1 简介

现代电气基础设施的发展（包括智能电网、可再生能源集成和复杂的工业自动化）对电气参数测量的准确性和全面性提出了越来越严格的要求。精确计量（即测量科学）不再只是基本能耗，它现在还涵盖详细的电能质量 (PQ) 分析，这对于维持电网稳定、延长设备寿命以及提高运行效率至关重要。RMS 电压和电流、有功和无功功率、功率因数、频率和谐波失真等参数有助于深入了解电气系统的运行状况和性能。然而，实现稳健的计量和 PQ 分析设计面临重大的技术挑战。现代电气负载通常为非线性，会导致电流和电压波形失真并产生大量谐波。在实时准确处理这些复杂信号的同时，还需执行如快速傅里叶变换 (FFT) 等计算密集型算法进行谐波分析，或通过精确的点积累积计算实现真实 RMS 和功率计算，这对传统微控制器的性能提出了极大挑战。此外，实现计量标准所需的高精度（通常需要使用浮点计算）又增加了一层复杂性，尤其是在资源受限的嵌入式平台上。