[发明专利]基于广域同步测量的0.2S级三相电能表及其测量方法

权利要求书

1.基于广域同步测量的0.2S级三相电能表，其特征在于，包括中央处理器、模数转换器及与中央处理器连接的现场可编程门阵列、数字信号处理器、存储器、恒温晶振、时钟芯片，所述现场可编程门阵列与数字信号处理器连接，且现场可编程门阵列和数字信号处理器均与模数转换器连接；其中，

中央处理器，用于外接传统变电站的秒脉冲为基准的时钟同步系统或智能变电站的IEEE1588协议时钟系统，与时钟系统对时并守时；还用于发出自动同步采样命令到现场可编程门阵列和数字信号处理器，以及将采样的数据处理供存储器存储和电能量采集终端调用；其中，秒脉冲为基准的时钟同步系统，为满足DL/T 1100.1-2009标准的电力系统时钟同步系统，输出的秒脉冲时间基准信号的误差在50ns以内，串口对时报文输出标准时间，利用秒脉冲时间基准信号校准中央处理器的秒脉冲时间，并利用串口对时报文校准三相电能表时间；IEEE1588协议时钟系统，为基于以太网运行的网络同步时钟协议系统，实现纳秒级的同步精度，利用IEEE 1588协议校准中央处理器的秒脉冲时间和三相电能表时间；

模数转换器，用于外接电压电流取样电路，并将电压电流取样信号进行模/数转换；

现场可编程门阵列，用于根据被测信号频率，自动产生每周波256点的采样频率控制模数转换器采样脉冲；还用于接收中央处理器产生的全网同步测量触发信号，并在接收到触发信号时产生模数转换器的启动转换脉冲信号，同时发送脉冲信号给数字信号处理器，同步采集模数转换器的瞬时数据并存储；

数字信号处理器，用于处理经模数转换器转换的数据并存储，其中，处理的数据包括电能计量数据、电气参数及同步电压电流瞬时数据；

存储器，用于存储经中央处理器处理的数据；

恒温晶振，用于配合中央处理器守时；

时钟芯片，用于为中央处理器提供工作时钟。

2.根据权利要求1所述的基于广域同步测量的0.2S级三相电能表，其特征在于，所述中央处理器还连接有温湿度测量装置，所述温湿度测量装置用于对变电站的环境温湿度进行监测。

3.根据权利要求2所述的基于广域同步测量的0.2S级三相电能表，其特征在于，所述温湿度测量装置包括湿度传感器和温度测量装置，所述中央处理器内部设有18个通道的12位模数转换接口，温度测量装置包括固定电阻及与固定电阻串联的负温度系数热敏电阻，固定电阻相对连接负温度系数热敏电阻端的另一端与电源连接，负温度系数热敏电阻相对连接固定电阻端的另一端接地，中央处理器具有一个模数转换接口与固定电阻和电源之间的线路连接，中央处理器还具有一个模数转换接口与固定电阻和负温度系数热敏电阻之间的线路连接。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的基于广域同步测量的0.2S级三相电能表的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将三相电能表中各时钟与变电站时钟系统对时后，由中央处理器标准秒脉冲和时钟芯片守时；

步骤二、在规定的时间点，中央处理器发出自动同步采样命令到现场可编程门阵列和数字信号处理器，通过模数转换器、现场可编程门阵列及数字信号处理器全网同步采集每相电压电流连续瞬时数据；

步骤三、中央处理器读取数字信号处理器的每点24位瞬时数据，保留前16位数据并存储在存储器中，瞬时数据格式参照GB 18657.1-2002的FT3格式，在原DL/T 645-2007电能表通信协议基础上增加每小时每一刻钟时间点每相电压电流采集1536个16位的电压电流瞬时数据的协议。

5.根据权利要求4所述的基于广域同步测量的0.2S级三相电能表的测量方法，其特征在于，所述步骤一中对时的时钟系统为秒脉冲为基准的时钟同步系统，其对时步骤如下：采用1PPS加RS485串口时间报文对时。

6.根据权利要求4所述的基于广域同步测量的0.2S级三相电能表的测量方法，其特征在于，所述步骤一中对时的时钟系统为采用IEEE 1588协议时钟系统，变电站主时钟与三相电能表时钟之间的对时报文遵循IEEE 1588协议。

7.根据权利要求4所述的基于广域同步测量的0.2S级三相电能表的测量方法，其特征在于，所述步骤一对时时还包括以下步骤：利用恒温晶振和中央处理器的计数器产生标准秒脉冲，在对时时同步启动中央处理器产生标准秒脉冲，同时校准时钟芯片的时钟，中央处理器产生标准秒脉冲保证时钟芯片时间的准确，时钟芯片保证其他时间的准确。