CN109100672A - 一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校系统及调校方法 - Google Patents
一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校系统及调校方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109100672A CN109100672A CN201811218027.2A CN201811218027A CN109100672A CN 109100672 A CN109100672 A CN 109100672A CN 201811218027 A CN201811218027 A CN 201811218027A CN 109100672 A CN109100672 A CN 109100672A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- current
- value
- sampling
- host computer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
- G01R35/005—Calibrating; Standards or reference devices, e.g. voltage or resistance standards, "golden" references
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
本发明涉及一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校系统及调校方法，首先将上位机对标准可调交流功率源进行控制，各个电表上连接非侵入式负荷监测模块，电表检测功率源功率，模块与上位机通讯连接。本发明通过一套自动校准系统，将功率源、电表、模块、上位机闭环连接，通过一套计算方法确定中心值和比例修正系数两个关键参数，进而自动实现对采样模块的校准，其中通过积分值来确定中心值偏移程度的办法可以增强系统稳定性，防止因为电能质量出现参数波动。本发明大大提高了模块校准的效率，可以多个模块同时自动进行校准，一次校准时间缩短至2‑3分钟，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种调校方法，特别涉及一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校系统及调校方法。
背景技术
在非侵入式负荷监测系统中，电流电压等采样值的获取是一个基本的环节，基于对电压、电流、功率等电信号的分析，可以获取用电负荷的使用情况，因此，获得准确的电压电流信号至关重要。目前的校准方法需要人为逐次对参数进行修改和迭代，采用最大值和最小值确定零点漂移量。由于电子元器件参数的误差以及电网的谐波，导致漂移量存在一定的随机性，而且每迭代一次，需要手工对参数进行修改，由于电网谐波以及电子元器件参数的影响，导致中心值和比例修正系数的波动，加之需要人为进行参数的迭代计算，每个模块的校准需要约二十分钟左右，限制了生产效率。本文提出一种采集电压电流的前置电路的校准方法，该方法可以通过上位机的简单操作来控制模块的校准，且校准时间缩短为2-3分钟。
发明内容
本发明主要是解决校表电压电流采集模块校准问题，提供了一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校系统及调校方法。
一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校系统，其特征在于，包括上位机，与上位机连接的单相程控标准功率源，通过通讯端口与上位机连接的采样模块，采样模块经电表与火线和零线连接，上位机控制标准可调交流电压源，发出标准电压电流信号；同时上位机将初始参数写入采样模块，接在火线和零线上的电表连接的采样模块依照参数对采样值进行处理得到相应的电压电流幅值，通过对比与调校，得到最合适的参数。
在上述的一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校系统，单相程控标准功率源可选取市面上现有的产品，其中输出电压选择范围为220±10％V，输出电流为0-50A，对电压电流进行调节，从而提供标准电信号；电表主要负责为采样模块提供电源；采样模块主要包括电流采样电路、电压采样电路、电流转换电路、电压转换电路、高精度计量芯片、MCU，通过对电压电流的采集和转换，输出电压电流的有效值信息；上位机实现对模块和电源的控制功能；连接功率源，通过对功率源发送命令实现功率的切换；连接多个模块，分别对模块发送命令，能够对多个模块进行批量校准。
一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将上位机分别与标准可调交流功率源、各待校正模块通过通讯接口相连接，各个电表与标准可调交流功率源相连接，电表与采样模块连接；
步骤2、上位机对待调模块下发初始化命令，待调模块初始化，将自身中心值置为1.65，比例修正系数置为1.0；
步骤3、对滤波后的采样值进行中心值调校；
步骤3-1、上位机对标准可调功率源下发控制命令，标准可调功率源自动进行升压升流，达到所需要的测试环境(220V,10A)；
步骤3-2、上位机发送命令，待调模块进行有功功率采样，采样10个周期的电压电流信号，每个周期160个点，时间为0.2秒，采样时间间隔为200ms；
步骤3-3、采样停止后，通过上位机对采样得到的电压值进行FFT滤波，选取基波信号；
步骤3-4、对基波的值进行积分得到采样点的偏移量；判断偏移量是否小于阈值，如果小于，那么校准完成，将当前值保存至模块内相应寄存器中，如果不小于，那么根据公式
其中
对参数c进行修正，并跳转至步骤3-1循环执行；
步骤4、对滤波后的采样值进行比例修正系数b的调校；
步骤4-1、上位机对标准可调功率源下发控制命令，标准可调功率源自动进行升压升流，达到所需要的测试环境(220V,10A)；
步骤4-2、上位机发送命令，待调模块进行有功功率采样，采样10个周期的电压电流信号，每个周期160个点，时间为0.2秒，采样时间间隔为200ms；
步骤4-3、采样停止后，通过上位机对采样得到的电压值进行FFT滤波，选取基波信号；
步骤4-4、对基波的值进行转换，并将结果与标准值进行比较；判断相差量是否小于阈值，如果小于，那么校准完成，将当前值保存至模块内相应寄存器中，如果不小于，那么根据公式
Vm＝Vmax-Vmin
对比例修正系数b进行修正，如果有效值V未满足精度要求，则跳转至步骤4-1循环执行；
步骤5、调整交流功率源，电压升高10％，电流降低10％，若未达到所需调校次数，跳转至步骤3开始进行新一轮调校；
步骤6、达到所需调校次数后，取下模块，调校完成。
在上述的一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校方法，在步骤3-3和步骤4-3中，对采样信号进行FFT滤波。具体是在中心值c和比例修正系数b校准前，先使用FFT滤波实现对工频信号的保留，避免因为谐波问题造成根据被测信号校准的模块参数的波动问题，由于各种干扰因素，波形微小变化导致零点和比例修正系数的波动。
在上述的一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校方法，在步骤3-4，选择对所有电压值进行积分的方法确定中心值偏移量。具体是在中心值校准过程中，采用积分值作为判断标准，实现对误差的累加。采样周期中一个周期内160个点，每个点125us，选取10个周期进行处理，对周期内每个点的值进行累加，得到偏移量，通过这种误差的累加，得到稳定的零点偏移量
本发明大大提高了模块校准的效率，可以多个模块同时自动进行校准，一次校准时间缩短至2-3分钟，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是电压电流采集模块的示意图。
图2是模块校准系统的示意图。
图3是本发明中模块校准系统的流程图。
图4是中心值校准方法的流程图。
图5是比例修正系数校准方法的流程图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
下面对本发明所述一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校系统及调校方法作进一步详细的描述，具体步骤包括：
步骤1、将上位机分别与标准可调交流功率源、各待校正模块通过通讯接口相连接，各个电表与标准可调交流功率源相连接，电表与采样模块连接。
步骤2、上位机对待调模块下发初始化命令，待调模块初始化，将自身中心值置为1.65，比例修正系数置为1.0。
步骤3、对滤波后的采样值进行中心值调校。
步骤3-1、上位机对标准可调功率源下发控制命令，标准可调功率源自动进行升压升流，达到所需要的测试环境(220V,10A)。
步骤3-2、上位机发送命令，待调模块进行有功功率采样，采样10个周期的电压电流信号，每个周期160个点，时间为0.2秒，采样时间间隔为200ms。
步骤3-3、采样停止后，通过上位机对采样得到的电压值进行FFT滤波，选取基波信号。
步骤3-4、对基波的值进行积分得到采样点的偏移量。判断偏移量是否小于阈值，如果小于，那么校准完成，将当前值保存至模块内相应寄存器中，如果不小于，那么根据公式
其中
对参数c进行修正，并跳转至步骤3-1循环执行。
步骤4、对滤波后的采样值进行比例修正系数b的调校。
步骤4-1、上位机对标准可调功率源下发控制命令，标准可调功率源自动进行升压升流，达到所需要的测试环境(220V,10A)。
步骤4-2、上位机发送命令，待调模块进行有功功率采样，采样10个周期的电压电流信号，每个周期160个点，时间为0.2秒，采样时间间隔为200ms。
步骤4-3、采样停止后，通过上位机对采样得到的电压值进行FFT滤波，选取基波信号。
步骤4-4、对基波的值进行转换，并将结果与标准值进行比较。判断相差量是否小于阈值，如果小于，那么校准完成，将当前值保存至模块内相应寄存器中，如果不小于，那么根据公式
Vm＝Vmax-Vmin
对比例修正系数b进行修正，如果有效值V未满足精度要求，则跳转至步骤4-1循环执行。
步骤5、调整交流功率源，电压升高10％，电流降低10％，若未达到所需调校次数，跳转至步骤3开始进行新一轮调校。
步骤6、达到所需调校次数后，取下模块，调校完成。
整个调校时间由原来的20分钟缩短到3分钟左右，可以对某一电压电流下的模块反复进行步骤3、步骤4，进行多次调校，直至满足相应精度。
通过步骤5，支持不同电压电流下的多次调校，使其保证不同电压电流等级下的测量精度。
多模块接入系统，支持多模块同步进行调校，提高单位时间内校准模块的个数，提高工作效率。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校系统，其特征在于，包括上位机，与上位机连接的单相程控标准功率源，通过通讯端口与上位机连接的采样模块，采样模块经电表与火线和零线连接，上位机控制标准可调交流电压源，发出标准电压电流信号；同时上位机将初始参数写入采样模块，接在火线和零线上的电表连接的采样模块依照参数对采样值进行处理得到相应的电压电流幅值，通过对比与调校，得到最合适的参数。
2.根据权利要求书1所述的一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校系统，其特征在于，单相程控标准功率源可选取市面上现有的产品，其中输出电压选择范围为220±10％V，输出电流为0-50A，对电压电流进行调节，从而提供标准电信号；电表主要负责为采样模块提供电源；采样模块包括电流采样电路、电压采样电路、电流转换电路、电压转换电路、高精度计量芯片、MCU，通过对电压电流的采集和转换，输出电压电流的有效值信息；上位机实现对模块和电源的控制功能；连接功率源，通过对功率源发送命令实现功率的切换；连接多个模块，分别对模块发送命令，能够对多个模块进行批量校准。
3.一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将上位机分别与标准可调交流功率源、各待校正模块通过通讯接口相连接，各个电表与标准可调交流功率源相连接，电表与采样模块连接；
步骤2、上位机对待调模块下发初始化命令，待调模块初始化，将自身中心值置为1.65，比例修正系数置为1.0；
步骤3、对滤波后的采样值进行中心值调校；
步骤3-1、上位机对标准可调功率源下发控制命令，标准可调功率源自动进行升压升流，达到所需要的测试环境(220V,10A)；
步骤3-2、上位机发送命令，待调模块进行有功功率采样，采样10个周期的电压电流信号，每个周期160个点，时间为0.2秒，采样时间间隔为200ms；
步骤3-3、采样停止后，通过上位机对采样得到的电压值进行FFT滤波，选取基波信号；
步骤3-4、对基波的值进行积分得到采样点的偏移量；判断偏移量是否小于阈值，如果小于，那么校准完成，将当前值保存至模块内相应寄存器中，如果不小于，那么根据公式
其中
对参数c进行修正，并跳转至步骤3-1循环执行；
步骤4、对滤波后的采样值进行比例修正系数b的调校；
步骤4-1、上位机对标准可调功率源下发控制命令，标准可调功率源自动进行升压升流，达到所需要的测试环境(220V,10A)；
步骤4-2、上位机发送命令，待调模块进行有功功率采样，采样10个周期的电压电流信号，每个周期160个点，时间为0.2秒，采样时间间隔为200ms；
步骤4-3、采样停止后，通过上位机对采样得到的电压值进行FFT滤波，选取基波信号；
步骤4-4、对基波的值进行转换，并将结果与标准值进行比较；判断相差量是否小于阈值，如果小于，那么校准完成，将当前值保存至模块内相应寄存器中，如果不小于，那么根据公式
Vm＝Vmax-Vmin
对比例修正系数b进行修正，如果有效值V未满足精度要求，则跳转至步骤4-1循环执行；
步骤5、调整交流功率源，电压升高10％，电流降低10％，若未达到所需调校次数，跳转至步骤3开始进行新一轮调校；
步骤6、达到所需调校次数后，取下模块，调校完成。
4.根据权利要求书3所述的一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校方法，其特征在于：在步骤3-3和步骤4-3中，对采样信号进行FFT滤波。
5.根据权利要求书3所述的一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校方法，其特征在于：在步骤3-4，选择对所有电压值进行积分的方法确定中心值偏移量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811218027.2A CN109100672B (zh) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | 适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811218027.2A CN109100672B (zh) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | 适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109100672A true CN109100672A (zh) | 2018-12-28 |
| CN109100672B CN109100672B (zh) | 2020-11-17 |
Family
ID=64869192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811218027.2A Active CN109100672B (zh) | 2018-10-18 | 2018-10-18 | 适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109100672B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111812576A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-23 | 积成电子股份有限公司 | 一种继电保护装置互感器板调校系统及方法 |
| CN112034414A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-04 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种电表核心板自适应采样方法、系统及设备 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0245768A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-15 | Advantest Corp | 自動校正機能付電圧印加電流測定装置 |
| CN101464502A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-06-24 | 深圳市科陆电子科技股份有限公司 | 批量自动校准终端的方法 |
| CN101629994A (zh) * | 2009-08-07 | 2010-01-20 | 深圳市科陆电子科技股份有限公司 | 批量自动校准终端的方法 |
| CN102353918A (zh) * | 2011-06-22 | 2012-02-15 | 德讯科技股份有限公司 | 电流电压模拟量采集器自动校准系统 |
| CN102981083A (zh) * | 2012-12-05 | 2013-03-20 | 江苏中凌高科技有限公司 | 自校准电能质量监测装置 |
| CN102944861B (zh) * | 2012-11-06 | 2015-05-06 | 国家电网公司 | 一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置及方法 |
| CN105334482A (zh) * | 2015-09-24 | 2016-02-17 | 广东省计量科学研究院 | 一种电能质量分析仪自动校准仪及其校准方法 |
| CN105607022A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-05-25 | 大豪信息技术（威海）有限公司 | 具有功率测量功能的仪器的相频校准方法及系统 |
-
2018
- 2018-10-18 CN CN201811218027.2A patent/CN109100672B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0245768A (ja) * | 1988-08-05 | 1990-02-15 | Advantest Corp | 自動校正機能付電圧印加電流測定装置 |
| CN101464502A (zh) * | 2008-12-30 | 2009-06-24 | 深圳市科陆电子科技股份有限公司 | 批量自动校准终端的方法 |
| CN101629994A (zh) * | 2009-08-07 | 2010-01-20 | 深圳市科陆电子科技股份有限公司 | 批量自动校准终端的方法 |
| CN102353918A (zh) * | 2011-06-22 | 2012-02-15 | 德讯科技股份有限公司 | 电流电压模拟量采集器自动校准系统 |
| CN102944861B (zh) * | 2012-11-06 | 2015-05-06 | 国家电网公司 | 一种基于数字源的电子式互感器校验仪校验装置及方法 |
| CN102981083A (zh) * | 2012-12-05 | 2013-03-20 | 江苏中凌高科技有限公司 | 自校准电能质量监测装置 |
| CN105334482A (zh) * | 2015-09-24 | 2016-02-17 | 广东省计量科学研究院 | 一种电能质量分析仪自动校准仪及其校准方法 |
| CN105607022A (zh) * | 2015-12-18 | 2016-05-25 | 大豪信息技术（威海）有限公司 | 具有功率测量功能的仪器的相频校准方法及系统 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111812576A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-23 | 积成电子股份有限公司 | 一种继电保护装置互感器板调校系统及方法 |
| CN112034414A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-12-04 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种电表核心板自适应采样方法、系统及设备 |
| CN112034414B (zh) * | 2020-09-09 | 2022-08-30 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种电表核心板自适应采样方法、系统及设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109100672B (zh) | 2020-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101149425B (zh) | 一种电子式电能表调试、校验自动化系统 | |
| CN102590784B (zh) | 单相智能电能表分布式校表方法 | |
| CN104330765B (zh) | 基于卫星导航系统的电能表现场校准装置 | |
| CN102998525B (zh) | 单相多功能电能计量电路及其电表自动校准方法 | |
| CN101359042B (zh) | 一种单相电子式电能表自动校表方法 | |
| CN106324538B (zh) | 一种局部放电自动校准系统 | |
| CN102981083B (zh) | 自校准电能质量监测装置 | |
| CN103901388A (zh) | 并行检测终端装置及检测方法 | |
| CN105790736B (zh) | 一种用于频率信号发生芯片的修调装置 | |
| CN102520385A (zh) | 单相电能表误差自动调校方法 | |
| CN109100672A (zh) | 一种适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校系统及调校方法 | |
| CN205103389U (zh) | 高频局部放电检测仪检定系统 | |
| CN103941211A (zh) | 一种新型模拟输入合并单元自动校验方法 | |
| CN104020437A (zh) | 电能表校表方法 | |
| CN108132455A (zh) | 基于合并单元的整体误差校验系统 | |
| CN201188128Y (zh) | 一种电子式电能表调试、校验自动化系统 | |
| CN112415457A (zh) | 一种电力综合测试仪交流量采集和校准实现方法及系统 | |
| CN103558571A (zh) | 电子式互感器及合并单元校验系统 | |
| CN116338558B (zh) | 一种直流电压宽频数字量标准器及使用方法 | |
| CN207472983U (zh) | 一种基于prbs扰动注入的电网阻抗在线辨识装置 | |
| CN108051770A (zh) | 一种三相智能电能表的校表方法 | |
| CN204882847U (zh) | 多通道电子式互感器智能校验仪 | |
| CN203551762U (zh) | 电子式互感器及合并单元校验系统 | |
| CN213023534U (zh) | 一种基于畸变波形电压的容量测试仪校准装置 | |
| CN211928030U (zh) | 一种适用于变电站电涌监测用的接地电阻测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |