本发明公开了一种用于电能计量表的数字信号处理装置及电能计量表，所述数字信号处理装置包括模式管理模块、时钟管理模块及计量管理模块，模式管理模块分别与时钟管理模块及计量管理模块电连接，时钟管理模块与计量管理模块电连接；模式管理模块控制至少2种计量模式之间的切换，当模式管理模块将计量模式切换为目标计量模式时，时钟管理模块根据目标计量模式来设定系统时钟，并且将系统时钟发送至计量管理模块，计量管理模块根据目标计量模式来计量电能指标数据。本发明可提供多种计量模式及多种计量模式之间的切换，满足不同层次的计量功能、性能和功耗的需要，减小硬件消耗，降低功耗，功能齐全，性能优异，提高用户体验度。
1.一种用于电能计量表的数字信号处理装置，其特征在于，所述数字信号处理装置包括模式管理模块、时钟管理模块及计量管理模块，所述模式管理模块分别与所述时钟管理模块及所述计量管理模块电连接，所述时钟管理模块与所述计量管理模块电连接；
所述模式管理模块用于控制至少2种计量模式之间的切换，当所述模式管理模块将计量模式切换为一目标计量模式时，所述时钟管理模块用于根据所述目标计量模式来设定系统时钟，并且将所述系统时钟发送至所述计量管理模块，所述计量管理模块用于根据所述目标计量模式来计量电能指标数据；
所述目标计量模式为正常计量模式、分频计量模式、低功耗计量模式或防窃电计量模式；
当所述模式管理模块将计量模式切换为所述正常计量模式时，所述时钟管理模块用于接收第一主时钟，并且将所述第一主时钟设定为系统时钟；
当所述模式管理模块将计量模式切换为所述分频计量模式时，所述时钟管理模块用于接收第一主时钟，并且将分频后的所述第一主时钟设定为系统时钟；
当所述模式管理模块将计量模式切换为所述低功耗计量模式时，所述时钟管理模块用于接收第二主时钟，第一主时钟频率与第二主时钟频率的比值至少为100，并且将所述第二主时钟设定为系统时钟；
当所述模式管理模块将计量模式切换为所述防窃电计量模式时，所述计量管理模块用于接收一预设电压值，并且根据所述预设电压值来计量电能指标数据，所述时钟管理模块用于接收所述第一主时钟或所述第二主时钟，当接收所述第一主时钟时，将分频后的所述第一主时钟设定为系统时钟，当接收所述第二主时钟时，将所述第二主时钟设定为系统时钟。
2.如权利要求1所述的数字信号处理装置，其特征在于，所述时钟管理模块还用于产生多种分频时钟及门控时钟，所述分频时钟为对所述系统时钟进行分频的时钟，并且将分频时钟及门控时钟发送至所述计量管理模块。
3.如权利要求1所述的数字信号处理装置，其特征在于，所述计量管理模块包括波形计量单元，用于输出输入电压波形及输入电流波形；
直流计量单元，用于输出直流电压值及直流电流值；和/或，
线电压频率计量单元，用于输出输入电压的频率；和/或，
相位角计量单元，用于输出输入电压及输入电流的相位角；和/或，
电压和电流峰值计量单元，用于输出输入电压及输入电流的峰值；和/或，线电压跌落计量单元，用于检测到电压波形的绝对值在连续若干周期内小于预设跌落阈值时，输出线电压跌落状态信息；和/或，快速和慢速有效值计量单元，用于输出快速和慢速电流有效值及快速和慢速电压有效值；和/或，有功全波功率计量单元，用于输出有功全波功率计量值；和/或，
有功基波功率计量单元，用于输出有功基波功率计量值；和/或，
无功基波或全波功率计量单元，用于输出无功基波或全波功率计量值；和/或，视在功率计量单元，用于输出视在功率计量值；和/或，功率因数计量单元，用于输出功率因数计量值；和/或，
有功全波能量计量单元，用于输出有功全波能量值；和/或，
有功全波正向和反向能量计量单元，用于输出有功全波正向和反向能量值；和/或，分相有功全波能量计量单元，用于输出分相有功全波能量值；和/或，无功基波或全波能量计量单元，用于输出无功基波或全波能量值；和/或，视在能量计量单元，用于输出视在能量值。
4.如权利要求3所述的数字信号处理装置，其特征在于，所述波形计量单元包括第一SINC滤波器、第二SINC滤波器及HPF，所述第一SINC滤波器的抽取倍数大于所述第二SINC滤波器的抽取倍数，所述第一SINC滤波器及所述第二SINC滤波器分别用于对输入电流及输入电压的脉冲密度调制信号进行降采样，所述HPF用于滤除降采样得到的电流及电压波形中的直流和低频成分。
5.如权利要求3所述的数字信号处理装置，其特征在于，当所述计量管理模块包括所述快速和慢速有效值计量单元时，所述快速和慢速有效值计量单元包括平方单元、低通滤波单元、开方单元、第一积分单元、绝对值单元及第二积分单元；
所述快速和慢速有效值计量单元用于接收输入电流波形及输入电压波形，输入电流波形及输入电压波形经过平方单元、低通滤波单元及开方单元得到慢速电流有效值的瞬时值及慢速电压有效值的瞬时值，慢速电流有效值的瞬时值及慢速电压有效值的瞬时值分别经过第一积分单元累加平均后输出慢速电流有效值及慢速电压有效值，输入电流波形及输入电压波形经过绝对值单元取绝对值后，经过第二积分单元在半周波周期的整数倍时间内累加平均后输出快速电流有效值及快速电压有效值。
6.如权利要求5所述的数字信号处理装置，其特征在于，当所述计量管理模块包括视在功率计量单元时，所述视在功率计量单元包括相乘单元及第六积分单元；
所述视在功率计量单元用于接收慢速电流有效值的瞬时值及慢速电压有效值的瞬时值，将慢速电流有效值的瞬时值及慢速电压有效值的瞬时值经过相乘单元进行相乘后得到视在功率的瞬时值，经过第六积分累加平均后输出视在功率计量值。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的数字信号处理装置，其特征在于，所述数字信号处理装置还包括复位管理模块，所述复位管理模块分别与所述模式管理模块、所述时钟管理模块及所述计量管理模块，所述复位管理模块用于分别对所述模式管理模块、所述时钟管理模块及所述计量管理模块进行复位。
8.如权利要求1-6中任意一项所述的数字信号处理装置，其特征在于，所述数字信号处理装置还包括状态和中断管理模块，所述状态和中断管理模块与所述计量管理模块电连接，所述计量管理模块还用于发送计量状态信息及中断类型信息至所述状态和中断管理模块，所述状态和中断管理模块用于接收计量状态信息及中断类型信息，并且输出计量状态标志及外部中断信号。
9.如权利要求1-6中任意一项所述的数字信号处理装置，其特征在于，所述数字信号处理装置还包括计量寄存器管理模块，所述计量寄存器管理模块分别与所述模式管理模块及所述计量管理模块电连接；
所述计量管理模块还用于将所述电能指标数据输出至所述计量寄存器管理模块，所述计量寄存器管理模块用于存储所述电能指标数据，所述计量寄存器管理模块还用于将校表信号发送至所述计量管理模块，将控制信号分别发送至所述模式管理模块及所述计量管理模块。
10.如权利要求9所述的数字信号处理装置，其特征在于，所述数字信号处理装置还包括通信接口模块，所述通信接口模块为UART接口、SPI接口、I2C接口、APB总线接口或AHB总线接口，所述通信接口模块与所述计量寄存器管理模块电连接，所述通信接口模块用于读写数据。
11.一种电能计量表，其特征在于，所述电能计量表包括如权利要求1-10中任意一项所述的数字信号处理装置。
12.如权利要求11所述的电能计量表，其特征在于，所述电能计量表为单相智能电能计量表或三相智能电能计量表。
用于电能计量表的数字信号处理装置及电能计量表
技术领域
[0001] 本发明涉及电能计量领域，特别涉及一种用于电能计量表的数字信号处理装置及电能计量表。
背景技术
[0002] 随着数字信号处理能力的发展和市场对电能计量表的要求的提高，智能电能计量表已成为电能计量表的主流。目前，用户对智能电能计量表的功能要求越来越多，如在简单计量的基础上，需要添加有效值计量、无功计量、基波计量、直流计量和电能质量监测等，而且用户对智能电能计量表的性能要求越来越高，比如要求更大的测量范围、更小的信号跳动、更好的正反向线性等。另外，随着计量市场的竞争日趋白日化，对硬件消耗和功耗的要求也越来越苛刻，现有的智能电能计量表一般计量模式单一，无法提供多种模式，因此功耗较高，此外，用户还希望计量芯片的通用性越来越强，比如既能符合国网的标准，又能满足南网的要求，还能做海外出口表。但是，现有的智能电能计量表无法实现这一系列的高难度的要求。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中智能电能计量表计量模式单一，功耗较高的缺陷，提供一种用于电能计量表的数字信号处理装置及电能计量表。
[0004] 本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
[0005] 一种用于电能计量表的数字信号处理装置，其特点在于，所述数字信号处理装置包括模式管理模块、时钟管理模块及计量管理模块，所述模式管理模块分别与所述时钟管理模块及所述计量管理模块电连接，所述时钟管理模块与所述计量管理模块电连接；
[0006] 所述模式管理模块用于控制至少2种计量模式之间的切换，当所述模式管理模块将计量模式切换为一目标计量模式时，所述时钟管理模块用于根据所述目标计量模式来设定系统时钟，并且将所述系统时钟发送至所述计量管理模块，所述计量管理模块用于根据所述目标计量模式来计量电能指标数据。
[0007] 较佳地，所述目标计量模式为正常计量模式、分频计量模式、低功耗计量模式或防窃电计量模式；
[0008] 当所述模式管理模块将计量模式切换为所述正常计量模式时，所述时钟管理模块用于接收第一主时钟，并且将所述第一主时钟设定为系统时钟；
[0009] 当所述模式管理模块将计量模式切换为所述分频计量模式时，所述时钟管理模块用于接收第一主时钟，并且将分频后的所述第一主时钟设定为系统时钟；
[0010] 当所述模式管理模块将计量模式切换为所述低功耗计量模式时，所述时钟管理模块用于接收第二主时钟，第一主时钟频率与第二主时钟频率的比值至少为100，并且将所述第二主时钟设定为系统时钟；
[0011] 当所述模式管理模块将计量模式切换为所述防窃电计量模式时，所述计量管理模块用于接收一预设电压值，并且根据所述预设电压值来计量电能指标数据，所述时钟管理模块用于接收所述第一主时钟或所述第二主时钟，当接收所述第一主时钟时，将分频后的所述第一主时钟设定为系统时钟，当接收所述第二主时钟时，将所述第二主时钟设定为系统时钟。
[0012] 较佳地，所述时钟管理模块还用于产生多种分频时钟及门控时钟，所述分频时钟为对所述系统时钟进行分频的时钟，并且将分频时钟及门控时钟发送至所述计量管理模块。
[0013] 较佳地，所述计量管理模块包括波形计量单元，用于输出输入电压波形及输入电流波形；
[0014] 所述计量管理模块还包括：
[0015] 直流计量单元，用于输出直流电压值及直流电流值；和/或，
[0016] 线电压频率计量单元，用于输出输入电压的频率；和/或，
[0017] 相位角计量单元，用于输出输入电压及输入电流的相位角；和/或，[0018] 电压和电流峰值计量单元，用于输出输入电压及输入电流的峰值；和/或，[0019] 线电压跌落计量单元，用于检测到电压波形的绝对值在连续若干周期内小于预设跌落阈值时，输出线电压跌落状态信息；和/或，
[0020] 快速和慢速有效值计量单元，用于输出快速和慢速电流有效值及快速和慢速电压有效值；和/或，
[0021] 有功全波功率计量单元，用于输出有功全波功率计量值；和/或，[0022] 有功基波功率计量单元，用于输出有功基波功率计量值；和/或，[0023] 无功基波或全波功率计量单元，用于输出无功基波或全波功率计量值；和/或，[0024] 视在功率计量单元，用于输出视在功率计量值；和/或，
[0025] 功率因数计量单元，用于输出功率因数计量值；和/或，
[0026] 有功全波能量计量单元，用于输出有功全波能量值；和/或，
[0027] 有功全波正向和反向能量计量单元，用于输出有功全波正向和反向能量值；和/或，
[0028] 分相有功全波能量计量单元，用于输出分相有功全波能量值；和/或，[0029] 无功基波或全波能量计量单元，用于输出无功基波或全波能量值；和/或，[0030] 视在能量计量单元，用于输出视在能量值。
[0031] 较佳地，所述波形计量单元包括第一SINC滤波器(梳状滤波器)、第二SINC滤波器及HPF(高通滤波器)，所述第一SINC滤波器的抽取倍数大于所述第二SINC滤波器的抽取倍数，所述第一SINC滤波器及所述第二SINC滤波器分别用于对输入电流及输入电压的脉冲密度调制信号进行降采样，所述HPF用于滤除降采样得到的电流及电压波形中的直流和低频成分。
[0032] 较佳地，当所述计量管理模块包括所述快速和慢速有效值计量单元时，所述快速和慢速有效值计量单元包括平方单元、低通滤波单元、开方单元、第一积分单元、绝对值单元及第二积分单元；
[0033] 所述快速和慢速有效值计量单元用于接收输入电流波形及输入电压波形，输入电流波形及输入电压波形经过平方单元、低通滤波单元及开方单元得到慢速电流有效值的瞬时值及慢速电压有效值的瞬时值，慢速电流有效值的瞬时值及慢速电压有效值的瞬时值分别经过第一积分单元累加平均后输出慢速电流有效值及慢速电压有效值，输入电流波形及输入电压波形经过绝对值单元取绝对值后，经过第二积分单元在半周波周期的整数倍时间内累加平均后输出快速电流有效值及快速电压有效值。
[0034] 较佳地，当所述计量管理模块包括视在功率计量单元时，所述视在功率计量单元包括相乘单元及第六积分单元；
[0035] 所述视在功率计量单元用于接收慢速电流有效值的瞬时值及慢速电压有效值的瞬时值，将慢速电流有效值的瞬时值及慢速电压有效值的瞬时值经过相乘单元进行相乘后得到视在功率的瞬时值，经过第六积分累加平均后输出视在功率计量值。
[0036] 较佳地，所述数字信号处理装置还包括复位管理模块，所述复位管理模块分别与所述模式管理模块、所述时钟管理模块及所述计量管理模块，所述复位管理模块用于分别对所述模式管理模块、所述时钟管理模块及所述计量管理模块进行复位。
[0037] 较佳地，所述数字信号处理装置还包括状态和中断管理模块，所述状态和中断管理模块与所述计量管理模块电连接，所述计量管理模块还用于发送计量状态信息及中断类型信息至所述状态和中断管理模块，所述状态和中断管理模块用于接收计量状态信息及中断类型信息，并且输出计量状态标志及外部中断信号。
[0038] 较佳地，所述数字信号处理装置还包括计量寄存器管理模块，所述计量寄存器管理模块分别与所述模式管理模块及所述计量管理模块电连接；
[0039] 所述计量管理模块还用于将所述电能指标数据输出至所述计量寄存器管理模块，所述计量寄存器管理模块用于存储所述电能指标数据，所述计量寄存器管理模块还用于将校表信号发送至所述计量管理模块，将控制信号分别发送至所述模式管理模块及所述计量管理模块。
[0040] 较佳地，所述数字信号处理装置还包括通信接口模块，所述通信接口模块为UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)接口、SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)接口、I2C(Inter-Integrated Circuit，一种双向二线制同步串行总线)接口、APB总线(Advanced Peripheral Bus，片上外设总线)接口或AHB总线(Advanced High performance Bus，高性能总线)接口，所述通信接口模块与所述计量寄存器管理模块电连接，所述通信接口模块用于读写数据。
[0041] 一种电能计量表，其特点在于，所述电能计量表包括如上述的数字信号处理装置。
[0042] 较佳地，所述电能计量表为单相智能电能计量表或三相智能电能计量表。
[0043] 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
[0044] 本发明的积极进步效果在于：
[0045] 本发明可提供多种计量模式及多种计量模式之间的切换，满足不同层次的计量功能、性能和功耗的需要，减小硬件消耗，降低功耗，功能齐全，性能优异，提高用户体验度。
附图说明
[0046] 图1为本发明较佳实施例的用于电能计量表的数字信号处理装置的结构示意图。
[0047] 图2为本发明较佳实施例的波形计量单元的结构示意图。
[0048] 图3为本发明较佳实施例的快速和慢速有效值计量单元的结构示意图。
[0049] 图4为本发明较佳实施例的有功全波功率计量单元的结构示意图。
[0050] 图5为本发明较佳实施例的有功基波功率计量单元的结构示意图。
[0051] 图6为本发明较佳实施例的无功基波或全波功率计量单元的结构示意图。
[0052] 图7为本发明较佳实施例的视在功率计量单元的结构示意图。
具体实施方式
[0053] 下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
[0054] 如图1所示，本实施例提供的用于电能计量表的数字信号处理装置包括模式管理模块1、时钟管理模块2、复位管理模块3、计量管理模块4、状态和中断管理模块5、计量寄存器管理模块6及通信接口模块7，模式管理模块1分别与时钟管理模块2、计量管理模块4及计量寄存器管理模块6电连接，时钟管理模块2与计量管理模块4电连接，状态和中断管理模块5分别与计量管理模块4及计量寄存器管理模块6电连接，计量寄存器管理模块6分别与计量管理模块4及通信接口模块7电连接，复位管理模块3分别与模式管理模块1、时钟管理模块
2、计量管理模块4、状态和中断管理模块5、计量寄存器管理模块6及通信接口模块7电连接(图1中未具体示出复位管理模块3的电连接关系)。
[0055] 具体地，模式管理模块1用于控制4种计量模式之间的切换，每当模式管理模块将计量模式转换为一目标计量模式时，模式管理模块将表征所述目标计量模式的信息分别输出至时钟管理模块及计量管理模块。在本实施例中，所述目标计量模式为正常计量模式、分频计量模式、低功耗计量模式或防窃电计量模式，但并不具体限定计量模式，可根据用户的需求及实际情况进行相应的调整。
[0056] 当模式管理模块将计量模式切换为所述正常计量模式时，时钟管理模块用于接收第一主时钟，并且将所述第一主时钟设定为系统时钟，在本实施例中，第一主时钟频率为4MHz，但并不仅限定于此数值，此时，所述数字信号处理装置提供最高的工作时钟，几乎开启所有的功能，且性能最优，但功耗最大，用于对计量要求严格且是电源供电场景下。
[0057] 当模式管理模块将计量模式切换为所述分频计量模式时，时钟管理模块用于接收所述第一主时钟，并且将分频后的所述第一主时钟设定为系统时钟，分频数可根据用户实际需求来进行选择，本实施例中不具体限定分频数，分频数越大，可提供的功能越少，性能越差，但功耗就越小，用于对计量要求相对不严格且需要减少能耗的场景下。
[0058] 当模式管理模块将计量模式切换为所述低功耗计量模式时，时钟管理模块用于接收第二主时钟，第一主时钟频率与第二主时钟频率的比值至少为100，并且将所述第二主时钟设定为系统时钟，在本实施例中，第二主时钟频率为32KHz，但并不仅限定于此数值，此时，系统时钟为一个远小于第一主时钟频率的时钟，提供最低的工作时钟，关闭大部分功能，只提供简单的计量，性能最差，但功耗极小，用于只需要提供简单的计量且是电池供电场合下。
[0059] 当模式管理模块将计量模式切换为所述防窃电计量模式时，计量管理模块用于接收一预设电压值，并且根据所述预设电压值来计量电能指标数据，时钟管理模块用于接收所述第一主时钟或所述第二主时钟，当接收所述第一主时钟时，将分频后的所述第一主时钟设定为系统时钟，当接收所述第二主时钟时，将所述第二主时钟设定为系统时钟，在本实施例中，所述防窃电计量模式可选择工作于所述分频计量模式或所述低功耗计量模式下，当窃电用户将电能计量表的零线接到地时，电压通道的信号几乎为零，因此电压通路不再计量，此时，电能计量表通过寄存器配置电压值用于功率和能量计算，从而实现正常的电能计量，甚至可以惩罚窃电用户。
[0060] 时钟管理模块2用于产生多种分频时钟及门控时钟，目的是减小硬件消耗和功耗，所述分频时钟为对所述系统时钟进行分频的时钟，并且将分频时钟及门控时钟发送至计量管理模块。正常计量模式下，用分频时钟处理降采样之后的信号，分频时钟能降低时钟翻转和D触发器翻转的频率，从而降低功耗，分频时钟还能减少累加等运算次数，降低数据位宽，从而减小硬件消耗，门控时钟用于需要使能控制的模块，可降低功耗；分频计量模式下，第一主时钟先分频后再用做系统时钟，然后再产生相应的分频时钟和门控时钟；低功耗计量模式下，由于系统时钟是一个很低频的时钟，为了保证计量性能，需要调整分频时钟的分频比，由于此时系统需要计量的功能很少，可以用门控时钟不使能更多的模块。
[0061] 复位管理模块3用于产生系统复位信号和多种模块复位信号，系统复位信号可复位系统中所有的模块，模块复位信号用于复位对应的模块，使模块内的信号不再翻转，从而实现降低功耗的目的。
[0062] 计量管理模块4包括波形计量单元401、直流计量单元402、线电压频率计量单元403、相位角计量单元404、电压和电流峰值计量单元405、线电压跌落计量单元406、快速和慢速有效值计量单元407、有功全波功率计量单元408、有功基波功率计量单元409、无功基波或全波功率计量单元410、视在功率计量单元411、功率因数计量单元412、有功全波能量计量单元413、有功全波正向和反向能量计量单元414、分相有功全波能量计量单元415、无功基波或全波能量计量单元416及视在能量计量单元417，在本实施例中，并不具体限定各个计量单元的功能及数量，各个计量单元均可根据用户需求来设计。
[0063] 具体地，波形计量单元401用于输出输入电压波形及输入电流波形。如图2所示，波形计量单元包括第一SINC滤波器4011、第二SINC滤波器4012及HPF4013，输入电流和输入电压一位I_PDM/V_PDM码(脉冲密度调制信号)先通过第一SINC滤波器4011或第二SINC滤波器4012进行降采样，再通过HPF4013滤除直流和低频成分，从而输出低速多位数字波形信号(I_WAVE,V_WAVE)。在低功耗计量模式下，选择第二SINC滤波器4012，其他计量模式下，选择第一SINC滤波器4011，其中，低功耗计量模式下，由于系统时钟已经很低，为了保证计量精度，降采样倍数不能太低，因此第一SINC滤波器4011的抽取倍数大于第二SINC滤波器4012的抽取倍数。
[0064] 直流计量单元402，用于输出直流电压值及直流电流值。波形计量单元401输出的I_WAVE和V_WAVE先通过陷波滤波器滤除50Hz或60Hz的基波，取绝对值后，按照设定的时间进行累加平均，输出直流计量值，若HPF高通滤波器4013打开，直流计量所得为谐波成分，若关闭，为直流加谐波成分。在分频计量模式和低功耗计量模式下，陷波滤波器的特性已改变，直流不再计量。
[0065] 线电压频率计量单元403，用于输出输入电压的频率。基于系统时钟，通过计数电压波形V_WAVE正向或反向过零之间的采样点数，折算得到输入电压信号的频率，系统时钟频率越低，采样点数越少，精度越差。在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，线电压频率不再计量。
[0066] 相位角计量单元404，用于输出输入电压及输入电流的相位角。基于系统时钟，通过计数电压波形正向和电流波形正向或电压波形反向和电流波形反向过零之间的采样点数，折算得到输入电流和电压信号的夹角，系统时钟频率越低，采样点数越少，精度越差。在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，相角不再计量。
[0067] 电压和电流峰值计量单元405，用于输出输入电压及输入电流的峰值。计算电压和电流波形的绝对值在半周波周期内的最大值，每过零一次，峰值更新一次。在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，电压峰值不再计量。
[0068] 线电压跌落计量单元406，用于检测到电压波形的绝对值在连续若干周期内小于预设跌落阈值时，输出线电压跌落状态信息，所述线电压跌落状态信息表征线电压跌落状态。在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，线电压频率不再计量。
[0069] 快速和慢速有效值计量单元407，用于输出快速和慢速电流有效值及快速和慢速电压有效值。如图3所示，快速和慢速有效值计量单元包括平方单元4071、低通滤波单元4072、开方单元4073、第一积分单元4074、绝对值单元4075及第二积分单元4076，快速和慢速有效值计量单元用于接收输入电流波形及输入电压波形，输入电流波形及输入电压波形经过平方单元4071、低通滤波单元4072及开方单元4073得到慢速电流有效值的瞬时值及慢速电压有效值的瞬时值(I_RMS_t和V_RMS_t)，慢速电流有效值的瞬时值及慢速电压有效值的瞬时值分别经过第一积分单元4074累加平均后输出慢速电流有效值及慢速电压有效值(I_RMS和V_RMS)，输入电流波形及输入电压波形经过绝对值单元4075取绝对值后，经过第二积分单元4076在半周波周期的整数倍时间内累加平均后输出快速电流有效值及快速电压有效值(I_FAST_RMS和V_FAST_RMS)。慢速有效值的跳动和线性要比快速有效值来的好，但稳定时间没有快速有效值短，尤其在低功耗计量模式下，时钟频率很低，慢速有效值的稳定时间远远大于快速有效值，用户常用快速有效值快速粗略判断信号的大小。
[0070] 有功全波功率计量单元408，用于输出有功全波功率计量值。如图4所示，有功全波功率计量单元包括相乘单元4081、第一LPF_WATT4082及第三积分单元4083，输入电流和输入电压波形信号经过相乘单元及第一LPF_WATT低通滤波器滤除高频成分(主要是二次及以上部分谐波部分)，得到有功全波功率瞬时值，经过第三积分单元长时间累加平均后得到有功全波功率计量值(WATT)。在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，有功全波功率不再计量。
[0071] 有功基波功率计量单元409，用于输出有功基波功率计量值。如图5所示，有功全波功率计量单元包括LPF_FWAVE4091、相乘单元4092、第二LPF_WATT4093及第四积分单元4094，输入电流和输入电压波形信号首先分别通过LPF_FWAVE基波滤波器滤除谐波分量(主要是三次及以上部分谐波部分)，得到的基波波形信号(I_FWAVE,V_FWAVE)后，通过相乘单元、第二LPF_WATT低通滤波器滤除高频成分(主要是二次及以上部分谐波部分)，得到有功基波功率瞬时值，经过第四积分单元长时间累加平均后得到有功基波功率计量值(FWATT)。
在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，有功基波功率不再计量。
[0072] 无功基波或全波功率计量单元410，用于输出无功基波或全波功率计量值。如图6所示，无功基波或全波功率计量单元包括Hilbert I4101、HilbertV4102、相乘单元4103、第三LPF_WATT4104及第五积分单元4105，输入电流和输入电压波形信号的基波波形信号或全波波形信号，分别Hilbert I希尔伯特滤波器和Hilbert V希尔伯特滤波器，使两者的相位相差90度，然后经过相乘单元、第三LPF_WATT低通滤波器滤除高频成分(主要是二次及以上部分谐波部分)，得到有功无功基波或全波功率瞬时值，经过第五积分单元长时间累加平均后得到无功基波或全波功率计量值(VAR)。在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，无功基波或全波功率不再计量。
[0073] 视在功率计量单元411，用于输出视在功率计量值。如图7所示，视在功率计量单元包括相乘单元4111及第六积分单元4112，慢速电流有效值的瞬时值(I_RMS_t)和慢速电压有效值的瞬时值(V_RMS_t)经过相乘单元进行相乘后得到视在功率的瞬时值，经过第六积分单元长时间累加平均后得到视在功率计量值(VA)。在防窃电计量模式下，用于寄存器配置一个电压常数(V_CONST)当做V_RMS_t使用，当V_CONST配置成一个较大的数时，放大计量的电能，惩罚窃电用户。
[0074] 功率因数计量单元412，用于输出功率因数计量值。有功全波功率计量值(WATT)除以视在功率计量值(VA)得到功率因数计量值。在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，功率因数不再计量。
[0075] 有功全波能量计量单元413，用于输出有功全波能量值。有功全波功率的瞬时值进行积分累加，达到设定的门限值，产生一个有功全波电能脉冲。在分频计量模式下，系统时钟频率越低，积分步长越大，脉冲误差越大；在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，有功全波能量不再计量。
[0076] 有功全波正向和反向能量计量单元414，用于输出有功全波正向和反向能量值。有功全波正向和反向瞬时值分别进行积分累加，达到设定的门限值，分别产生电能脉冲。在分频计量模式下，系统时钟频率越低，积分步长越大，脉冲误差越大；在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，有功全波正向和反向能量都不再计量。
[0077] 分相有功全波能量计量单元415，用于输出分相有功全波能量值。每相有功全波功率的瞬时值分别进行积分累加，达到设定的门限值，分别产生电能脉冲。在分频计量模式下，系统时钟频率越低，积分步长越大，脉冲误差越大；在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，分相有功全波能量不再计量。
[0078] 无功基波或全波能量计量单元416，用于输出无功基波或全波能量值。无功基波或者全波功率瞬时值进行积分累加，达到设定的门限值，产生无功基波或者全波能量脉冲。在分频计量模式下，系统时钟频率越低，积分步长越大，脉冲误差越大；在防窃电计量模式下，没有有效的输入电压，无功基波或者全波能量不再计量。
[0079] 视在能量计量单元417，用于输出视在能量值。视在功率瞬时值进行积分累加，达到设定的门限值，产生一个视在电能脉冲。在分频计量模式下，系统时钟频率越低，积分步长越大，脉冲误差越大；在防窃电计量模式下，V_CONST配置成一个常数当电压值，可产生电能脉冲。
[0080] 状态和中断管理模块5用于从计量管理模块接收计量状态信息及中断类型信息，基于输入的计量状态信息，进一步处理后，更新相应的计量状态寄存器，产生外部所需类型的中断。
[0081] 计量寄存器管理模块6包括校表寄存器、控制寄存器、计量值寄存器和计量状态寄存器。校表寄存器输出校表信号给计量管理模块，控制寄存器输出控制信号分别发送至模式管理模块及计量管理模块，由通信接口模块7写入，从计量管理模块接收到的计量值和从状态和中断管理模块接收到的计量状态值分别存储至计量值寄存器和计量状态寄存器，并由通信接口模块7读取。
[0082] 通信接口模块7为用户与计量寄存器管理模块6交互的接口，用于读写数据，接口类型可灵活选择，在本实施例中，通信接口模块为UART接口、SPI接口、I2C接口、APB总线接口或AHB总线接口，但并不具体限定接口类型，可根据用户需求自行选择。
[0083] 在本实施例中，模式管理模块提供多种计量模式，满足不同层次的计量功能、性能和功耗的需要；时钟管理模块基于不同的计量模式选择产生分频时钟和门控时钟，从而降低功耗和硬件消耗；复位管理模块可复位不使能的功能模块，可降低功耗；计量管理模块提供了多种计量功能，可满足不同用户的需求，还可通过模块移植和功能裁剪满足特定的需求；状态和中断管理模块能提供多种计量状态的监控和外部中断；计量寄存器管理模块可提供多种计量信息和控制信息；另外，用户可灵活选择不同类型的通讯接口类型。
[0084] 本实施例提供的数字信号处理装置通常用于多功能单相智能电能计量表，可通过功能裁剪用于简单单相智能电能计量表，可通过功能扩展用于复杂三相智能电能计量表，也可根据用户特定的需要进行功能定制。另外，本实施例提供的数字信号处理装置可用于国内的国网表和南网表方案，也可做海外表方案。
[0085] 本实施例还提供一种电能计量表，所述电能计量表包括如上述的数字信号处理装置。所述电能计量表为单相智能电能计量表或三相智能电能计量表。
[0086] 本发明可提供多种计量模式及多种计量模式之间的切换，满足不同层次的计量功能、性能和功耗的需要，减小硬件消耗，降低功耗，功能齐全，性能优异，提高用户体验度。
[0087] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
