 在稳态下的平均值；
累积所述基波无功功率， 输出无功电量；
对所述平均值、有功电能量和无功电量， 进行重抽样， 输出他们的重抽样 值；
存储所述重抽样值；
将所述存储的重抽样值经总线输出到接收侧； 和
判断步骤按照基波电压幅值、基波电流幅值或基波功率向平均值发送标志 F, 标志 F由 1变 0时对平均值清零、 当 F=l时平均值为不可能达到的值， 到 接收侧将不可能达到的值作为坏数据予以剔除。
对于三相交流电，本发明还提供了一种适于三相电能表等使用的交流电遥 测方法， 在前述交流电物理量遥测方法的基础上， 还包括基波 /谐波分解步骤、 求幅值、 求实部和求虚部步骤， 以输出三相交流电的基波 /谐波正负零序分量 的幅值、 实部和虚部到求平均步骤。
对于交流电， 共用模拟采样通道得到电流、 电压采样值， 精确计算电流、 电压有效值和功率， 不仅重抽样输出波形值， 还输出有效值、 稳态值及其基波 谐波有效值、 稳态值， 重抽样前的低通滤波避免了混叠误差、 稳态判据保证了 暂态数据不混入稳态数据中， 从而， 满足接收侧对遥测数据的多种需求。 附图说明
图 1示出了本发明的一种单相交流电压波形遥测装置和方法。
图 2示出了本发明的一种单相交流电压有效值遥测装置和方法。
图 3示出了本发明的含谐波分解的单相交流电压有效值遥测装置和方法。 图 4示出图 3装置的一种变型。
图 5示出图 3装置的另一种变型。
图 6示出了本发明的含谐波分解的三相电压遥测装置和方法。
图 7示出了电压稳态值的遥测装置和方法。
图 8示出了一种单相交流电遥测装置和方法。
图 9示出了一种三相交流电遥测装置和方法。 具体实施方式
下面结合附图描述本发明装置和方法的实施例。
图 1给出了一种单相交流电压波形遥测装置和方法。
图 1中， 电压波形遥测装置包括模拟采样通道 1、 采样开关 2、 寄存器 3、 总线 4和定时控制器 5 ,还包括数字低通滤波器 6; 输入的交流电压信号 u经模 拟采样通道 1后输出电压的采样值 uk, 经过数字低通滤波器 6滤除高频后到采 样开关 2, 采样开关 2进行重抽样后输出电压重抽样值 Uj存储于寄存器 3中； 寄存器 3在总线 4的控制下经总线 4输出数据到接收侧。模拟采样通道 1和采 样开关 2受控于定时控制器 5。 数字低通滤波器 6的作用是滤除高频， 其截至 频率 fc应当小于 0.5倍的重抽样频率 fw。
只要将电压信号换成电流信号，图 1实施例的装置同样适用于电流波形遥 测。 同理， 图 1装置也适用于多相电压、 多相电流的波形遥测。
图 2示出了一种单相交流电压有效值遥测装置和方法。
图 2中， 单相交流电压有效值遥测装置包括模拟采样通道 1、 求有效值装 置 7、 采样开关 2、 寄存器 3、 总线 4和定时控制器 5 , 还包括数字低通滤波器 6, 输入电压信号 u经模拟采样通道 1后输出电压的采样值 uk, 经过求有效值装 置 7输出电压的有效值 Uk, 经过数字低通滤波器 6滤除高频后到采样开关 2, 采样开关 2进行重抽样后输出电压重抽样值 1¾存储于寄存器 3中；寄存器 3在 总线 4的控制下经总线 4输出数据到接收侧； 模拟采样通道 1和采样开关 2 受控于定时控制器 5。 低通滤波器 6的作用是滤除高频， 其截至频率 fc应当小 于 0.5倍的重抽样频率 fT。
只要将电压信号换成电流信号，图 2实施例的装置和方法同样适用于单相 电流有效值遥测， 同理， 图 2装置和方法也适用于多相电压、 多相电流的有效 值遥测。
图 3示出了含谐波分解装置的单相交流电压有效值遥测装置和方法。
图 3 中， 在图 2的基础上增加了基波分解处理过程， 经模拟采样通道 1 后的电压采样值 uk经过基波分解装置 81后得到基波矢量 ί , ύ 同时输入求幅 值装置 82、 求实部装置 83、 求虚部装置 84后分别输出电压基波幅值 ί/、 电 压基波实部 i/r和电压基波虚部 f/ ， u 、 f/r和 ί/ 也都经过数字低通滤波器 6 滤除高频后经采样开关 2进行重抽样后输出并存储于寄存器 3。
图 4示出图 3的一种变型。 实际应用中， 基波的实部、 虚部经常使用， 而 有效值和基波有效值不太经常使用， 因此， 如图 4所示， 在图 3的基础上， 可 增加一寄存器 31用于寄存选择的数据。 由总线 4从接收侧控制写入寄存器 31 中选择的数据； 在采样开关 2后设置选择开关 32, 对位受控于寄存器 31的数 据位， 当选择位为 1时数据选通、 数据进入寄存器 3中， 否则， 寄存器 3中没 有该数据。 于是， 有效值、 基波有效值、 基波的实部、 虚部是否输入到寄存器 3中受控于接收侧写入的选择数据。
图 3的装置和方法也可以用于谐波分量， 见图 5。
图 5示出了图 3另一种变型。
图 5在图 3 的基础上增加寄存器 33 , 用于寄存数据 m, 由总线 4控制从 接收侧写入寄存器 33的数据； 寄存器 33的输出连接到谐波分解装置 81 , 用 于控制谐波分解装置 81输出 m次谐波矢量 ϋ , 其它同图 3。
将三相电压应用于图 4,见图 6,其中， [uk]表示构成的三相电压采样值 uak、 ubk、 uck向量， 余类推； 在图 4的基础上， 增加序分解装置 9, 将图 4中基波分 解装置 81输出的三个单相电压基波值 输入到序分解装置 9得到正序分量 u;i)k , u;i)k分别同时经过求幅值装置 82、 求实部装置 83和求虚部装置 84后给 出正序有效值、 实部和虚部， 并经数字低通滤波器 6滤除高频； 相应地， 增加 选择寄存器 31和开关 32的位数。 其它同图 4。
如有应用需求， 可在图 6的基础上， 增加负序和零序的处理。
图 7给出了电压稳态值的遥测装置和方法。
图 7中， 本发明的电压稳态值的遥测装置包括模拟采样装置 1、 求有效值 装置 7、 采样开关 2、 寄存器 3、 总线 4和定时控制器 5 , 还包括在求有效值装 置 7后设置平均单元 A1和判断单元 A2。模拟电压 u输入后，经模拟采样电路 1、 求有效值装置 7后输出电压的有效值 Uk; Uk—方面经过平均单元 A1后输出电 压的平均值^ , 再经过采样开关 2进行重抽样后寄存于寄存器 3中， 寄存器 3 在总线 4的控制下经总线 4输出到接收侧； Uk另一方面输入到判断单元 A2, A2给出标志 F到平均单元 A1 , 当 Uk处于稳态过程时 F=0, 反之， 当 Uk处于暂态 过程时 F=l ; 当 F由 1变 0时平均值 Ϊ 清零， 当 F=l时 为不可能达到的值， 到接收侧后将^不可能达到的值作为坏数剔除。
类似地， 依照图 3~6和图 7, 可以得到基波、 谐波、 正序 （负序、 零序） 稳态值的输出。
由电压、 电流的采样值获得有功功率 P、 无功功率 Q和有功电能量 W、 无 功电量 V； 由基波电压、 基波电流获得基波有功功率 P 基波无功功率 Q1和基 波有功电能量 W1 基波无功电量 V1； 由基波正序电压、 基波正序电流获得基 波正序有功功率 Ρ Υ、 基波正序无功功率 和基波正序有功电能量 W 、 基 波正序无功电量 ν υ ; 因此可获得它们的有效值输出和稳态值输出。
综合以上装置， 图 8给出了一种单相交流电遥测装置和方法， 能够用于单 相电能表等计量和测量装置中。
在图 8中， 输入交流电流 i和交流电压 u, 经过模拟采样通道 1后得到电流 采样值 ik和电压采样值 uk。 一方面， 电流采样值 ik和电压采样值 uk经过乘法累积 器 B1后得到有功电能量 Wk; 另一方面， 电流采样值 ik和电压采样值 uk经低通滤 波器 61滤除高频、 采样开关 21重抽样后， 到谐波分解装置 81获得基波和 m 次谐波矢量，基波和 m次谐波矢量一方面经过求幅值电路 82获得基波和 m次谐 波的幅值， 另一方面经过求功率装置 B2 (对电流矢量求共轭、 与电压乘、 加、 求实部、 求虚部）获得基波与 m次谐波的有功功率和无功功率； 基波、 m次谐 波的幅值与有功功率、 无功功率经过平均装置 A1后获得它们在的稳态状态下 的平均值； 基波无功功率经过累积器 B3后输出无功电量； 有功电能量、 无功 电量和平均装置 A1输出的平均值都经过采样器 2后到寄存器 3; 寄存器 3在 总线 4的控制下经总线 4输出到接收侧； 基波电压幅值、基波电流幅值或基波 功率经过判断单元 A2后给出标志 F, 标志 F由 1变 0时对平均值电路 A1清零、 当 F=l 时 A1输出的平均值为诸量不可能达到的值， 到接收侧将不可能达到的 值作为坏数据予以剔除； 模拟采样通道 1、 采样开关 2和 21受控于定时控制 电路 5; 其它见以上诸图。
图 8中的采样开关 21和低通滤波器 61是考虑到数字电路运算速度不够而 引入的， 因为， 除模拟采样通道 1外的其它环节都是数字处理， 可以用 CPLD ( Complex Programmable Logic Device, 复杂可编程逻辑器件）、 FPGA ( Field - Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列）、 ASIC ( Application Specific Integrated Circuit,专用集成电路）或类似数字电路完成，也可以由 DSP ( Digital Signal Processor, 数字信号处理器） 的程序实现， 为了保证有功电能量的精 度将模拟采样的频率设计很高，而数字电路运算速度不够，于是，需要重抽样， 引入采样开关 21 ; 为了保证重抽样后不出现混叠错误而引入低通滤波器 61 , 其截至频率应当小于 0.5倍的采样开关 21的重抽样频率。 如果数字处理速度 够， 则低通滤波器 61和采样开关 21可以不要。
图 8中， 无功电量^^波无功电量， 因为， 在含谐波的电路中， 应用中首 先关心的是基波功率， 补偿多少无功就能够满足功率因数的要求； 其次是谐波 含量有多大、 哪个谐波大， 所以， 图中 m可以由接收侧指定。 当然， 也可以 实现多个谐波指定后同时遥测出结果， 因为只是上述电路的并列， 所以不再给 出。
综合上述诸图， 图 9示出了一种三相交流电遥测装置和方法， 可用于三相 电能表等计量和测量装置中。
在图 9中， 输入三相交流电流 ia、 ib、 ic和三相交流电压 u a、 ub、 u c, 在图 8的基础上，增加正序分解装置 9, 用于输入来自基波分解装置 81的三个单相 基波电流、三个单相基波电压，输出三相电压基波正负零序矢量和电流基波正 负零序矢量， 到求幅值装置 82, 求幅值装置 82输出电流、 电压的基波正负零 序幅值， 到求平均装置 A1 ; 基波正序电流矢量、 基波正序电压矢量经过求功 率装置 B2后给出基波正序有功功率、基波正序无功功率，也到求平均装置 A1 ; 累积器 B3的输入应当是三相基波无功功率之和， 同理， 判断单元 A2的输入应 当是三相基波有功功率之和； 其它同图 8。
如有必要， 在图 9上， 可扩展基波负序或零序有功功率和无功功率， 以及 m次谐波的正负零序有功功率和无功功率。
在图 9的基础上依据图 4增加电流、 电压的正负零序有效值输出，作为数 字变电站、 发电厂的测量单元中的遥测装置会更好。 如果依据图 1 , 再增加波 形值的输出能够满足各种变电站、 发电厂的遥测需求。
上述实施方案除模拟采样通道外的其它部分可以用 CPLD、 FPGA、 ASIC 或类似数字电路完成， 也容易由 DSP的程序实现， 详见它们的开发说明书。 也可以将模拟采样通道和数字处理部分全部集成在一个芯片内加以集成。
本发明的实施例仅给出了一些具体实施方式，本领域的普通技术人员在不 脱离本申请的发明精神和构思的情况下， 可以做出各种变型， 这些都属于本申 请的权利要求所要求保护的范围。

Claims

权 利 要 求
1. 一种交流电物理量测量和数据采集装置， 其特征在于， 包括： 模拟采样通道（1)用于对输入的交流电物理量模拟采样以获得模拟采样 值；
采样开关 （2)用于对采样值进行重抽样以满足接收侧对采集数据频率的 要求；
寄存器（3)用于存储来自采样开关 （2) 的重抽样值；
总线（4)用于将所述寄存器（3) 中的重抽样值输出到接收侧； 和 定时控制器（5)用于控制模拟采样通道（1)和采样开关 （2) 的重抽样 频率； 以及
数字低通滤波器 （6) , 其输入接模拟采样通道（1 )输出的模拟采样 值、 输出接采样开关（2) , 用于滤除采样值中的高频分量， 其截止频率应 当小于 0.5倍的采样开关 （2) 的重抽样频率。
2. 根据权利要求 1的交流电物理量测量和数据采集装置，其特征在于， 在模拟采样通道（ 1 )和数字低通滤波器（ 6 )之间设置求有效值装置（ 7 ) , 用于对来自模拟采样通道（ 1 )的采样值求有效值， 并输出到数字低通滤波 器 （6) 。
3. 根据权利要求 2的交流电物理量测量和数据采集装置，其特征在于， 在模拟采样通道（ 1 )和数字低通滤波器（ 6 )之间与求有效值装置（ 7 ) 并行设置基波分解装置， 所述基波分解装置包括，基波 /谐波分解装置（81 ) 用于对来自模拟采样通道（1 ) 的采样值进行基波 /谐波分解得到基波 /谐波 矢量； 和
求幅值装置 （82) 、 求实部装置 （83) 、 求虚部装置 （84) , 求幅值 装置 （82) 、 求实部装置 （83) 和求虚部装置 （84) 同时接受来自基波 /谐 波分解装置 （81 ) 的基波 /谐波矢量， 分别输出基波 /谐波幅值、 基波 /谐波 实部和基波 /谐波虚部到数字低通滤波器 （6) 。
4. 根据权利要求 3的交流电物理量测量和数据采集装置，其特征在于， 设置寄存器 （31 ) 用于存储接收侧通过总线设置的选择数据； 在寄存器（3)前设置选择开关 （32) , 对位受控于寄存器（31) 的数 据位， 当选择位为 1时数据选通、 数据进入寄存器（3) 中， 否则， 寄存器 (3) 中没有该数据。
5.根据权利要求 3的交流电物理量测量和数据采集装置， 其特征在于， 设置寄存器 （33) 用于存储接收侧设置的谐波次数数据 m, 以控制所述基 波 /谐波分解装置 （81)输出 m次谐波矢量。
6.根据权利要求 4的交流电物理量测量和数据采集装置， 其特征在于， 还包括：
序分解装置 （9) , 对基波 /谐波分解装置 （81)输出的三个单相交流 电基波 /谐波矢量进行序分解得到三相交流电基波 /谐波的正序、 负序、零序 矢量， 分别同时经过求幅值装置 （82) 、 求实部装置 （83) 和求虚部装置 (84)后输出三相交流电基波 /谐波的正负零序有效值、 实部和虚部， 并经 数字低通滤波器 （6) 滤除高频。
7.根据权利要求 2的交流电物理量测量和数据采集装置， 其特征在于： 所述数字低通滤波器 （6) 包括，
平均装置（A1) , 连接求有效值装置（7) , 用于获得有效值装置（7) 输出的物理量有效值的平均值再连接到采样开关 （2) ；
判断装置 （A2) , 连接求有效值装置 （7) , 按照有效值装置 （7)输 出的物理量有效值给出标志 F到平均装置 （A1) , 当所述有效值处于稳态 过程时 F=0, 反之， 当处于暂态过程时 F=l, 当 F由 1变 0时所述平均值 清零， 当 F=l时所述平均值为不可能达到的值， 该不可能达到的值到达接 收侧后将作为坏数剔除。
8.—种交流电物理量测量和数据采集装置， 其特征在于， 包括： 模拟采样通道（ 1) 用于输入交流电流 i和交流电压 u, 输出电流采样值 ik和电压采样值 Uk;
乘法累积器（B1) , 用于输入电流采样值 ik和电压采样值 uk, 输出有功 电能量 Wk;
谐波分解装置 （81) , 用于对所述采样值进行基波、 谐波分解， 以获 得基波和 m次谐波矢量； 求幅值装置 （82) , 用于输入来自谐波分解装置 （81) 的基波和 m次 谐波矢量， 输出基波和 m次谐波的幅值；
求功率装置（B2) , 用于输入来自谐波分解装置（81) 的基波和 m次 谐波矢量， 以获得基波与 m次谐波的有功功率和无功功率；
累积器 （B3) , 用于输入来自求功率装置 （B2) 的基波无功功率， 输 出无功电量；
平均装置 （A1) , 用于输入来自求幅值装置 （82) 的电压、 电流基波 幅值和来自求功率装置 （B2) 的有功功率， 输出它们在稳态下的平均值； 采样开关（2) , 用于输入来自平均装置（ A1)的平均值、 来自乘法累 积器 （B1) 的有功电能量和来自累积器 （B3) 的无功电量， 进行重抽样， 输出他们的重抽样值；
寄存器 （3) , 用于存储来自采样开关 （2) 的重抽样值；
总线 （4) , 用于将所述寄存器 （3) 中的重抽样值输出到接收侧； 判断单元 （A2) , 用于按照基波电压幅值、 基波电流幅值或基波功率 向平均装置（ A1 )发送标志 F, 标志 F由 1变 0时对平均装置（ A1 )清零、 当 F=l时平均装置（A1) 的输出为不可能达到的值， 到接收侧将不可能达 到的值作为坏数据予以剔除；
定时控制电路（ 5 ) ,用于定时控制模拟采样通道（ 1 )和采样开关（ 2 )； 寄存器 （31) 用于存储接收侧通过总线设置的选择数据以对位选通进 入寄存器器 （3) 的数据； 和
寄存器 （33) 用于存储接收侧设置的谐波次数数据 m, 以控制所述基 波 /谐波分解装置 （81)输出基波和 m次谐波矢量。
9.根据权利要求 8 的交流电测量和数据采集装置， 其特征在于： 还包 括，
序分解装置 （9) , 用于输入来自基波 /谐波分解装置 （81) 的三个单 相电压、 电流基波值， 输出电压、 电流基波的正负零序矢量到求幅值装置 (82) 。
10.—种交流电物理量测量和数据采集的方法， 其特征在于： 包括， 对输入的交流电压 u和 /或交流电流 i进行模拟采样，采样时间间隔为△ , 得到电压采样值 Uk和 /或电流采样值 ik;
对所述电压采样值 uk和 /或电流采样值 ik进行低通滤波以滤除高频； 按照接收侧给定的间隔 Mw重抽样（重抽样频率为 fw ) , 获得电压重抽 样值 Uj和 /或电流重抽样值 ij , 其中低通滤波的截止频率 fc < 0.5 X fw;
存储所述电压重抽样值 Uj和 /或电流重抽样值
按照控制信号输出所述重抽样值。
11.根据权利要求 10 的交流电物理量测量和数据采集方法， 其特征在 于， 在所述模拟采样和低通滤波之间进行对采样值求有效值。
12.根据权利要求 11 的交流电物理量测量和数据采集方法， 其特征在 于， 在模拟采样和数字低通滤波之间与求有效值并行进行基波 /谐波分解， 以分别获得基波 /谐波幅值、 基波 /谐波实部和基波 /谐波虚部。
13.根据权利要求 12 的交流电物理量测量和数据采集方法， 其特征在 于， 在基波 /谐波分解的步骤中：
存储接收侧通过总线设置的选择数据；
在采样开关后设置一选择开关，对位受控于选择数据寄存器的数据位， 当选择位为 1 时数据选通、 重抽样值进入寄存器中进行存储， 否则， 不存 储所述重抽样值。
14.根据权利要求 12 的交流电物理量测量和数据采集方法， 其特征在 于， 存储接收侧设置的谐波次数 m, 控制所述基波 /谐波的分解， 以输出基 波和 m次谐波矢量。
15.根据权利要求 12的交流电物理量遥测方法， 其特征在于，
对经过基波 /谐波分解的三个单相电基波 /谐波矢量进行序分解得到正 负零序矢量,分别同时进行求幅值、 求实部和求虚部， 输出基波 /谐波正负零 序有效值、 实部和虚部， 并低通滤波滤除高频。
16.—种交流电测量和数据采集方法， 其特征在于， 包括：
对输入的交流电流 i和交流电压 u进行模拟采样， 输出电流采样值 ik和电 压采样值 uk;
对所述电流采样值 ik和电压采样值 uk进行乘法累积， 输出有功电能量
Wk; 对所述采样值进行基波、 谐波分解， 以获得基波和 m次谐波矢量； 对所述基波和 m次谐波矢量求幅值， 输出基波和 m次谐波的幅值； 对所述基波和 m次谐波矢量求功率，以获得基波与 m次谐波的有功功 率和无功功率；
对所述基波、 m次谐波的幅值和有功功率、 无功功率求平均值， 输出 它们在稳态下的平均值；
累积所述基波无功功率， 输出无功电量；
对所述平均值、 有功电能量和所述无功电量， 进行重抽样， 输出他们 的重抽样值；
存储所述重抽样值；
将所述存储的重抽样值经总线输出到接收侧； 和
判断步骤， 按照基波电压幅值、 基波电流幅值或基波功率向平均值发 送标志 F, 标志 F由 1变 0时对平均值清零、 当 F=l时平均值为不可能达 到的值， 到接收侧将不可能达到的值作为坏数据予以剔除。
17.根据权利要求 16的交流电测量和数据采集方法， 其特征在于， 对基波 /谐波分解的三个单相电压、 电流基波值进行序分解， 输出电压 正负零序矢量和电流正负零序矢量以求出它们的幅值。
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