具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

站所终端是常见的配网设备，站所终端配电计量装备一般需要支持主、备两路三相电压信号输入，以及4路、6路或者8路的三相电流输入，并对输入的电压电流信号进行测量及电能计量，并能上传到站所终端主站之中。

目前，现场接线中，两组电压信号中，一组电压信号对应有2路、3路、4路、甚至直接配8路电流信号输出；两组电压信号对应4路，6路或者8路信号输出。由于现场接线复杂，或其他配电接线需求，存在一路电压与所对应的电流输出并不存在一一对应关系，因此需要根据现场情况对输入的三相电压信号及三相电流信号进行一一匹配。

以两组三相电压，8路三相电流输入为例，一路三相电流可能对应于三相电压一，也可能对应三相电压二，以此类推，排列组合方式较多。增加了配电计量装备接线及电路设计的复杂程度。目前常规的的电能计量方式以计量芯片为主，三相计量芯片一般只支持一路三相电压和一路三相电流的计量，譬如常见的计量芯片HT7038。为了解决单路计量回路能支持两组三相电压信号的输入问题，常见的的解决方法是通过模拟开关或者小型信号继电器来切换进入到计量芯片的电压信号，而对于要支持8路电流信号的规格，便需要8组三相电压通道，共24路二选一的模拟开关或单刀双掷信号继电器，这种方案无疑增加了产品设计的复杂度及信号损失的风险。

基于上述现象，本发明提供一种计量电路、多通道计量电路及计量设备，以实现不使用模拟开关或者小型信号继电器来切换进入到计量芯片的电压信号，减少信号损失，提高计量准确度。

参照图1，本发明提供一种计量电路，在一实施例中，该计量电路包括：第一电压采样模块10、第二电压采样模块20、电流采样模块30和计量模块40，所述计量模块40的第一端与所述第一电压采样模块10的输出端连接，所述计量模块40的第二端与所述第二电压采样模块20的输出端连接，所述计量模块40的第三端与所述电流采样模块30的输出端连接；

所述第一电压采样模块10、第二电压采样模块20，用于对电压信号进行采样，以得到并输出电压信号；

所述电流采样模块30，用于对电流信号进行采样，以得到并输出电流信号；

所述计量模块40，用于通过所述第一电压采样模块10或第二电压采样模块20得到电压信号；

所述计量模块40，还用于根据所述电压信号和电流信号进行电能计量。

所述计量模块40用于通过所述第一电压采样模块10或第二电压采样模块20得到电压信号，是指，第一电压采样模块10采样并输出第一电压信号，第二电压采样模块20采样并输出第二电压信号，计量模块40通过软件设置，选择第一电压信号和第二电压信号中的一路电压信号，作为与电流信号进行计算的电压信号。

本实施例中，所述计量电路40对应连接一路电流信号输入和两路电压信号输入，分别为电流采样模块30输出的电流信号和第一电压采样模块10输出的电压信号、第二电压采样模块20输出的电压信号。具体的，所述第一电压采样模块10和第二电压采样模块20分别用于连接主路电压和备路电压，可以理解的，同一时间里，主、备电压只有一路在供电，因此只需要对供电的一路电压信号进行计量，即计量模块40只需要对第一电压采样模块10和第二电压采样模块20中采样供电电压的一路信号进行计量。具体哪一路在供电会在现场接线和配置的过程中进行确定，从而在计量模块40中预设运行程序，以使计量模块40对对应的电压采样模块输出的电压信号进行选择，并与电流信号进行计算，继而实现电能计量。

计量电路还可以包括控制模块、与所述控制模块连接的开关模块和/或通讯模块，计量模块40可以与控制模块连接。当出现现场接线或配置错误而使计量模块40中的程序预设有误时，可以通过开关模块进行切换选择，从而控制模块发出切换信号至计量模块40，以使计量模块40对选择的电压采样模块进行切换；还可以通过通讯模块接收远程控制端发送过来的切换信号，从而控制电路接收并向计量模块40发出选择信号，以使计量模块40对两路电压采样模块输入的电压信号进行选择。

本方案通过在计量模块40中输入预设程序，从而实现软件控制的方式对输入的电压信号进行选择，不再需要二选一的模拟开关或单刀双掷信号继电器等元器件的接入，既可以减少传输过程中的信号损失，提高计量准确度，又可以降低接线的复杂度，减轻接线的工作强度，并且，在出现错接的情况下，可以实现由远程直接切换，不需要人工到现场进行确认，降低人工成本。

本实施例中，计量电路包括：第一电压采样模块、第二电压采样模块、电流采样模块和计量模块，所述计量模块的第一端与所述第一电压采样模块的输出端连接，所述计量模块的第二端与所述第二电压采样模块的输出端连接，所述计量模块的第三端与所述电流采样模块的输出端连接；所述第一电压采样模块、第二电压采样模块，用于对电压信号进行采样，以得到并输出电压信号；所述电流采样模块，用于对电流信号进行采样，以得到并输出电流信号；所述计量模块，用于通过所述第一电压采样模块或第二电压采样模块得到电压信号；所述计量模块，还用于根据所述电压信号和电流信号进行电能计量。通过预先在计量单元中写入软件程序，实现由软件控制计量单元对第一电压采样单元输入的电压信号或第二电压采样单元输入的电压信号进行选择，使具有两路电压信号输入的单路计量回路中不再需要模拟开关或继电器等器件，从而减少了两路电压信号输入的计量回路中的信号损失，提升了计量的准确性。

进一步地，参见图2，所述计量模块40包括电压转换单元41、电流转换单元42和计量单元43，所述电压转换单元41的输入端与所述第一电压采样模块10的输出端和第二电压采样模块20的输出端连接，所述电流转换单元42的输入端与所述电流采样模块30的输出端连接，所述电压转换单元41的输出端和所述电流转换单元42的输出端分别与所述计量单元43连接；

所述计量单元43，用于通过所述第一电压采样模块10或第二电压采样模块20得到电压信号；

所述计量单元43，还用于根据所述电压信号和电流信号进行电能计量。

其中，电压转换单元41用于对电压信号进行隔离和模数信号转换；电流转换单元42用于对电流信号进行模数信号转换；计量单元43包括带有通讯接口的SOC(System onChip,片上系统)，通讯接口可以用于与控制模块进行通讯，比如为串口，SOC可以对程序进行存储和运行，以实现选择将第一电压采样模块10对应的电压信号与电流信号进行计算或将第二电压采样模块20对应的电压信号与电流信号进行计算。通过计量单元43响应了配置命令，计量单元43可通过SOC内部的程序化配置，让该计量单元43在两组电压信号中进行计量选择。

进一步地，参见图3，所述电压转换单元41包括第一电压转换单元410和第二电压转换单元411，所述第一电压转换单元410的输出端和第二电压转换单元411的输出端分别与所述计量单元43连接，

所述第一电压转换单元410和第二电压转换单元411分别包括A相电压转换单元412、B相电压转换单元413和C相电压转换单元414，

所述第一电压转换单元410的A相电压转换单元412、B相电压转换单元413和C相电压转换单元414的输入端与所述第一电压采样单元10的输出端连接，所述第一电压转换单元410的A相电压转换单元412、B相电压转换单元413和C相电压转换单元414的输出端与所述计量单元43连接，

所述第二电压转换单元411的A相电压转换单元412、B相电压转换单元413和C相电压转换单元414的输入端与所述第二电压采样单元20的输出端连接，所述第二电压转换单元411的A相电压转换单元412、B相电压转换单元413和C相电压转换单元414的输出端与所述计量单元43连接。

具体的，所述A相电压转换单元412、B相电压转换单元413和C相电压转换单元414分别包括信号隔离单元和电压信号转换单元，

所述第一电压转换单元410的信号隔离单元的输入端与所述第一电压采样模块10的输出端连接，所述第二电压转换单元411的信号隔离模块的输入端与所述第二电压采样模块20的输出端连接，所述信号隔离单元的输出端与所述电压信号转换模块的输入端连接，所述电压信号转换模块的输出端与所述计量单元43的输入端连接。

需要说明的是，各采样模块之间对A相、B相、C相上总线出现相互串扰的问题，而且过长的微弱电压信号总线不可避免的易受外部干扰，进而影响计量，本实施例中，通过设置信号隔离单元可以有效克服总线上阻抗不匹配引入的干扰，也有利于减少各采样模块之间对A相、B相、C相上总线的相互串扰，使最终输入计量单元43的信号更准确和稳定，从而提高计量准确度和稳定性。

参见图4，电压信号转换单元可以包括SAR ADC，在SAR ADC处理得到的数据中，一般会对电压参考信号进行软件滤除，即进行软件去直流算法，将电压信号参考进行软件去除，方法是取该SAR ADC采样到的上一个周波的平均值作为软件滤除的值；计量单元滤除这个参考值后再与电流信号做电量计量。从而使计量信号精确度更高。目前，电压采样方式可以是差分输入ADC电路，其优点是抗共模干扰能力强，但差分输入比单端输入多占用一个IO引脚，硬件电路设计占用资源多，单端输入的SAR ADC输入比差分输入的电路节约芯片IO硬件资源，通过电路设计的优化及处理是可以克服共模信号干扰的。

信号隔离单元可以包括电压跟随器，需要说明的是，电压采样模块采样的电压信号通过三相电压信号总线传输至计量模块，当电压信号总线因线路布局走线较长时，信号线越长，线路阻抗越大，对信号的干扰越大，同时也容易引入外部干扰，多个的SAR ADC的并联取样也会造成电压采样信号的相互干扰。本实施例中，通过在SAR ADC之前加上用于信号隔离的电压跟随器，极大地增加了电压信号取样的输入阻抗，减小了进入SAR ADC信号的输出阻抗，解决了信号线路长引入的信号衰减和干扰问题，并且有利于减少各采样模块之间对A相、B相、C相上总线的相互串扰。

第一电压转换单元410和第二电压转换单元411中共需要6路电压跟随器，6路电压跟随器的设计不局限于使用一个6路集成运放，也可是一个4路运放和一个2路运放组合的方式等其它等效的方式。

本实施例中，通过对电压转换单元的设置，可以使得进入计量模块的采样信号更准确，并且在对采样信号进行处理时，通过软、硬件共同处理，使得电能的计量更精准。

进一步地，再次参见图3，所述电流转换单元42包括A相电流信号转换器420、B相电流信号转换器421和C相电流信号转换器422，所述A相电流信号转换器420的输入端、B相电流信号转换器421的输入端和C相电流信号转换器422的输入端与所述电流采样模块30的输出端连接，所述A相电流信号转换器420的输出端、B相电流信号转换器421的输出端和C相电流信号转换器422的输出端分别与所述计量单元43连接。

A相电流信号转换器420、B相电流信号转换器421和C相电流信号转换器422分别对输入的A相、B相和C相电流进行信号转换，具体的，电流信号转换器为Σ-△ADC，可以使电流信号的处理更精准。

需要说明的是，实际电路实现时，所述计量模块40不采用计量芯片，而是采用带有多路模拟采样前端的SOC芯片；更具体的，所述计量模块40不仅包括计量SOC芯片，也包括针对各个电压信号通道的电压跟随器电路；所述计量单元的SOC芯片含有可支持6路单端输入的SAR ADC及3路Σ-△ADC输入，在同样的信号测量通道需求下，尽可能多的可支持单端输入SAR ADC通道以便减少尽可能的减少芯片的ADC数量、IO引脚和成本，同时计量SOC芯片还包括至少两路串口及若干GPIO口，

所述两组电压采样模块的输出信号接入到计量单元的6路SAR ADC输入通道，同时，为了使得两组三相电压信号在进入计量单元的SOC芯片SAR ADC之前相互之间有信号隔离，在每个SAR ADC输入之前都引入的电压跟随器电路；所述电流采样模块的输出信号直接接入到计量单元的3路Σ-△ADC之中；计量单元SOC根据现场实际配置及多通道控制设备下发的配置命令决定计量单元采用哪一路SAR ADC输入采样的电压信号和哪一路Σ-△ADC采样到的电流信号进行计量。

进一步地，参见图5，所述第一电压采样模块10和第二电压采样模块20分别包括A相电压采样单元101、B相电压采样单元102和C相电压采样单元103；

所述第一电压采样模块10的A相电压采样单元101、B相电压采样单元102和C相电压采样单元103的输入端为所述第一电压采样模块10的输入端，分别与第一路三相电的A相线UA1、B相线UB1和C相线UC1连接，所述第一电压采样模块10的A相电压采样单元101、B相电压采样单元102和C相电压采样单元103的输出端为所述第一电压采样模块10的输出端；

所述第二电压采样模块20的A相电压采样单元101、B相电压采样单元102和C相电压采样单元103的输入端为所述第二电压采样模块20的输入端，分别与第二路三相电的A相线UA2、B相线UB2和C相线UC2连接，所述第二电压采样模块的A相电压采样单元101、B相电压采样单元102和C相电压采样单元103的输出端为所述第二电压采样模块20的输出端。

A相电压采样单元101、B相电压采样单元102和C相电压采样单元103可以根据实际电路进行设置，比如，参见图6，A相电压采样单元101、B相电压采样单元102和C相电压采样单元103可以分别包括分压电阻、电压采样电阻和电压互感器；

所述A相电压采样单元、B相电压采样单元和C相电压采样单元的分压电阻的第一端分别与三相电的A相线、B相线和C相线连接，所述分压电阻的第二端与所述电压互感器的一次侧连接，所述电压互感器的二次侧与所述采样电阻的第一端连接，所述采样电阻的第二端分别为输出A相电压信号、B相电压信号和C相电压信号；

所述第一电压采样模块10的采样电阻的第二端为所述第一电压采样模块10的输出端，所述第二电压采样模块10的采样电阻的第二端为所述第二电压采样模块20的输出端。

所述第一电压采样模块10对UA1、UB1、UC1这三相输入电压进行采样，其中UA1通过UA1分压电阻接入UA1电压互感器一次侧，UA1电压互感器二次侧接入UA1采样电阻后，生成采样电压信号ua1；同样的UB1通过UB1分压电阻接入UB1电压互感器一次侧，UB1电压互感器二次侧接入UB1采样电阻后，生成采样电压信号ub1；同样的UC1通过UC1分压电阻接入UC1电压互感器一次侧，UC1电压互感器二次侧接入UC1采样电阻后，生成采样电压信号uc1；第二电压采样模块20为同样的处理方式，由第二电压采样模块20将UA2、UB2、UC3这一组三相输入电压处理输出采样电压信号ua2，ub2，uc2。需要注意的是，ua1，ub1，uc1是含有电压信号参考信号1的纯正值信号，ua2，ub2，uc2是含有电压信号参考信号2的纯正值信号；电压信号参考1和电压信号参考2可以由SOC进行输出并电路生成，电压信号参考1和电压信号参考2的幅值相同，根据实际需要，譬如一组三相电压和8路三相电压的接线情况下，两者可合并为一，电压采样模块10可配置不同的参数以满足不同的三相电压输入要求。

进一步地，参见图7，所述电流采样模块30包括A相电流采样单元301、B相电流采样单元302和C相电流采样单元303，

所述A相电流采样单元301、B相电流采样单元302和C相电流采样单元303的输入端为所述电流采样模块30的输入端，所述A相电流采样单元301、B相电流采样单元302和C相电流采样单元303的输出端为所述电流采样模块30的输出端。

电流采样模块30对IA、IB、IC进行电流采样，与电压采样单元处理方式类似，电流输入通过各自的采样单元后，分别输出采样电流信号ia、ib、ic。当然，电流采样模块30的具体电路可配置不同的参数以满足不同的三相电流输入要求，例如，参见图8，A相电流采样单元301、B相电流采样单元302和C相电流采样单元303分别包括电流互感器和电流采样电阻；

所述A相电流采样单元301、B相电流采样单元302和C相电流采样单元303的电流互感器的第一端分别与三相电的A相电流IA、B相电流IB和C相电流IC连接，所述电流互感器的第二端与所述电流采样电阻的第一端连接，所述电流采样电阻的第二端分别输出A相电流信号Ia、B相电流信号Ib和C相电流信号Ic，所述电流采样电阻的第二端为所述电流采样模块30的输出端。

A相电流IA、B相电流IB和C相电流IC连接通过各自的电流互感器后，分别输出采样电流信号Ia、Ib、Ic，以用于下级电路对电流进行转换，从而与电压信号进行计算计量电能。

参照图9，本发明还提供一种多通道计量电路，在一实施例中，该多通道计量电路包括控制模块50和至少一个计量电路60，所述计量电路60的输出端与所述控制模块50连接，所述计量电路60的结构可参照上述实施例，理所应该的，每个计量电路60都包括第一电压采样模块10和第二电压采样模块20，需要说明的是，每个计量电路60的第一电压采样模块10和第一电压采样模块20的可以分别设置，从而实现每个计量电路60单独对两路电压输入的回路进行电能计量；当然，也可以是，每个计量电路60的第一电压采样模块10共用、第二电压采样模块20共用；或者是部分第一电压采样模块10共用、第二电压采样模块20共用。

所述控制模块50，用于发出计量选择信号至计量模块40，以使所述计量模块40选择所述第一电压采样模块10输入的电压信号或第二电压采样模块20输入的电压信号以得电压信号，与电流采样模块30输出的电流信号进行电能计量的。进而还可以通过控制模块50与计量模块40进行通信，可以由控制模块50对各计量模块40计量的电能信息进行统计。

参见图10，以多通道计量电路包括八个计量电路为例，该电路用于对两路电压信号和八路电流信号进行计量时，所有计量电路60共用同一个第一电压采样模块10以对同一路电压信号进行采样，第二电压采样模块20共用，对另一路电压信号进行采样。计量模块可以通过软件选择在两路三相电压信号中进行选择计量，即选择使用第一电压模块采样的电压信号或第二电压模块采样的电压信号。基于此，使用该电路的设备便可以实现：支持1路电压、8路三相电流输出并计量；或者，支持1路电压，只支持1路、2路、到最多8路的电流输出并计量；也可以支持两路三相电压，每路三相电压有4路三相电流输出的计量，具体实现方式可以根据实际电路进行配置。

本实施例中，计量模块40输入的电压信号通过软件进行切换，无需硬件器件进行信号切换，电路结构简单，没有硬件信号损失；即使涉及多个计量模块和输入信号，每个计量模块的通道都可以单独配置，适应性强，使用范围广；采用SAC ADC进行电压采样、Σ-△ADC进行电流采样，在SAR ADC前端，以运放电路为基础的信号隔离模块为电压跟随器，极大的增加了在每一个电压信号总线上取样点的输入阻抗，减小进入SAR ADC信号的输出阻抗，有效解决信号线路长引入的信号衰减和干扰问题；在8路计量模块同时对电压信号进行采样的情况下，也有利于各个模块之间同时对第一电压信号总线或者第二电压信号总线上A相、B相、C相上总线的相互串扰。

进一步地，参见图11，所述多通道计量电路还包括通讯模块70，所述通讯模块70与所述控制模块50连接，

所述通讯模块70，用于接收计量选择信号，并传输至所述控制模块50，以控制所述计量模块40进行相应的电能计量；

所述通讯模块70，还用于将所述计量模块40计量的电能信息进行传输。

通讯模块70可以将各个计量模块40计量的电能信息传输至远程控制端，也可以接收远程控制端下发的计量选择信号，从而实现远程控制端对电路的控制，进而提高控制的高效性并节省人力成本。

进一步地，所述多通道计量电路还包括电源转换模块80，所述电源转换模块80的输入端与第一电源连接，所述电源转换模块80的第一输出端输出第二电源，所述电源转换模块80的第二输出端输出第三电源；

所述第二电源与所述计量模块60的电源端连接，所述第三电源与所述通讯模块70的电源端连接。

电源转换模块80用于将电压较高的第一电源转换为适合为计量模块和通讯模块、控制电路等电路的直流电源。具体的，第二电源和第三电源相互隔离，从而使电源信号相互之间减少干扰，从而更稳定。

本发明还提供一种计量设备，该计量设备包括：计量电路，所述计量电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述；或，多通道计量电路，所述多通道计量电路的结构可参照上述实施例，在此不再赘述。理所应当地，由于本实施例的计量设备采用了上述计量电路或多通道计量电路的技术方案，因此该计量设备具有上述计量电路或多通道计量电路所有的有益效果。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。