CN101738593A - 一种标准电能表及其采样信号的修正方法 - Google Patents

一种标准电能表及其采样信号的修正方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种标准电能表及其采样信号的修正方法，该发明在标准电能表中增加基准电压电路，并通过对应选择开关实现每个取样信号采集完成后进行一次基准信号的采样，并利用该基准信号的采样值与保存的原始测量值进行对比，得出误差补偿量，进而对取样信号的采集量进行误差补偿，有效提高了标准电能表长期使用后的设备稳定性。

Description

一种标准电能表及其采样信号的修正方法
技术领域
本发明涉及一种具有采样信号修正能力的标准电能表及采样信号修正方法。
背景技术
随着电子技术的飞速发展，标准电能表的功能和性能得到了很大的提高，但高等级标准电能表的长期稳定性一直是待解决的难题。目前标准电能表多采用A/D采样、数字乘法的原理。
如图1所示为现有标准电能表的电路框图，其工作原理为：包括电压取样电路和电流取样电路，被测信号经电压取样电路、缓冲运放，经A/D转换器转换成数字信号，供处理器进行计算和判断；被测信号经电流取样电路中电流互感器得到采集的电流信号，该信号经电流取样电路中电阻取样转换为相应的电压信号，该电压信号经缓冲运放后由A/D转换器转换成数字信号送入微处理器，在处理器内对该采集通路的电压信号进行电流值的转化后，供处理器进行计算和判断；微处理器根据公式计算出功率和电能值。
计算公式为：
U = 1 N Σ i = 1 N U i 2
式中U为电压工作信号有效值，N为每周期采用点数，Ui为电流信号采样值；
I = 1 N Σ i = 1 N I i 2
式中I为电流工作信号有效值，N为每周期采用点数，Ii为电流信号采样值；
P = 1 N Σ i = 1 N U i I i
式中P为有功功率，Ui为电压信号采样值，Ii为电流信号采样值，N为每周期采样点数。
为了改善标准电能表的长期稳定性，现有的产品中A/D转换器的前级电路，如电阻分压、电流互感器取样、缓冲运放等都可通过购买性能较好的器件，并通过工艺控制措施，使其长期稳定性得到改善；基准电路也可通过相同的措施控制在一定的水平。然而整个测量通路中，A/D转换器由于其结构复杂无法通过的简单的手段进行测试控制，但它又是整个测量通路中一个重要环节，其指标的飘移对整个仪器的长期稳定性将产生重要的影响，因此，对A/D转换后的采样信号的修正是保证是提高标准电能表长期稳定性的必要手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种标准电能表及其采样信号的修正方法，可以有效提高标准电能表的长期稳定性。
为实现上述目的，本发明提供一种标准电能表，一种标准电能表，包括电压取样电路和电流取样电路，两取样电路输出分别通过对应的A/D转换器连接于微处理器，在电压取样电路与其对应的A/D转换器之间设置第一选择开关，并设置第一电压基准电路，第一电压基准电路输出与电压取样电路输出分别连接于第二选择开关的两个输入端，第一选择开关的输出端和控制端分别连接于电压取样电路对应的A/D转换器和微处理器；在电流取样电路与其对应的A/D转换器之间设置第二选择开关，并设置第二电压基准电路，第二电压基准电路输出与电流取样电路输出分别连接于第二选择开关的两个输入端，第二选择开关的输出端和控制端分别连接于电流取样电路对应的A/D转换器和微处理器。
两个电压基准电路分别为该电能表工作电源的转换电路和/或独立电源电路，对应输出固定的电压。
所述的第一电压基准电路和第二电压基准电路为同一个电压基准电路。
本发明还提供了一种标准电能表采样信号的修正方法，该方法包括以下步骤：
(1)依据香农采样定理设定被测信号的采样频率，并设定计算周期；
(2)在初次校准时，分别计算第一电压基准电路输出信号的原始测量值X1u和第二电压基准电路输出信号的原始测量值X2u，并保存于微处理器的非易失性存储器中；
(3)微处理器依据设定采样频率采集被检测电压信号Uk，及第一电压基准电路输出信号xuk，并保存；
(4)微处理器依据设定采样频率采集被检测电流信号的电压转换值Uik，及第二电压基准电路输出信号xik，并保存；
(5)若完成一个计算周期的信号采集则执行(6)，否则执行(3)；
(6)依据保存的xuk和xik分别计算该计算周期内的第一电压基准电路输出信号测量值的有效值Xu和第二电压基准电路输出信号测量值的有效值Xi；
(7)计算Xu与Xu的差值为第一电压基准电路输出信号测量值变化量ΔXu，计算Xi与Xi的差值为第二电压基准电路输出信号测量值变化量ΔXi；
(8)依据保存的Uk和Uik分别计算该采集周期内的被检测电压信号的有效值U和被检测电流信号的有效值I；
(9)计算U与ΔXu的差值为被检测电压信号修正值U，计算I与ΔXi的差值为被检测电压信号修正值I；
(10)依据U和I计算有效功率P，并执行(3)。
所述的第一电压基准电路输出信号的原始测量值Xu、第二电压基准电路输出信号的原始测量值Xi、第一电压基准电路输出信号测量值的有效值Xu、第二电压基准电路输出信号测量值的有效值Xi的计算方法均为
X = 1 A Σ j = 1 A 1 N Σ k = 1 N x k
式中X对应为Xu、Xi、Xu、Xi；
A对应为Xu、Xi、Xu、Xi计算中采样周期的个数；
N对应为Xu、Xi、Xu、Xi计算中每个采样周期的采集点数；
xk对应为Xu计算中第一电压基准电路输出信号的原始采样值、Xi计算中第二电压基准电路输出信号的原始采样值、Xu第一电压基准电路输出信号的检测采样值xuk、Xi第二电压基准电路输出信号的检测采样值的信号采样值xik。
所述的采样周期为交流电的正弦周期。
采样周期个数A为8~12。
每个采样周期的采集点数N为200~300。
上述本发明中在标准电能表电路中增加第一电压基准电路和第二电压基准电路输出基准电压信号，并利用该信号对相应A/D转换器的指标飘移所引起的测量误差进行修正，提高标准电能表的长期稳定性。
附图说明
图1是现有标准电能表的电路原理图；
图2是具有采样信号修正功能的标准电能表电路原理图。
具体实施方式
参照图1，在现有标准电能表包括电压取样电路1和电流取样电路2，以及对取样信号采集处理的微处理器3，电压取样电路1由电阻分压电路、电压缓冲运放11组成，被测电压信号S1经电阻R构成的电阻分压电路分压后依次经缓冲运放电路11、电压A/D转换器4，转换成数字信号输入微处理器3，电流取样电路2由电流互感器21、取样电阻R3、电流缓冲运放21组成，被测电流信号S2经电流互感器21、取样电阻R后依次经电流缓冲运放21、电流A/D转换器5，转换成数字信号输入微处理器3。
如图2所示，本实施例的标准电能表在电压取样电路1与电压A/D转换器4之间设置电压选择开关6，并设置第一电压基准电路8，第一电压基准电路8的输出与电压取样电路1的输出分别连接于电压择开关6的两个输入端，第一选择开关的输出端和控制端分别连接于电压A/D转换器4和微处理器3；在电流取样电路2与电流A/D转换器5之间设置第二选择开关7，并设置第二电压基准电路9，第二电压基准电路9的输出与电流取样电路2的输出分别连接于第二选择开关7的两个输入端，第二选择开关的输出端和控制端分别连接于电流A/D转换器5和微处理器3。
本实施例中两个电压基准电路为独立的电压源。
本实施例中第一电压基准电路和第二电压基准电路的输出相同，做为优化采用同一个电压基准电路实现第一电压基准电路和第二电压基准电路的功能。
本实施例中采用独立的电压源来设计两个电压基准电路，当然也可以采用其他方法，例如利用电能表的供电系统进行相应的电压转换。
基于上述标准电能表的采样信号的修正方法包括以下步骤：
(1)依据香农采样定理设定被测信号的采样频率，并设定采样周期；
(2)在初次校准时，分别计算第一电压基准电路输出信号的原始测量值Xu和第二电压基准电路输出信号的原始测量值Xi，并保存于微处理器的非易失性存储器中；
(3)微处理器依据设定采样频率采集被检测电压信号Uk，及第一电压基准电路输出信号xuk，并保存；
(4)微处理器依据设定采样频率采集被检测电流信号的电压转换值Uik，及第二电压基准电路输出信号xik，并保存；
(5)若完成一个采样周期的信号采集则执行(6)，否则执行(3)；
(6)依据保存的xuk和xik分别计算该采集周期内的第一电压基准电路输出信号测量值的有效值Xu和第二电压基准电路输出信号测量值的有效值Xi；
(7)计算Xu与Xu的差值为第一电压基准电路输出信号测量值变化量ΔXu，计算Xi与Xi的差值为第二电压基准电路输出信号测量值变化量ΔXi；
(8)依据保存的Uk和Uik分别计算该采集周期内的被检测电压信号的有效值U和被检测电流信号的有效值I；
(9)计算U与ΔXu的差值为被检测电压信号修正值U，计算I与ΔXi的差值为被检测电压信号修正值I；
(10)依据U和I计算有效功率P，并执行(3)。
所述的第一电压基准电路输出信号的原始测量值Xu、第二电压基准电路输出信号的原始测量值Xi、第一电压基准电路输出信号测量值的有效值Xu、第二电压基准电路输出信号测量值的有效值Xi的计算方法均为
X = 1 A Σ j = 1 A 1 N Σ k = 1 N x k
式中：X对应为Xu、Xi、Xu、Xi；
A对应为Xu、Xi、Xu、Xi计算中采样周期的个数；
N对应为Xu、Xi、Xu、Xi计算中每个采样周期的采集点数；
xk对应为Xu计算中第一电压基准电路输出信号的原始采样值、Xi计算中第二电压基准电路输出信号的原始采样值、Xu第一电压基准电路输出信号的检测采样值xuk、Xi第二电压基准电路输出信号的检测采样值的信号采样值xik。
为了优化该校正方法，采样周期为交流电的正弦周期，采样周期个数A的取值为8~12，每个采样周期的采集点数N的取值为200~300，此处A的取值为10，N的取信为250。

Claims (8)

1.一种标准电能表，包括电压取样电路和电流取样电路，两取样电路输出分别通过对应的A/D转换器连接于微处理器，其特征在于，在电压取样电路与其对应的A/D转换器之间设置第一选择开关，并设置第一电压基准电路，第一电压基准电路输出与电压取样电路输出分别连接于第二选择开关的两个输入端，第一选择开关的输出端和控制端分别连接于电压取样电路对应的A/D转换器和微处理器；在电流取样电路与其对应的A/D转换器之间设置第二选择开关，并设置第二电压基准电路，第二电压基准电路输出与电流取样电路输出分别连接于第二选择开关的两个输入端，第二选择开关的输出端和控制端分别连接于电流取样电路对应的A/D转换器和微处理器。
2.如权利要求1所述的标准电能表，其特征在于，所述两个电压基准电路分别为该电能表工作电源的转换电路和/或独立电源电路，对应输出固定的电压。
3.如权利要求1或2所述的标准电能表，其特征在于，所述第一电压基准电路和第二电压基准电路为同一个电压基准电路。
4.一种基于权利要求1所述装置的采样信号的修正方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)依据香农采样定理设定被测信号的采样频率，并设定计算周期；
(2)在初次校准时，分别计算第一电压基准电路输出信号的原始测量值X1u和第二电压基准电路输出信号的原始测量值X2u，并保存于微处理器的非易失性存储器中；
(3)微处理器依据设定采样频率采集被检测电压信号Uk，及第一电压基准电路输出信号xuk，并保存；
(4)微处理器依据设定采样频率采集被检测电流信号的电压转换值Uik，及第二电压基准电路输出信号xik，并保存；
(5)若完成一个计算周期的信号采集则执行(6)，否则执行(3)；
(6)依据保存的xuk和xik分别计算该计算周期内的第一电压基准电路输出信号测量值的有效值Xu和第二电压基准电路输出信号测量值的有效值Xi；
(7)计算Xu与Xu的差值为第一电压基准电路输出信号测量值变化量ΔXu，计算Xi与Xi的差值为第二电压基准电路输出信号测量值变化量ΔXi；
(8)依据保存的Uk和Uik分别计算该采集周期内的被检测电压信号的有效值U和被检测电流信号的有效值I；
(9)计算U与ΔXu的差值为被检测电压信号修正值U，计算I与ΔXi的差值为被检测电压信号修正值I；
(10)依据U和I计算有效功率P，并执行(3)。
5.如权利要求4所述的采样信号的修正方法，其特征在于，所述的第一电压基准电路输出信号的原始测量值Xu、第二电压基准电路输出信号的原始测量值Xi、第一电压基准电路输出信号测量值的有效值Xu、第二电压基准电路输出信号测量值的有效值Xi的计算方法均为
X = 1 A Σ j = 1 A 1 N Σ k = 1 N x k
式中X对应为Xu、Xi、Xu、Xi；
A对应为Xu、Xi、Xu、Xi计算中采样周期的个数；
N对应为Xu、Xi、Xu、Xi计算中每个采样周期的采集点数；
xk对应为Xu计算中第一电压基准电路输出信号的原始采样值、Xi计算中第二电压基准电路输出信号的原始采样值、Xu第一电压基准电路输出信号的检测采样值xuk、Xi第二电压基准电路输出信号的检测采样值的信号采样值xik。
6.如权利要求4或5所述的采样信号的修正方法，其特征在于，所述的采样周期为交流电的正弦周期。
7.如权利要求6所述的采样信号的修正方法，其特征在于，采样周期个数A为8~12。
8.如权利要求7所述的采样信号的修正方法，其特征在于，每个采样周期的采集点数N为200~300。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102081153A (zh) * 2011-01-31 2011-06-01 浙江省电力公司 时钟系统标准源及工作方法
CN103592508A (zh) * 2013-12-04 2014-02-19 珠海全志科技股份有限公司 一种用于库仑计量的电流检测装置
CN104155517A (zh) * 2014-09-03 2014-11-19 国家电网公司 一种数字化电能表非整周期采样误差补偿方法及系统
CN104991219A (zh) * 2015-06-23 2015-10-21 国网天津武清供电有限公司 一种现场校验负荷补偿器
CN106093842A (zh) * 2016-09-08 2016-11-09 国网辽宁省电力有限公司大连供电公司 三相谐波标准电能表
CN109061259A (zh) * 2018-08-23 2018-12-21 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种智能电能表计量误差分析方法、计量装置以及智能电能表
CN109683123A (zh) * 2019-03-08 2019-04-26 广东电网有限责任公司 一种带自校准诊断功能的单相标准功率电能表
CN109683122A (zh) * 2019-03-08 2019-04-26 广东电网有限责任公司 一种带自校准诊断功能的三相标准功率电能表

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1613966A1 (ru) * 1988-07-04 1990-12-15 Предприятие П/Я М-5514 Цифровой измеритель мощности переменного тока
CN200965567Y (zh) * 2006-11-15 2007-10-24 江苏林洋电子有限公司 高精度自动校表电路
CN201562010U (zh) * 2009-12-07 2010-08-25 河南思达高科技股份有限公司 一种标准电能表

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102081153A (zh) * 2011-01-31 2011-06-01 浙江省电力公司 时钟系统标准源及工作方法
CN102081153B (zh) * 2011-01-31 2013-12-04 浙江省电力公司 时钟系统标准源及工作方法
CN103592508A (zh) * 2013-12-04 2014-02-19 珠海全志科技股份有限公司 一种用于库仑计量的电流检测装置
CN103592508B (zh) * 2013-12-04 2016-02-24 珠海全志科技股份有限公司 一种用于库仑计量的电流检测装置
CN104155517A (zh) * 2014-09-03 2014-11-19 国家电网公司 一种数字化电能表非整周期采样误差补偿方法及系统
CN104155517B (zh) * 2014-09-03 2017-03-08 国家电网公司 一种数字化电能表非整周期采样误差补偿方法及系统
CN104991219A (zh) * 2015-06-23 2015-10-21 国网天津武清供电有限公司 一种现场校验负荷补偿器
CN106093842A (zh) * 2016-09-08 2016-11-09 国网辽宁省电力有限公司大连供电公司 三相谐波标准电能表
CN109061259A (zh) * 2018-08-23 2018-12-21 国网天津市电力公司电力科学研究院 一种智能电能表计量误差分析方法、计量装置以及智能电能表
CN109683123A (zh) * 2019-03-08 2019-04-26 广东电网有限责任公司 一种带自校准诊断功能的单相标准功率电能表
CN109683122A (zh) * 2019-03-08 2019-04-26 广东电网有限责任公司 一种带自校准诊断功能的三相标准功率电能表

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