具体实施方式

为了解决由于现有技术常采用多个分体设备组合成一个系统进行直流计量，其中，合并单元和远端模块都将需要进行数字化处理，这个过程会带来延时，造成电压电流信号传输的不同步，给电能计量结果带来误差的问题，本申请通过以下实施例公开了一种一体式高压直流电能表。

本申请公开了一种一体式高压直流电能表，参见图1所示的结构示意图，所述一体式高压直流电能表包括：端子模块、直流大电流测量模块、直流大电压测量模块、同步采集触发模块、数字量输出转换模块、数字信号处理模块、直流电能计量模块及控制模块，所述控制模块用于控制各个模块。

所述端子模块分别与所述直流大电流测量模块的输入端及所述直流大电压测量模块的输入端连接，负载电流通过所述端子模块接入所述直流大电流测量模块，负载电压通过所述端子模块接入所述直流大电压测量模块。

进一步的，参见图2所示的结构示意图，所述端子模块包括第一端子、第二端子、第三端子及第四端子。

所述负载电流通过所述第一端子及所述第二端子接入所述直流大电流测量模块，所述第一端子及所述第二端子均连接所述直流大电流测量模块的高电位。

所述负载电压通过所述第三端子及第四端子接入所述直流大电压测量模块，所述第三端子连接所述直流大电压测量模块的低电位，所述第四端子连接所述直流大电压测量模块的高电位。

具体的，由于在现有的分体式计量方案中，电流测量单元设计在高电位，电压测量单元设计在低电位，其绝缘设计增加了大量的设备成本，故在第一次数字化处理中采用了光纤的方式做了绝缘隔离，如果仍用现有方案做一体式方案，由于产品在一起，绝缘比较难做，所以本申请将电压同样也在高电位取得，即高压臂电阻小，低压臂电阻大，与现有情况相反，这样使得两路电位差很小，整个装置均处在高电位，绝缘设计简单，降低成本。

进一步的，所述第一端子及所述第二端子串联接入所述直流大电流测量模块，所述第三端子及第四端子并联接入所述直流大电压测量模块。

所述一体式高压直流电能表为正常工作状态时，所述第一端子与所述第四端子连接，所述负载电流从所述第一端子或所述第四端子输入，从所述第二端子输出。

所述一体式高压直流为检定状态时，所述第一端子与所述第四端子断开连接。

具体的，在正常工作状态下，将第一端子和第四端子连接,负载电流从第一端子或所述第四端子端子流入，从第二端子流出，通过所述直流大电流测量模块内的分流器测量其电流，按照固定比例缩放为第一模拟电流信号，通过所述直流大电压测量模块内的阻容分压器测量第四端子和第三端子(地电位)间的电压，按照固定比例缩放为第四端子和第三端子间的第一模拟电压信号，第一模拟电流信号及第一模拟电压信号经过“模拟-数字-模拟”的方式最后无失真的传输到直流电能计量模块中，将两路模拟信号进行点乘并对时间进行积分，并乘以固定的比例系数，得到直流线路所传输的电能量。

具体的，在检定状态下，第一端子和第四端子端子断开，第一端子、第二端子串接直流电流源，第三端子、第四端子并联接直流电压源，由于直流电流源和直流电压源是独立的，故所用直流电流源的负载电压和负载电流可以做到很小，节约检定过程中的能耗。

所述直流大电流测量模块用于将所述负载电流转换为第一模拟电流信号，所述直流大电压测量模块用于将所述负载电压转换为第一模拟电压信号。

具体的，所述直流大电流测量模块包括分流器，所述直流大电流测量模块将负载电流转换为第一模拟电流信号，考虑到散热的影响，所述分流器通常选用温度系数低，并且阻值稳定，设计在其额定直流电流下，分流器两端的电压优选值为75mV，阻值为电压优选值÷额定直流电流值。

具体的，所述直流大电压测量模块包括阻容分压器，考虑到本申请一体式高压直流电能表的绝缘设计因素，直流大电压测量模块的高压臂选用小的电阻和大的电容，低压臂选用大的电阻和小的电容，其参数满足高压臂电阻*高压臂电容＝低压臂电阻*低压臂电容,以确保直流大电压测量模块对于不同的频率信号也能保持恒定的分压比，所述分压比＝(高压臂电阻+低压臂电阻)/高压臂电容，高压臂电阻优选值为40千欧，高压臂电容优选值为4微法，分压比优选值为直流输电线路的额定直流电压/10V。

值得注意的是，直流大电流测量模块和直流大电压测量模块不局限于分流器和阻容分压器，也包括其他能够测量第一模拟电流信号及第一模拟电压信号的测量组件。

所述数字量输出转换模块的输入端分别接至所述直流大电流测量模块的输出端及所述直流大电压测量模块的输出端，所述数字量输出转换模块用于将所述第一模拟电流信号及所述第一模拟电压信号按照预设的通信协议分别转换成数字电流信号及数字电压信号。

具体的，所述预设的通信协议具有用于将所述第一模拟电流信号及所述第一模拟电压信号同步的对时标记功能，可以分别将所述第一模拟电流信号及所述第一模拟电压信号同步转换成数字电流信号及数字电压信号，保证了信号的实时同步转换及传输，降低了延迟的可能性，所述预设的通信协议可以采用规范的IEC 61850-9-2协议，也可以采用规范的IEC 60044-8协议，或是自行定义的内部协议。

进一步的，所述数字量输出转换模块包括第一数字量输出转换模块及第二数字量输出转换模块。

所述第一数字量输出转换模块的输入端与所述直流大电流测量模块的输出端连接，所述第一数字量输出转换模块用于将所述第一模拟电流信号按照预设的通信协议转换成数字电流信号。

所述第二数字量输出转换模块的输入端与所述直流大电压测量模块的输出端连接。所述第二数字量输出转换模块用于将所述第一模拟电压信号按照预设的通信协议转换成数字电压信号。

所述同步采样触发模块与所述数字量输出转换模块连接，所述同步采样触发模块用于向所述数字量输出转换模块发送同步采样脉冲指令，以控制所述数字量输出转换模块同步转换及输出所述数字电流信号及数字电压信号。

具体的，所述同步采样触发模块，具备采样延时调节功能，受控制模块控制，考虑到了直流大电流测量模块和直流大电压测量模块间的相位延时，同步采样触发模块同时向第一数字量输出转换模块和第二数字量输出转换模块发送同步采样脉冲指令，两个数字量输出转换模块采集的两路模拟信号的时间是相同的，在进行调节控制时，分别测量产品出厂前直流大电压测量模块和直流大电流测量模块的相位延时，如直流大电压测量模块相位延时比直流大电流测量模块大，则同步采样触发模块让第一数字量输出转换模块的AD采样提前触发，以保证采集到的模拟信号反映的是同一时间刻的第一模拟电压信号和第一模拟电流信号，大幅提高电能计量的准确性。

所述数字信号处理模块的输入端接至所述数字量输出转换模块的输出端，所述数字信号处理模块用于将所述数字电流信号及所述数字电压信号按照所述预设的通信协议进行数字处理，并将处理后的数字电流信号及数字电压信号分别转换成第二模拟电流信号及第二模拟电压信号。

具体的，所述预设的通信协议具有同步的对时标记功能，可以分别将所述数字电流信号及数字电压信号同步转换成第二模拟电流信号及第二模拟电压信号，保证了信号的实时同步转换及传输，降低了延迟的可能性，所述预设的通信协议可以采用规范的IEC61850-9-2协议，也可以采用规范的IEC 60044-8协议，或是自行定义的内部协议。

具体的，所述数字信号处理模块将所述数字电流信号及数字电压信号按照约定的通信协议和对时标记转化回模拟信号并送入所述直流电能计量模块，进行电能计量，数字信号处理模块将数字电流信号及数字电压信号按照约定的通信协议进行解析，并将其转化回模拟信号并送入所述直流电能计量模块，进行电能计量，这个“模拟-数字-模拟”过程是为了防止测量信号因传输线路影响带来的测量误差的影响。

所述直流电能计量模块与所述数字信号处理模块的输出端连接，用于计量所述第二模拟电流信号及第二模拟电压信号，并获取计量结果。

本申请实施例公开了一种一体式高压直流电能表，所述一体式高压直流电能表包括：端子模块、直流大电流测量模块、直流大电压测量模块、同步采集触发模块、数字量输出转换模块、数字信号处理模块、直流电能计量模块及控制模块，所述控制模块用于控制各个模块。负载电流通过所述端子模块接入所述直流大电流测量模块转换为第一模拟电流信号，负载电压通过所述端子模块接入所述直流大电压测量模块转换为第一模拟电压信号，所述数字量输出转换模块将所述第一模拟电流信号及所述第一模拟电压信号分别转换成数字电流信号及数字电压信号，所述同步采样触发模块向所述数字量输出转换模块发送同步采样脉冲指令，以控制所述数字量输出转换模块同步转换及输出所述数字电流信号及数字电压信号，所述数字信号处理模块将所述数字电流信号及所述数字电压信号进行数字处理，并将处理后的数字电流信号及数字电压信号分别转换成第二模拟电流信号及第二模拟电压信号，所述直流电能计量模块计量所述第二模拟电流信号及第二模拟电压信号，并获取计量结果。利用上述一种一体式高压直流电能表解决了由于现有技术常采用多个分体设备组合成一个系统进行直流计量，其中，合并单元和远端模块都将需要进行数字化处理，这个过程会带来延时，造成电压电流信号传输的不同步，给电能计量结果带来误差的问题，本申请只需在数字信号处理模块时进行一次数字处理，并且在进行一次数字处理前，本申请的同步采样触发模块向数字量输出转换模块发送同步采样脉冲指令，以控制数字量输出转换模块同步转换及输出数字电流信号及数字电压信号，保证了电压电流信号的实时同步传输，降低了延迟的可能性，其次，本申请公开的高压直流电能表为一体式结构，可以作为一个整体计量器具向国家电能计量基准溯源，输入的电压电流均是模拟电压电流，能够确保量值的准确可靠，解决贸易结算问题。

进一步的，所述一体式高压直流电能表还包括显示模块，所述显示模块与所述直流电能计量模块的输出端连接，用于显示所述直流电能计量模块获取的计量结果。

具体的，所述显示模块能够显示当前直流线路的电压、电流、功率以及累计电能量等信息。

进一步的，所述一体式高压直流电能表还包括脉冲输出模块，所述脉冲输出模块用于对所述一体式高压直流电能表进行检定，并反馈所述一体式高压直流电能表消耗的电能量及所述一体式高压直流电能表内部时钟的秒脉冲信号。

具体的，所述脉冲输出模块所输出的脉冲数和其累计的电能量大小乘正比，通常用作检定用，连接到直流电能检定装置的标准器，以脉冲输出的方式连续反馈其当前消耗的电能量，所述脉冲输出模块还能够切换成秒脉冲输出模式，所输出的脉冲与其内置的时钟的输出信号一致，通常作检定用，连接到直流电能检定装置的标准器，以脉冲输出的方式连续反馈其内部时钟的秒脉冲信号。

进一步的，所述一体式高压直流电能表还包括供电模块，所述供电模块从所述直流大电压测量模块中获取电能或通过光纤传输供能的方式获取电能，为所述一体式高压直流电能表供电。

具体的，所述供电模块可以从所述直流大电压测量模块中的阻容分压器中取能。

进一步的，所述一体式高压直流电能表还包括存储模块，所述存储模块用于将所述一体式高压直流电能表的电能数据存储在电能寄存器中。

具体的，所述存储模块将一体式高压直流电能表中的电能等参数数据按照其存储信息的重要等级保存在电能寄存器中。

进一步的，所述一体式高压直流电能表还包括外部通信模块，所述外部通信模块用于读取或设置所述一体式高压直流电能表的电能数据。

进一步的，所述脉冲输出模块、所述供电模块存储模块及所述外部通信模块均与所述控制模块连接。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。