CN102353836B - 宽范围电能表的电流通道增益动态调整方法 - Google Patents

宽范围电能表的电流通道增益动态调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种宽范围电能表的电流通道增益动态调整方法,包括以下步骤:1)在所述电能表MCU模块将整个测量范围划分为多个量程、每两个相邻的量程之间共有一重叠区及每个量程对应一个增益值;2)电能表MCU模块从ADC模块接收信号以计算出信号输入端的输入值,并根据输入值所在的量程调整可编程增益放大器的增益值;当输入值处于所述重叠区时,所述电能表MCU模块不调整可编程增益放大器的增益值。本发明能对输入的电流信号进行动态增益以满足高倍率、高精度电能表的要求,同时,能防止增益切换出现反复抖动。

Description

宽范围电能表的电流通道增益动态调整方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及测量仪器仪表的控制方法,特别涉及一种宽范围电能表的电流通道增益动态调整方法。

【背景技术】

[0002] 随着国家坚强智能电网的推广,各用电单位和电力企业对智能电表的计量精度及动态范围要求不断提高,现有电表的电流测量电路的设计方案都是包括依次连接的运算放大器、ADC转换芯片和电能表MCU模块,运算放大器设有电流信号输入端,由于运算放大器都是设置固定放大倍数对输入的电流信号进行放大,这样虽能在一定程度上保证小电流点的计量精度,但整表的动态范围因此受到限制,无法满足高倍率表的市场需求;或者选用采样位数更高的ADC转换芯片,但该类芯片价格非常昂贵,是一般ADC转换芯片价格的几倍,故无法被普遍采用。

【发明内容】

[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种宽范围电能表的电流通道增益动态调整方法,能对输入的电流信号进行动态增益以满足高倍率、高精度电能表的要求,同时,能防止增益切换出现反复抖动。

[0004] 上述技术问题通过以下技术方案解决:

[0005] 一种宽范围电能表的电流通道增益动态调整方法,所述电流通道包括依次连接的可编程增益放大器、ADC模块和电能表MCU模块,可编程增益放大器设有信号输入端,电能表MCU模块控制可编程增益放大器;其特征在于,包括以下步骤:1)在所述电能表MCU模块将整个测量范围划分为多个量程、每两个相邻的量程之间共有一重叠区及每个量程对应一个增益值;2)电能表MCU模块从ADC模块接收信号以计算出信号输入端的输入值,并根据输入值所在的量程调整可编程增益放大器的增益值;当输入值处于所述重叠区时,所述电能表MCU模块不调整可编程增益放大器的增益值。

[0006] 本发明具有以下优点:

[0007] 1、在电能表MCU模块中设置将测量范围划分为多个量程及每个量程对应一个增益值,电能表MCU管理模块根据测量结果判断出输入信号所在的量程,并根据判断出的量程重新设置可编程增益放大器的增益值,以满足高倍率、高精度电能表的要求;

[0008] 2、在电能表MCU模块中将每相邻两个量程设置共有一重叠区,当输入值处于该重叠区,电能表MCU模块不调整可编程增益放大器的增益值,这样就防止电流变化过程中电流通道增益切换出现反复抖动。

【附图说明】

[0009] 图1为应用本发明的电路原理框图。【具体实施方式】

[0010] 本实施例提供的一种宽范围电能表的电流通道增益动态调整方法,其中,(如图1所示)电流通道包括依次连接的可编程增益放大器、ADC模块和电能表MCU模块,电能表MCU模块控制可编程增益放大器;包括以下步骤:1)在电能表MCU模块将整个测量范围划分为多个量程、每两个相邻的量程之间共有一重叠区及每个量程对应一个增益值;2)电能表MCU模块从ADC模块接收信号以计算出信号输入端的输入值,并根据输入值所在的量程调整可编程增益放大器的增益值;当输入值处于重叠区时,电能表MCU模块不调整可编程增益放大器的增益值。

[0011] 本发明的具体原理是,首先,假设,ADC模块最大输入信号值为Vmax、可编程增益放大器的输入信号值Vi, Vi属于本电能表的测量范围[O, VIN], (Vin < Vmax),可以确定可编程增益放大器的放大倍数Ni, Vi^Ni <= VMX,NS大于零的整数,一般是将信号尽量放大,因此,每个Ni对应一定范围的输入信号Vi,即电能表MCU模块中设置将整个测量范围划分为连续但不重叠的多个量程及每个量程对应一个增益值,电能表MCU模块根据输入信号所在的量程调整可编程增益放大器的增益值;当然,也可以根据需要将整个测量范围重新划分为连续但不重叠的多个量程及每个量程对应一个增益值;由于,实际电网的用电负荷是不断变化的,为了防止电流变化过程中电流通道增益切换出现反复抖动,电流的大小判断不能采用单门限比较方式,同时由于电网负荷的变化从微观的角度实际是一个渐变的过程,无论负荷从大到小还是从小到大,电流都是逐渐变化的,故可以采用滞回比较方式,即相邻两个量程共有一重叠区,当信号输入值处于重叠区时,电能表MCU模块不调整可编程增益放大器的增益值,例如,相邻两个量程为(A,B)、(C,D)及对应的增益值为N1、N2,0 < A < C < B< D, NI > N2 > O ;假设电流信号输入值i刚开始在(A,B)内,增益值为NI,往后,当电流信号输入值i大于B而小于D,那么增益值变为N2,增益值变为N2后,当电流信号输入值i小于C,增益值才变为NI,即这两个相邻两个量程共有一重叠区(B,C),当电流信号输入值i处于该重叠区是不会改变 益值,这样就防止电流变化过程中电流通道增益切换出现反复抖动。

[0012] 应用本发明的电路的工作原理如下:被采样的差分电流信号经过信号调理电路后输入到可编程增益放大器的输入端,该信号通过可编程增益放大器后输入到ADC模块(模数转换器)中,ADC模块将该模拟信号转换为等比例的比特流数字信号,电能表MCU管理模块对该电流通道的比特流数字信号进行一系列数字信号及计算处理,将其还原成一次电流输入信号并得出输入信号值,然后由该电能表MCU管理模块依据电能表的各项需求对该一次电流输入信号进行相关处理,例如在电能表的显示模块中显示测量的结果及相关计算参数;再由该电能表MCU管理模块根据测量结果按照上述调整方法的步骤2)调整可编程增益放大器的增益值,以对输入的电流信号进行动态增益以满足高倍率、高精度电能表的要求,同时,能防止增益切换出现反复抖动。

[0013] 本发明不局限于上述实施例,基于上述实施例的、未做出创造性劳动的简单替换,应当属于本发明揭露的范围。

Claims (1)

1.一种宽范围电能表的电流通道增益动态调整方法,其特征在于,所述电流通道包括依次连接的可编程增益放大器、ADC模块和电能表MCU模块,可编程增益放大器设有信号输入端,电能表MCU模块控制可编程增益放大器;包括以下步骤: 1)在所述电能表MCU模块将整个测量范围划分为多个量程、每两个相邻的量程之间共有一重叠区及每个量程对应一个增益值; 2)被采样的差分电流信号经过信号调理电路后输入到可编程增益放大器的输入端,该信号通过可编程增益放大器后输入到ADC模块中,ADC模块将模拟信号转换为等比例的比特流数字信号,电能表MCU模块从ADC模块接收信号以计算出信号输入端的输入值,并根据输入值所在的量程调整可编程增益放大器的增益值;当输入值处于所述重叠区时,所述电能表MCU模块不调整可编程增益放大器的增益值。
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