电力采集系统的功率输出控制方法
电力采集系统的功率输出控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统电力采集技术，更特定言之，本发明实施例涉及一种用于电力系统采集电路的功率输出控制方法。
【背景技术】
[0002]常规电力采集系统中采集终端(例如电表)的电压采集电路一般是采用分压电阻、电容或是霍尔采集等方式，其中采用霍尔采集的方式较为快速，例如锰铜分压方式，而缺点是成本较高，而且样品测试价格较高，很难在满足电气隔离的情况下做到电压稳定。同时，常规采集方式由于多数采用电磁方式，因此对器件功率的损耗和稳定性无法正常估算，容易产生误差和损耗，因此需要做出改进。
【发明内容】
[0003]本发明的技术方案解决前述缺陷，设计一种电力系统采集终端的采集端功率控制方法，有效地根据采集端(一般为锰铜采集方式)对交流电力信号采集输出量的大小对采集端电路的功率输出进行有效的控制和计算，在一个方面，对这个采集端电路设置多个切换状态，以及与这多个切换状态相对应的控制通路，根据这些控制通路之间的对应关系产生控制机制，从而有效判断和控制和稳定所述采集端的输出功率，便于后级负载电路的电能计算和控制电流/电压信号采集。
[0004]为了解决前述技术缺陷，本发明技术方案为:电力采集系统的功率输出控制方法包括步骤:1)通过检测电路根据采集端输出的电流信号来获取第一控制电压信号；2)通过所述检测电路根据采集端输出的电流信号来获取第二控制电压信号；3)比较所述第一控制电压信号与第二控制电压信号之间的差值，以此判定在采集端与负载电路之间是否存在压降幅值；4)根据第一控制状态增益来控制所述采集端输出第一调整电压，又根据第二控制状态增益来控制所述采集端输出第二调整电压；5)根据所述第一调整电压和第二调整电压来判断两者间的差值，以此来获得一个第三控制电压，其中此第三控制电压是根据所述采集端与负载电路之间的电压幅值比例来决定的。
[0005]在一个较佳实施例中，通过在所述负载电路设置旁路电容器以在所述采集端在第一控制电压与第二控制电压状态进行工作状态转换时作为一个低阻抗器件，且使得所述第一调整电压与第二调整电压之间的差值仅由采集端与负载电路之间的电气元件的阻抗来判定。
[0006]作为改进，所述方法进一步包括:通过检测电路中的一个比例调整电路将所述的电压幅值比例调整成一个与负载电路的全压降成一定比例的电压值。
[0007]作为改进，所述方法进一步包括:通过所述检测电路的一个固态状态机产生控制状态增益以控制所述检测电路在第一与第二控制电压信号之间的工作状态的切换。
[0008]作为改进，所述方法通过连接所述采集端与功率控制电路之间的切换开关根据所述的固态状态机的控制状态增益信号来周期性地对功率控制电路输出控制信号，其中所述切换开关通过引线接触至一个反馈运放，从而控制采集端的占空比以保持输入至反馈放大器中的输入电压恒定。
[0009]在一个实施例中，所述比例调整电路对所述电压幅值的调整比例满足关系式:
[0010]Vdeop/ (V1-V2) = GAIN2/ (GAIN2-GAIN1)，
[0011 ] 其中V1为第一控制电压，V2为第二控制电压，V.为第三控制电压，GAINl和GAIN2为所述固态状态机产生的第一、第二控制状态增益。
[0012]作为改进，通过减法器接收第一、第二调整电压产生第三调整电压，并接收第一、第二控制电压信号产生两者间之差值，将此差值与第三调整电压通过一个放大器产生所述的补偿电压。
[0013]在另一个实施例中，设计基于此方法的功率控制电路。根据前述实施例，所述检测电路进一步包括一个次级检测电路，用以暂存第一控制电压值并控制所述采集端改变其输出电压以输出一个第二调整电压。
[0014]根据前述实施例，所述检测电路进一步包括一个比例调整电路，用于将所述的电压幅值比例调整成一个与负载电路的全压降成一定比例的电压值。
[0015]根据前述实施例，所述检测电路进一步包括一个硬件状态机，用于控制所述检测电路在第一与第二控制电压信号之间的工作状态的切换。
[0016]本发明实施例的技术效果是显而易见的，通过测试采集端与负载之间回路上的阻抗来测试两个电压值，计算出电压增益的幅值比例来进行补偿电压的反馈，经过精确计算的电压能够对这个原本的总负载电压进行完全补偿，以避免采集端中的损耗和电压波动，并通过功率控制电路来限定电压上限。同时，本发明电路可以作为一个芯片加以集成，其中的电路原理亦可通过芯片的内部布线来实现小型化，因此值得推广。
【附图说明】
[0017]本发明详尽技术方案将通过参照附图的方式加以详尽描述，其中:
[0018]图1为本发明电力采集系统的主要结构功能原理框图；
[0019]图2为基于北斗导航的电力采集系统的主要结构功能原理图；
[0020]图3为本发明电力采集系统功率输出控制电路的主要功能结构电气图。
【具体实施方式】
[0021]参照图1，本发明电力采集系统的实施例是用于自设置在不同的地理区域位置1、II内的采集终端600获取公用商品能耗信息，并将这些信息通过程式化表单或地图形式在一个监控设备603上加以可视化显示，其中所述地理区域位置包括已知地理区域801和未知地理区域802，其中包括:应用数据设备601，接收来自所述已知地理区域801内的采集终端600的公用商品能耗信息；定位设备602，根据应用数据设备601获取的公用商品能耗信息来确定在未知地理区域802内的采集终端以对其加以定位，其中所述定位设备602根据应用数据设备601的一个最大信号值来确定与所述应用数据设备601最接近的采集终端的定位信息，并反馈给应用数据设备601 ;监控设备603，连接于所述定位设备602并将所述公用商品能耗信息与各自相应的采集终端之间建立关联。所述关联是将公用商品能耗信息与采集终端的(例如)设备代码进行对应，从而将所述采集终端的地理位置信息和设备终端进一步建立对应关系，因此可以根据对采集终端的定位信息作为对其能耗数据进行获取的依据。
[0022]作为改进，所述应用数据设备601是一个可移动设备，例如手持PDA或移动电话机，电力系统运维人员可以携带设备601沿着预定轨迹W向A方向跨过已知地理位置区域801，从而根据无线方式，例如GPRS或ZIGBEE读取与之邻近的可读范围内的采集终端600的能耗采集数据。而对于某些不确定区域内的采集终端600，由于某些实际原因，例如地理位置行驶上的障碍或未列入电力管理部门中的有效用户列表内的用能单元，可通过已知区域801内的采集终端600向未知区域802内的采集设备发送读取请求信号，若接收到反馈信号，则告知便携式数据设备601，从而便于进一步直接通过设备601与之通信。在另一个实施例中，监控设备603进一步包括输出界面，用于根据所述关联进行可视化显示，其中所述未知地理区域802内的关联是根据与这个最大信号值最接近的已知地理区域801内的关联加以判断。
[0023]进一步参照图1，作为改进，电力采集系统进一步包括发电装置604，通过所述地理区域位置801、802内的电网电力线PL获取工作电力，并通过逆变器605向所述的公用商品馈送电能；连接所述发电装置604的公用商品储能装置606，用于收集公用商品，其中所述采集终端600分别连接所述逆变器605和公用商品储能装置 606。在所述公用商品储能装置606与采集终端600之间设置电能分配装置607，包括主断路器617，连接所述公用商品储能装置606并控制公用商品的供给；表箱627，用于装设和封围多个采集终端600，其中这些采集终端受控于所述主断路器617 ;采集器637，连接所述的多个采集终端600以读取公用商品能耗信息，其中每一采集终端600连接一路发电装置604。在一个实施例中，采集器637进一步连接至前述监控设备603以发送系统的总用能数据信息，采集器637与监控设备603，以及与采集终端600之间可通过无线M-BUS方式连接。
[0024]作为改进，所述发电装置604为光伏电池板，通过获取光能(例如太阳能)转换为电能对电网内用户用能设备进行供电。在一个较佳例子中，所述采集器637为电表，通过所述电表采集其他类型公用商品能耗信息，将所采集到的其他类型公用商品能耗信息集成至此电表所采集的电力能耗信息中加以发送，其中通过公用商品储能装置向采集其他类型公用商品能耗信息的采集终端提供工作电力。所述公用商品包括电能、水能、热能或天然气中的一个或组合，即米集终端600相应地可以是电表、水表、热表或气表中的一种或其等组入口 ο
[0025]参照图2，在本发明另一个实施例中设计一种基于北斗导航系统的电力采集系统，由通讯耦合的用户层100和北斗通讯传输层200组成，其中用户层100设有用户公用能耗负载3和与之连接的采集终端600，北斗通讯传输层200设有:定位设备602，用于定位所述采集终端600 ;用户指挥机608，其具有与所述采集终端600进行双向通讯的专用协议处理芯片；以及监控设备603，连接所述用户指挥机608进行电力采集数据监控，其中所述定位设备602选用北斗卫星，通过北斗短报文通信方式与所述用户指挥机608连接。
[0026]实施例1:参照图3，电力采集系统对采集端2的功率输出控制方法包括步骤:
[0027]I)根据采集端2输出的电流信号来获取第一控制电压信号V1;
[0028]2)根据采集端2输出的电流信号来获取第二控制电压信号V2，在本发明一般方面，第一、第二控制电压信号W2可以选择为自电网电力线AC电压/电流采集的交流电信号;
[0029]3)比较所述第一控制电压信号V1与第二控制电压信号V 2之间的差值，以此判定在采集端2与负载电路3之间是否存在压降幅值。根据此压降幅值，可以进一步判断从采集端I输出至负载3的功率是否发生变化，例如增大或减小情形的产生；
[0030]4)根据第一控制状态增益GAINl来控制所述采集端2输出第一调整电压Vquti，又根据第二控制状态增益GAIN2来控制所述采集端输出第二调整电压￥_2;在本发明一般实施例中，增益可以为正值/负值，即根据前述增大或减小情形来给出；可通过在检测电路I中设置固态/硬件状态机4来产生增益，控制所述检测电路I在此第一与第二控制电压信号之间的工作状态的切换；
[0031]5)根据所述第一调整电和第二调整电压乂_来判断两者间的差值，以此来获得一个第三控制电压V_p，根据此V_p可判断出应当冗余或补偿的电压幅值以及与之对应的功率值的大小。其中此第三控制电压是根据所述采集端I与负载电路3之间的电压幅值比例来决定的。在一个实施例中，所述比例调整电路对所述电压幅值的调整比例满足关系式:
[0032]Vdeop/ (V1-V2) = GAIN2/(GAIN2-GAIN1)，
[0033]其中V1为第一控制电压，V2为第二控制电压，V.为第三控制电压，GAINl和GAIN2为所述固态状态机产生的第一、第二控制状态增益。
[0034]采集终端600包括了所述采集端2，用于连接外部电流模拟信号源以获取电流信号；检测电路1，耦合于所述采集端2且接出至负载电路3，用于根据控制信号输出一个调制电压，其中，在检测电路I进一步设置有:第一传感电路，连接所述采集端2且用于根据采集端2输出的电流信号I来获取一个第一控制电压信号Vl ;第二传感电路，连接所述采集端且用于根据采集端2输出的电流信号I来获取一个第二控制电压信号V2 ;功率控制电路，连接于所述第一、第二传感电路之间且用于将控制电压信号限定在一个预设值范围内。
[0035]作为实施例1所述方法的改进，所述检测电路I设计用以:根据一个第一控制状态增益GAINl来控制所述采集端2输出一个第一调整电压Vquti;又根据一个第二控制状态增益GAIN2 (或者暂态改变所述采集端的输出电压)来控制所述采集端2输出一个第二调整电SV_。进一步地，所述检测电路I设计用以:根据所述第一调整电和第二调整电压1_来判断两者间的差值，以此来获得一个第三控制电压V_P，此电压是根据所述采集端2与负载电路3之间的电压幅值比例(例如10%的增益比例，可以预设)来决定的。更进一步地，所述检测电路I设计用以:根据第一控制电压信号VI，利用所得到的第三控制电压Vdot来获得一个补偿电压。
[0036]其中，通过在所述负载电路3设置旁路电容器以在所述采集端I在第一控制电压与第二控制电压状态进行工作状态转换时作为一个低阻抗器件，且使得所述第一调整电压Votti与第二调整电压V_2之间的差值仅由采集端I与负载电路3之间的电气元件的阻抗来判定。如图3所示的，在负载3的两端增加电容器42，以保障负载3上的负载电流呈现平滑的坡度变化。根据前述实施例，在所述负载旁路上设置电容器42，以使得在所述采集端2在第一控制电压％与第二控制电压V2W态下进行工作状态转换时作为一个低阻抗器件，且使得所述第一调整电压￥_与第二调整电压乂_之间的差值仅由采集端2与负载电路3之间的电气元件的阻抗&皿或R UM来判定。
[0037]作为实施例1所述方法的又一改进，所述检测电路I设计用以:获取和检测第一、第二控制电压或阻抗信号(例如通过检测负载3回路上的阻抗损耗Rsense或Rune来检测控制电压信号)。
[0038]作为实施例1的改进，所述方法进一步包括:通过检测电路I中的一个比例调整电路将所述的电压幅值比例调整成一个与负载电路3的全压降成一定比例的电压值。
[0039]作为实施例1的进一步改进，所述方法进一步包括:通过所述检测电路I的一个固态状态机(例如DSP单片机)4产生控制状态增益以控制所述检测电路I在第一与第二控制电压信号之间的工作状态的切换。作为进一步改进，所述方法通过连接所述采集端I与功率控制电路之间的切换开关SI根据所述的固态状态机4的控制状态增益信号来周期性地对功率控制电路输出控制信号，其中所述切换开关SI通过引线接触至一个反馈运放46，从而控制采集端2的占空比以保持输入至反馈运算放大器46中的输入电压恒定。
[0040]作为实施例1所述方法的又一改进，可通过减法器68接收所述的第一、第二调整电压UP V _产生第三调整电压V匿，并接收第一、第二控制电压信号％和V 2产生两者间之差值，将此差值与第三调整电压通过一个放大电路(例如放大器75)产生所述的补偿电压。检测电路I进一步包括一个功率控制电路(包括了如图3中所示的采样保持电路50、52、82、92、93)，用以暂存第一控制电压值V1、第二控制电压值V2并控制所述采集端2改变其输出电压以输出第一、第二调整电压Vot1、Vout2。
[0041]现以图3的电路为例来描述实施例1的技术意图。首先设定切换开关SI，这样就可以实现在所述第一、第二传感电路之间的切换， 在本发明中，第一、第二传感电路并没有具体的标记或数字字母代号，而是通过若干个元器件、芯片或交替组合使用的方式实现了输出不同电压/电流，而在本发明中，将具体描述如下:使用一个切换开关Si，根据状态机4 (例如一个DSP单片机设备)的激励增益信号来周期性地对功率控制电路输出控制信号，例如使用功率调制信号(PWM)波形，在T1时间周期内，连接在一个正常采集状态，此刻采集端2的采集电流和电压逐渐升高至稳态，以提供一个电压V1给负载3 (即提供一个完全的负载电流给负载3)，图1中的实施例提供一个反馈回路，在此状态下，采集端2采用这个输出回路中的实际恒定输出电压产生一个反馈电压来实现调整。此时开关SI通过引线22接触至反馈运放46，从而控制采集端2的占空比以保持输入至反馈放大器46中的输入电压恒定。例如，可在引线22上接出一个电容器(未绘示出)以及接地端导引线来作为基准源。
[0042]在1\这个正常状态下，差分放大器80将采集端2与负载3回路上的电压加以放大，为了采集这个电压，使用一个低值电阻器Rsense,通过状态机4输出增益激励源GAINl，放大器80输出一个表不负载3的电压Vquti。
[0043]在回路14、15上的电流Iujad达到稳态电流I 1后，状态机4控制采样保持电路82来存储这个Vquti的数值(例如通过寄存器)ο因此可以得知，V 0UT1= GAINl.11.Rsenseo同样地，当回路14、15上的电压达到稳态电压％后，状态机4控制另一个采样保持电路50来存储这个电压V1，此时可以判断出V1= Vmad+^.Rune)，其中Vujad为负载3两端的电压，而Rune为引线14、15上的总电阻值。
[0044]当以上情况都满足以后，状态机4初始化电路，将投切开关SI接触至差分放大器88，且状态机4输出一个更大的激励源GAIN2给差分放大器80，使得放大器80产生一个输出电压VOTT2，从而这个反馈回路控制采集端2以使得差分放大器88端输入的电压不变，BP Voun= Vout2O在Ilqad降低至一个等于I丨.(GAIN1/GAIN2)的值时，方能够实现不变。此输出电流的降低导致输出电压V2的降低，从而V2= V L0AD+(I2.Rline) = VloaJI1.(GAINl/GAIN2) *Rune。当输出电压^达到稳态电压时，输出电压V2存储于采样保持电路52中，此时米集端不输出一个调整电压，而输出一个偏置电压。
[0045]进一步地，通过减法器68 (例如比较电路)产生Vqut1-Vqut2，并通过减法器69产生V1-V2，将此电压传输给采样保持电路92、93加以暂存。这个Vqut1-Vqut2作为一个小幅电压差(按照前述，本发明的技术方案的一部分组成是通过将这个由于回路14、15上的小幅电流变化而产生的小幅电压差对采集电路加以补偿以实现采集端的输出稳定)，从而采样保持电路92可产生一个激励源GAIN3，它满足前述关系式Vdkjp/ (V1-V2) = GAIN2/ (GAIN2-GAIN1)(即前述中的调整比例)，用以完全补偿回路14、15上的实际电压。
[0046]负载回路上的电压V.与V i_V2通过放大器75后产生一个补偿基准源V KEF2，这个补偿基准源与采集端2的输出电压随后输出给反馈运放46。此刻，状态机4又控制投切开关SI连接运放46的输出端，采集端2处于工作状态以保证输出电压符合VKEF2，以补偿引线14、15上的总电压。采集端2可特定地包括设置于线路两极间的功率控制电路，较佳为一个双向晶体管，或者可控硅等光电器件，以限定采集端2的输入电压不高于0.7V。
[0047]本发明的具体保护范围是通过所附权利要求加以限定的，应当了解，在前述实施例的基础上应该有很多的变化方式，皆应涵盖于此限定范围内。
【主权项】
1.电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于包括步骤:1)根据采集端输出的电流信号来获取第一控制电压信号；2)根据采集端输出的电流信号来获取第二控制电压信号；3)比较所述第一控制电压信号与第二控制电压信号之间的差值，以此判定在采集端与负载电路之间是否存在压降幅值；4)根据第一控制状态增益来控制所述采集端输出第一调整电压，又根据第二控制状态增益来控制所述采集端输出第二调整电压；5)根据所述第一调整电压和第二调整电压来判断两者间的差值，以此来获得一个第三控制电压，其中此第三控制电压是根据所述采集端与负载电路之间的电压幅值比例来决定的。2.根据权利要求1所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于:通过在所述负载电路设置旁路电容器以在所述采集端在第一控制电压与第二控制电压状态进行工作状态转换时作为一个低阻抗器件，且使得所述第一调整电压与第二调整电压之间的差值仅由采集端与负载电路之间的电气元件的阻抗来判定。3.根据权利要求1所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于进一步包括:通过检测电路中的一个比例调整电路将所述的电压幅值比例调整成一个与负载电路的全压降成一定比例的电压值。4.根据权利要求1所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于进一步包括:通过所述检测电路的一个固态状态机产生控制状态增益以控制所述检测电路在第一与第二控制电压信号之间的工作状态的切换。5.根据权利要求4所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于:通过连接所述采集端与功率控制电路之间的切换开关根据所述的固态状态机的控制状态增益信号来周期性地对功率控制电路输出控制信号，其中所述切换开关通过引线接触至一个反馈运放，从而控制采集端的占空比以保持输入至反馈放大器中的输入电压恒定。6.根据权利要求5所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于:所述比例调整电路对所述电压幅值的调整比例满足关系式:Vdeop/ (V1-V2) = GAIN2/(GAIN2-GAIN1)， 其中V1为第一控制电压，V 2为第二控制电压，V DKQP为第三控制电压，GAINl和GAIN2为所述固态状态机产生的第一、第二控制状态增益。7.根据权利要求1和2所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于:通过减法器接收第一、第二调整电压产生第三调整电压，并接收第一、第二控制电压信号产生两者间之差值，将此差值与第三调整电压通过一个放大器产生所述的补偿电压。
【专利摘要】本发明公开了一种电力采集系统的功率输出控制方法，包括：1)在第一状态下，通过检测电路根据采集端输出的电流信号来获取第一电压信号；2)通过所述检测电路根据采集端输出的电流信号来获取第二电压信号；3)比较所述第一电压信号与第二电压信号之间的差值，以此判定在采集端与负载电路之间是否存在压降幅值；4)根据第一控制状态增益来控制所述采集端输出第一调整电压，又根据第二控制状态增益来控制所述采集端输出第二调整电压；5)根据所述第一调整电压和第二调整电压来判断两者间的差值，以此来获得一个第三电压，其中此第三电压是根据所述采集端与负载电路之间的电压幅值比例来决定的。
【IPC分类】G05F1/66
【公开号】CN104898757
【申请号】CN201510114259
【发明人】唐克义, 黄海波, 王震宇, 王洋, 李云
【申请人】国家电网公司, 国网浙江省电力公司湖州供电公司, 国网浙江长兴县供电公司, 长兴昆仑电力设计有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月16日
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统电力采集技术，更特定言之，本发明实施例涉及一种用于电力系统采集电路的功率输出控制方法。
【背景技术】
[0002]常规电力采集系统中采集终端(例如电表)的电压采集电路一般是采用分压电阻、电容或是霍尔采集等方式，其中采用霍尔采集的方式较为快速，例如锰铜分压方式，而缺点是成本较高，而且样品测试价格较高，很难在满足电气隔离的情况下做到电压稳定。同时，常规采集方式由于多数采用电磁方式，因此对器件功率的损耗和稳定性无法正常估算，容易产生误差和损耗，因此需要做出改进。
【发明内容】
[0003]本发明的技术方案解决前述缺陷，设计一种电力系统采集终端的采集端功率控制方法，有效地根据采集端(一般为锰铜采集方式)对交流电力信号采集输出量的大小对采集端电路的功率输出进行有效的控制和计算，在一个方面，对这个采集端电路设置多个切换状态，以及与这多个切换状态相对应的控制通路，根据这些控制通路之间的对应关系产生控制机制，从而有效判断和控制和稳定所述采集端的输出功率，便于后级负载电路的电能计算和控制电流/电压信号采集。
[0004]为了解决前述技术缺陷，本发明技术方案为:电力采集系统的功率输出控制方法包括步骤:1)通过检测电路根据采集端输出的电流信号来获取第一控制电压信号；2)通过所述检测电路根据采集端输出的电流信号来获取第二控制电压信号；3)比较所述第一控制电压信号与第二控制电压信号之间的差值，以此判定在采集端与负载电路之间是否存在压降幅值；4)根据第一控制状态增益来控制所述采集端输出第一调整电压，又根据第二控制状态增益来控制所述采集端输出第二调整电压；5)根据所述第一调整电压和第二调整电压来判断两者间的差值，以此来获得一个第三控制电压，其中此第三控制电压是根据所述采集端与负载电路之间的电压幅值比例来决定的。
[0005]在一个较佳实施例中，通过在所述负载电路设置旁路电容器以在所述采集端在第一控制电压与第二控制电压状态进行工作状态转换时作为一个低阻抗器件，且使得所述第一调整电压与第二调整电压之间的差值仅由采集端与负载电路之间的电气元件的阻抗来判定。
[0006]作为改进，所述方法进一步包括:通过检测电路中的一个比例调整电路将所述的电压幅值比例调整成一个与负载电路的全压降成一定比例的电压值。
[0007]作为改进，所述方法进一步包括:通过所述检测电路的一个固态状态机产生控制状态增益以控制所述检测电路在第一与第二控制电压信号之间的工作状态的切换。
[0008]作为改进，所述方法通过连接所述采集端与功率控制电路之间的切换开关根据所述的固态状态机的控制状态增益信号来周期性地对功率控制电路输出控制信号，其中所述切换开关通过引线接触至一个反馈运放，从而控制采集端的占空比以保持输入至反馈放大器中的输入电压恒定。
[0009]在一个实施例中，所述比例调整电路对所述电压幅值的调整比例满足关系式:
[0010]Vdeop/ (V1-V2) = GAIN2/ (GAIN2-GAIN1)，
[0011 ] 其中V1为第一控制电压，V2为第二控制电压，V.为第三控制电压，GAINl和GAIN2为所述固态状态机产生的第一、第二控制状态增益。
[0012]作为改进，通过减法器接收第一、第二调整电压产生第三调整电压，并接收第一、第二控制电压信号产生两者间之差值，将此差值与第三调整电压通过一个放大器产生所述的补偿电压。
[0013]在另一个实施例中，设计基于此方法的功率控制电路。根据前述实施例，所述检测电路进一步包括一个次级检测电路，用以暂存第一控制电压值并控制所述采集端改变其输出电压以输出一个第二调整电压。
[0014]根据前述实施例，所述检测电路进一步包括一个比例调整电路，用于将所述的电压幅值比例调整成一个与负载电路的全压降成一定比例的电压值。
[0015]根据前述实施例，所述检测电路进一步包括一个硬件状态机，用于控制所述检测电路在第一与第二控制电压信号之间的工作状态的切换。
[0016]本发明实施例的技术效果是显而易见的，通过测试采集端与负载之间回路上的阻抗来测试两个电压值，计算出电压增益的幅值比例来进行补偿电压的反馈，经过精确计算的电压能够对这个原本的总负载电压进行完全补偿，以避免采集端中的损耗和电压波动，并通过功率控制电路来限定电压上限。同时，本发明电路可以作为一个芯片加以集成，其中的电路原理亦可通过芯片的内部布线来实现小型化，因此值得推广。
【附图说明】
[0017]本发明详尽技术方案将通过参照附图的方式加以详尽描述，其中:
[0018]图1为本发明电力采集系统的主要结构功能原理框图；
[0019]图2为基于北斗导航的电力采集系统的主要结构功能原理图；
[0020]图3为本发明电力采集系统功率输出控制电路的主要功能结构电气图。
【具体实施方式】
[0021]参照图1，本发明电力采集系统的实施例是用于自设置在不同的地理区域位置1、II内的采集终端600获取公用商品能耗信息，并将这些信息通过程式化表单或地图形式在一个监控设备603上加以可视化显示，其中所述地理区域位置包括已知地理区域801和未知地理区域802，其中包括:应用数据设备601，接收来自所述已知地理区域801内的采集终端600的公用商品能耗信息；定位设备602，根据应用数据设备601获取的公用商品能耗信息来确定在未知地理区域802内的采集终端以对其加以定位，其中所述定位设备602根据应用数据设备601的一个最大信号值来确定与所述应用数据设备601最接近的采集终端的定位信息，并反馈给应用数据设备601 ;监控设备603，连接于所述定位设备602并将所述公用商品能耗信息与各自相应的采集终端之间建立关联。所述关联是将公用商品能耗信息与采集终端的(例如)设备代码进行对应，从而将所述采集终端的地理位置信息和设备终端进一步建立对应关系，因此可以根据对采集终端的定位信息作为对其能耗数据进行获取的依据。
[0022]作为改进，所述应用数据设备601是一个可移动设备，例如手持PDA或移动电话机，电力系统运维人员可以携带设备601沿着预定轨迹W向A方向跨过已知地理位置区域801，从而根据无线方式，例如GPRS或ZIGBEE读取与之邻近的可读范围内的采集终端600的能耗采集数据。而对于某些不确定区域内的采集终端600，由于某些实际原因，例如地理位置行驶上的障碍或未列入电力管理部门中的有效用户列表内的用能单元，可通过已知区域801内的采集终端600向未知区域802内的采集设备发送读取请求信号，若接收到反馈信号，则告知便携式数据设备601，从而便于进一步直接通过设备601与之通信。在另一个实施例中，监控设备603进一步包括输出界面，用于根据所述关联进行可视化显示，其中所述未知地理区域802内的关联是根据与这个最大信号值最接近的已知地理区域801内的关联加以判断。
[0023]进一步参照图1，作为改进，电力采集系统进一步包括发电装置604，通过所述地理区域位置801、802内的电网电力线PL获取工作电力，并通过逆变器605向所述的公用商品馈送电能；连接所述发电装置604的公用商品储能装置606，用于收集公用商品，其中所述采集终端600分别连接所述逆变器605和公用商品储能装置 606。在所述公用商品储能装置606与采集终端600之间设置电能分配装置607，包括主断路器617，连接所述公用商品储能装置606并控制公用商品的供给；表箱627，用于装设和封围多个采集终端600，其中这些采集终端受控于所述主断路器617 ;采集器637，连接所述的多个采集终端600以读取公用商品能耗信息，其中每一采集终端600连接一路发电装置604。在一个实施例中，采集器637进一步连接至前述监控设备603以发送系统的总用能数据信息，采集器637与监控设备603，以及与采集终端600之间可通过无线M-BUS方式连接。
[0024]作为改进，所述发电装置604为光伏电池板，通过获取光能(例如太阳能)转换为电能对电网内用户用能设备进行供电。在一个较佳例子中，所述采集器637为电表，通过所述电表采集其他类型公用商品能耗信息，将所采集到的其他类型公用商品能耗信息集成至此电表所采集的电力能耗信息中加以发送，其中通过公用商品储能装置向采集其他类型公用商品能耗信息的采集终端提供工作电力。所述公用商品包括电能、水能、热能或天然气中的一个或组合，即米集终端600相应地可以是电表、水表、热表或气表中的一种或其等组入口 ο
[0025]参照图2，在本发明另一个实施例中设计一种基于北斗导航系统的电力采集系统，由通讯耦合的用户层100和北斗通讯传输层200组成，其中用户层100设有用户公用能耗负载3和与之连接的采集终端600，北斗通讯传输层200设有:定位设备602，用于定位所述采集终端600 ;用户指挥机608，其具有与所述采集终端600进行双向通讯的专用协议处理芯片；以及监控设备603，连接所述用户指挥机608进行电力采集数据监控，其中所述定位设备602选用北斗卫星，通过北斗短报文通信方式与所述用户指挥机608连接。
[0026]实施例1:参照图3，电力采集系统对采集端2的功率输出控制方法包括步骤:
[0027]I)根据采集端2输出的电流信号来获取第一控制电压信号V1;
[0028]2)根据采集端2输出的电流信号来获取第二控制电压信号V2，在本发明一般方面，第一、第二控制电压信号W2可以选择为自电网电力线AC电压/电流采集的交流电信号;
[0029]3)比较所述第一控制电压信号V1与第二控制电压信号V 2之间的差值，以此判定在采集端2与负载电路3之间是否存在压降幅值。根据此压降幅值，可以进一步判断从采集端I输出至负载3的功率是否发生变化，例如增大或减小情形的产生；
[0030]4)根据第一控制状态增益GAINl来控制所述采集端2输出第一调整电压Vquti，又根据第二控制状态增益GAIN2来控制所述采集端输出第二调整电压￥_2;在本发明一般实施例中，增益可以为正值/负值，即根据前述增大或减小情形来给出；可通过在检测电路I中设置固态/硬件状态机4来产生增益，控制所述检测电路I在此第一与第二控制电压信号之间的工作状态的切换；
[0031]5)根据所述第一调整电和第二调整电压乂_来判断两者间的差值，以此来获得一个第三控制电压V_p，根据此V_p可判断出应当冗余或补偿的电压幅值以及与之对应的功率值的大小。其中此第三控制电压是根据所述采集端I与负载电路3之间的电压幅值比例来决定的。在一个实施例中，所述比例调整电路对所述电压幅值的调整比例满足关系式:
[0032]Vdeop/ (V1-V2) = GAIN2/(GAIN2-GAIN1)，
[0033]其中V1为第一控制电压，V2为第二控制电压，V.为第三控制电压，GAINl和GAIN2为所述固态状态机产生的第一、第二控制状态增益。
[0034]采集终端600包括了所述采集端2，用于连接外部电流模拟信号源以获取电流信号；检测电路1，耦合于所述采集端2且接出至负载电路3，用于根据控制信号输出一个调制电压，其中，在检测电路I进一步设置有:第一传感电路，连接所述采集端2且用于根据采集端2输出的电流信号I来获取一个第一控制电压信号Vl ;第二传感电路，连接所述采集端且用于根据采集端2输出的电流信号I来获取一个第二控制电压信号V2 ;功率控制电路，连接于所述第一、第二传感电路之间且用于将控制电压信号限定在一个预设值范围内。
[0035]作为实施例1所述方法的改进，所述检测电路I设计用以:根据一个第一控制状态增益GAINl来控制所述采集端2输出一个第一调整电压Vquti;又根据一个第二控制状态增益GAIN2 (或者暂态改变所述采集端的输出电压)来控制所述采集端2输出一个第二调整电SV_。进一步地，所述检测电路I设计用以:根据所述第一调整电和第二调整电压1_来判断两者间的差值，以此来获得一个第三控制电压V_P，此电压是根据所述采集端2与负载电路3之间的电压幅值比例(例如10%的增益比例，可以预设)来决定的。更进一步地，所述检测电路I设计用以:根据第一控制电压信号VI，利用所得到的第三控制电压Vdot来获得一个补偿电压。
[0036]其中，通过在所述负载电路3设置旁路电容器以在所述采集端I在第一控制电压与第二控制电压状态进行工作状态转换时作为一个低阻抗器件，且使得所述第一调整电压Votti与第二调整电压V_2之间的差值仅由采集端I与负载电路3之间的电气元件的阻抗来判定。如图3所示的，在负载3的两端增加电容器42，以保障负载3上的负载电流呈现平滑的坡度变化。根据前述实施例，在所述负载旁路上设置电容器42，以使得在所述采集端2在第一控制电压％与第二控制电压V2W态下进行工作状态转换时作为一个低阻抗器件，且使得所述第一调整电压￥_与第二调整电压乂_之间的差值仅由采集端2与负载电路3之间的电气元件的阻抗&皿或R UM来判定。
[0037]作为实施例1所述方法的又一改进，所述检测电路I设计用以:获取和检测第一、第二控制电压或阻抗信号(例如通过检测负载3回路上的阻抗损耗Rsense或Rune来检测控制电压信号)。
[0038]作为实施例1的改进，所述方法进一步包括:通过检测电路I中的一个比例调整电路将所述的电压幅值比例调整成一个与负载电路3的全压降成一定比例的电压值。
[0039]作为实施例1的进一步改进，所述方法进一步包括:通过所述检测电路I的一个固态状态机(例如DSP单片机)4产生控制状态增益以控制所述检测电路I在第一与第二控制电压信号之间的工作状态的切换。作为进一步改进，所述方法通过连接所述采集端I与功率控制电路之间的切换开关SI根据所述的固态状态机4的控制状态增益信号来周期性地对功率控制电路输出控制信号，其中所述切换开关SI通过引线接触至一个反馈运放46，从而控制采集端2的占空比以保持输入至反馈运算放大器46中的输入电压恒定。
[0040]作为实施例1所述方法的又一改进，可通过减法器68接收所述的第一、第二调整电压UP V _产生第三调整电压V匿，并接收第一、第二控制电压信号％和V 2产生两者间之差值，将此差值与第三调整电压通过一个放大电路(例如放大器75)产生所述的补偿电压。检测电路I进一步包括一个功率控制电路(包括了如图3中所示的采样保持电路50、52、82、92、93)，用以暂存第一控制电压值V1、第二控制电压值V2并控制所述采集端2改变其输出电压以输出第一、第二调整电压Vot1、Vout2。
[0041]现以图3的电路为例来描述实施例1的技术意图。首先设定切换开关SI，这样就可以实现在所述第一、第二传感电路之间的切换， 在本发明中，第一、第二传感电路并没有具体的标记或数字字母代号，而是通过若干个元器件、芯片或交替组合使用的方式实现了输出不同电压/电流，而在本发明中，将具体描述如下:使用一个切换开关Si，根据状态机4 (例如一个DSP单片机设备)的激励增益信号来周期性地对功率控制电路输出控制信号，例如使用功率调制信号(PWM)波形，在T1时间周期内，连接在一个正常采集状态，此刻采集端2的采集电流和电压逐渐升高至稳态，以提供一个电压V1给负载3 (即提供一个完全的负载电流给负载3)，图1中的实施例提供一个反馈回路，在此状态下，采集端2采用这个输出回路中的实际恒定输出电压产生一个反馈电压来实现调整。此时开关SI通过引线22接触至反馈运放46，从而控制采集端2的占空比以保持输入至反馈放大器46中的输入电压恒定。例如，可在引线22上接出一个电容器(未绘示出)以及接地端导引线来作为基准源。
[0042]在1\这个正常状态下，差分放大器80将采集端2与负载3回路上的电压加以放大，为了采集这个电压，使用一个低值电阻器Rsense,通过状态机4输出增益激励源GAINl，放大器80输出一个表不负载3的电压Vquti。
[0043]在回路14、15上的电流Iujad达到稳态电流I 1后，状态机4控制采样保持电路82来存储这个Vquti的数值(例如通过寄存器)ο因此可以得知，V 0UT1= GAINl.11.Rsenseo同样地，当回路14、15上的电压达到稳态电压％后，状态机4控制另一个采样保持电路50来存储这个电压V1，此时可以判断出V1= Vmad+^.Rune)，其中Vujad为负载3两端的电压，而Rune为引线14、15上的总电阻值。
[0044]当以上情况都满足以后，状态机4初始化电路，将投切开关SI接触至差分放大器88，且状态机4输出一个更大的激励源GAIN2给差分放大器80，使得放大器80产生一个输出电压VOTT2，从而这个反馈回路控制采集端2以使得差分放大器88端输入的电压不变，BP Voun= Vout2O在Ilqad降低至一个等于I丨.(GAIN1/GAIN2)的值时，方能够实现不变。此输出电流的降低导致输出电压V2的降低，从而V2= V L0AD+(I2.Rline) = VloaJI1.(GAINl/GAIN2) *Rune。当输出电压^达到稳态电压时，输出电压V2存储于采样保持电路52中，此时米集端不输出一个调整电压，而输出一个偏置电压。
[0045]进一步地，通过减法器68 (例如比较电路)产生Vqut1-Vqut2，并通过减法器69产生V1-V2，将此电压传输给采样保持电路92、93加以暂存。这个Vqut1-Vqut2作为一个小幅电压差(按照前述，本发明的技术方案的一部分组成是通过将这个由于回路14、15上的小幅电流变化而产生的小幅电压差对采集电路加以补偿以实现采集端的输出稳定)，从而采样保持电路92可产生一个激励源GAIN3，它满足前述关系式Vdkjp/ (V1-V2) = GAIN2/ (GAIN2-GAIN1)(即前述中的调整比例)，用以完全补偿回路14、15上的实际电压。
[0046]负载回路上的电压V.与V i_V2通过放大器75后产生一个补偿基准源V KEF2，这个补偿基准源与采集端2的输出电压随后输出给反馈运放46。此刻，状态机4又控制投切开关SI连接运放46的输出端，采集端2处于工作状态以保证输出电压符合VKEF2，以补偿引线14、15上的总电压。采集端2可特定地包括设置于线路两极间的功率控制电路，较佳为一个双向晶体管，或者可控硅等光电器件，以限定采集端2的输入电压不高于0.7V。
[0047]本发明的具体保护范围是通过所附权利要求加以限定的，应当了解，在前述实施例的基础上应该有很多的变化方式，皆应涵盖于此限定范围内。
【主权项】
1.电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于包括步骤:1)根据采集端输出的电流信号来获取第一控制电压信号；2)根据采集端输出的电流信号来获取第二控制电压信号；3)比较所述第一控制电压信号与第二控制电压信号之间的差值，以此判定在采集端与负载电路之间是否存在压降幅值；4)根据第一控制状态增益来控制所述采集端输出第一调整电压，又根据第二控制状态增益来控制所述采集端输出第二调整电压；5)根据所述第一调整电压和第二调整电压来判断两者间的差值，以此来获得一个第三控制电压，其中此第三控制电压是根据所述采集端与负载电路之间的电压幅值比例来决定的。2.根据权利要求1所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于:通过在所述负载电路设置旁路电容器以在所述采集端在第一控制电压与第二控制电压状态进行工作状态转换时作为一个低阻抗器件，且使得所述第一调整电压与第二调整电压之间的差值仅由采集端与负载电路之间的电气元件的阻抗来判定。3.根据权利要求1所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于进一步包括:通过检测电路中的一个比例调整电路将所述的电压幅值比例调整成一个与负载电路的全压降成一定比例的电压值。4.根据权利要求1所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于进一步包括:通过所述检测电路的一个固态状态机产生控制状态增益以控制所述检测电路在第一与第二控制电压信号之间的工作状态的切换。5.根据权利要求4所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于:通过连接所述采集端与功率控制电路之间的切换开关根据所述的固态状态机的控制状态增益信号来周期性地对功率控制电路输出控制信号，其中所述切换开关通过引线接触至一个反馈运放，从而控制采集端的占空比以保持输入至反馈放大器中的输入电压恒定。6.根据权利要求5所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于:所述比例调整电路对所述电压幅值的调整比例满足关系式:Vdeop/ (V1-V2) = GAIN2/(GAIN2-GAIN1)， 其中V1为第一控制电压，V 2为第二控制电压，V DKQP为第三控制电压，GAINl和GAIN2为所述固态状态机产生的第一、第二控制状态增益。7.根据权利要求1和2所述的电力采集系统的功率输出控制方法，其特征在于:通过减法器接收第一、第二调整电压产生第三调整电压，并接收第一、第二控制电压信号产生两者间之差值，将此差值与第三调整电压通过一个放大器产生所述的补偿电压。
【专利摘要】本发明公开了一种电力采集系统的功率输出控制方法，包括：1)在第一状态下，通过检测电路根据采集端输出的电流信号来获取第一电压信号；2)通过所述检测电路根据采集端输出的电流信号来获取第二电压信号；3)比较所述第一电压信号与第二电压信号之间的差值，以此判定在采集端与负载电路之间是否存在压降幅值；4)根据第一控制状态增益来控制所述采集端输出第一调整电压，又根据第二控制状态增益来控制所述采集端输出第二调整电压；5)根据所述第一调整电压和第二调整电压来判断两者间的差值，以此来获得一个第三电压，其中此第三电压是根据所述采集端与负载电路之间的电压幅值比例来决定的。
【IPC分类】G05F1/66
【公开号】CN104898757
【申请号】CN201510114259
【发明人】唐克义, 黄海波, 王震宇, 王洋, 李云
【申请人】国家电网公司, 国网浙江省电力公司湖州供电公司, 国网浙江长兴县供电公司, 长兴昆仑电力设计有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月16日
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