CN109683119A - 电能计量设备自动校准方法、计算机设备及存储介质 - Google Patents

电能计量设备自动校准方法、计算机设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电能计量设备自动校准方法，包括步骤：获取供电线路互感器的角差、比差及变比；计算供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；控制模拟供电模块输出预设电能信号至电能计量模块，获取电能计量芯片测量的电能信号，确定电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；确定电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；根据电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数对电能计量设备进行校准。此外，还提供一种执行上述电能计量设备自动校准方法的计算机设备及可读存储的介质。

Description

电能计量设备自动校准方法、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明涉及电能计量领域，具体而言，主要涉及针对电能计量设备存在计量误差的电能计量设备自动校准方法、计算机设备及存储介质。
背景技术
随着科技水平和人们生活水平的不断提高，其中，电力对人类的作用举足轻重。人们的日常生活离不开电力，并且在新能源发展的大趋势下，新能源的充电汽车越来越多地出现在人们的生活。电力领域中，因为电能计量设备通常存在一定误差，所以电能计量的自动校准成为一项重要的研究课题。
目前常规的校准方法主要有：
标准参考电表法：使用外部标准参考电表来确定所需的补偿，被校仪器需要输出电能脉冲(CF)，标准参考表根据接收的电能脉冲确定误差，注意标准参考电表应比被校仪器的精度更高。使用该方法时，标准源精度不重要，因为决定校准结果的是标准表。原理框图如图4 所示。
标准参考源法：通过CF输出或电能产品输出均可获取电能数据，参考标准源必须能够提供可控的电压和电流输出，且精度高于被校准设备规格。原理框图如图5所示。
以上的校准方法存在缺点：校准环境搭建复杂，需要提供标准源及标准表；多台产品同时校准以及工厂批量生产时，需要多台标准源和标准表，并且布线、操作流程复杂；校准方式不智能，对人工校准技术依赖高；一次校准，无法满足产品长期使用后的校准需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种电能计量设备自动校准方法，从而显现对电能计量设备误差的自动校准，提高了校准的准确性及校准效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
第一方面，本发明提供一种电能计量设备自动校准方法，包括步骤：获取供电线路互感器的角差、比差及变比；根据供电线路互感器的角差、比差及变比，计算供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；输出预设电能信号至电能计量模块，获取电能计量芯片测量的电能信号，根据预设电能信号与测量的电能信号，确定电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；根据供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数与电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数，确定电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；根据电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数对电能计量设备进行校准。
第二方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述计算机设备执行根据本发明第一方面所述的电能计量设备自动校准方法的步骤。
第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机可读存储介质存储有根据本发明第二方面所述的计算机设备中所使用的计算机程序。
第四方面，本发明提供一种基于电能计量设备的自动校准方法，提供一种电能计量设备，电能计量设备与包括与供电线路输出端连接的电能计量芯片，及与供电线路输出端连接的模拟供电模块，基于所述电能计量设备，操作根据本发明第一方面所述的电能计量设备自动校准方法。
本发明的有益效果：
根据本发明提供的电能计量设备自动校准方法，根据电能计量设备的实际应用场景及模拟应用场景，分别确定供电线路的误差校准系数及电能计量芯片的误差校准系数，根据供电线路误差校准系数及电能计量芯片误差校准系数一并确定电能计量设备的误差校准系数，并进行对应的校准，不需要进行校准环境的设置，并实现了自动校准，提高了校准的效率及准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。
图1为本发明中自动校准电能计量设备的结构原理图示意图；
图2为本自动校准电能计量设备中可调信号源的结构原理示意图；
图3为本发明的一种电能计量设备自动校准方法的流程示意图；
图4为标准参考电表法的原理框图；
图5为标准参考源法的原理框图。
部分附图参数说明：
Ua：电压互感器初级端输入电压；Ub：电压互感器次级端输出电压
Uc：电能计量芯片测量电压值；Ku：电压互感器变比；
φuerr：电压互感器角差；kuerr：电压互感器比差；
Ia：电流互感器初级端输入电流；Ib：电流互感器次级端输出电流；
Ic：电能计量芯片测量电流值；Ki：电流互感器变比；
φierr：电流互感器角差；kierr：电流互感器比差
具体实施方式
在下文中，将更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本发明的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。
在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本发明的各种实施例中，表述“A或/和B”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合，例如，可包括A、可包括B或可包括A和B 二者。
在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：在本发明中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，本领域的普通技术人员需要理解的是，文中指示方位或者位置关系的术语为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
本发明提供了一种电能计量设备自动校准方法，应用于电能计量设备，自动实现误差校准。
请参考图1，电能计量设备100包括与供电线路200的电压互感器201(PotentialTransformer，简称PT)连接的电压端101，与供电线路200的电流互感器202(CurrentTransformer，简CT)连接的电流端102，与电压端101及电流端102连接的电能计量芯片103，以及与电压端101及电流端102连接的模拟供电模块104。
本实施例中，所述电压互感器201设置为变压器，将供电线路 200的大电压变换为小电压，在准确传变外部模拟电压信号的同时实现电气隔离。
所述电流互感器202设置为电流感应线圈，在准确传变外部模拟电流信号的同时实现电气隔离，其将大电流转化为小电流再通过外部电阻转化为电压信号，其电压幅度的大小与被感应端的电流大小成正比，转化后的的电压信号传输给所以电能计量芯片103。
所述电能计量芯片103用于测量电压、电流、功率、电能等参数，系统CPU(CentralProcessing Unit，中央处理器)通过I2C(Inter－ Integrated Circuit，双向二线制同步串行总线)/SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设总线)等通信接口直接读取相关参数后调用。本实施例中，所述电能计量芯片103的具体型号为ADE7953。
请参考图2，模拟供电模块104包括处理器1041及与处理器1041 连接的数字模拟转换芯片1042(Digital to analog converter，简称DAC)，所述处理器1041传输电压或电流波形参数给数字模拟转换芯片1042，数字模拟转换芯片1042对参数进行处理后对应输出电压通道正弦波电流通道正弦波。
模拟供电模块104可输出电压信号与电流信号，且幅值与相位可调。数字模拟转换芯片1042包含高阻抗、电流源10位的可编程波形发生器，该数字模拟转换芯片1042从控制接口收到处理器1041的算法程序输出的电压、电流波形参数，并将其数字信号转换成相应的模拟电压正弦波信号，DAC芯片输出无需其他外部元件，直接将此正弦波连接到电压端101及电流端102，从而实现了模拟电压互感器201 及电流互感器202的输出。
请参考图3，本发明提供的一种电能计量设备自动校准方法，包括如下步骤：
步骤S10，提供一种电能计量设备，电能计量设备与包括与供电线路输出端连接的电能计量芯片，及与供电线路输出端连接的模拟供电模块；
步骤S20，获取供电线路互感器的角差、比差及变比；
步骤S30，根据供电线路互感器的角差、比差及变比，计算供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
步骤S40，控制模拟供电模块输出预设电能信号至电能计量模块，获取电能计量芯片测量的电能信号，根据预设电能信号与测量的电能信号，确定电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
步骤S50，根据供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数与电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数，确定电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
步骤S60，根据电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数对电能计量设备进行校准。
本实施例中，该自动校准方法基于电能计量设备，该电能计量设备在常规的电能计量设备基础上，增加了模拟供电模块，能够输出可调的模拟电信号，实现模拟不同参数条件的使用环境。
所述步骤S20中，市电供电系统通过互感器与电能计量设备连接，供电线路的角差、比差及变比是互感器初级端及次极端的角差、比差及变比，每一互感器的角差、比差及变比是固定的，其具体数值由互感器产品出厂时由厂商提供。
所述步骤S30，根据供电线路的角差、比差及变比，通过计算确定供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数。
所述步骤S40中，通过模拟供电模块产生模拟的电能信号，将模拟的电能信号传输至电能计量芯片，进而实现模拟电能计量设备的实际使用场景。其中，模拟供电模块产生的电能信号可根据需求进行调节，以满足电能计量设备的不同用电场景。
模拟的电能信号传输至电能计量芯片后，测量得到电能计量芯片的电能信号。
根据模拟的电能信号，及测量的实际的电能信号，通过计算确定电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数。
所述步骤S50中，通过上述确定的供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数，及电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数，计算确定电能计量设备的确定电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数。
所述步骤S60中，根据上述步骤确定电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数，将幅值误差校准系数及相位误差校准系数存入电能计量设备的控制器，当后续电能计量设备工作时，电能计量芯片测量的电压值UC2，电流值IC2及角差θC2，根据上述幅值误差校准系数及相位误差校准系数，得出实际输出电压值为Uout＝UC2*Au，实际输出的电流值为Iout＝IC2*Ai，根据实际输出的Uout及Iout即可计算得出实际的电能，以该实际的电能作为电能计量设备的输出电能值，即完成校准。
确定电能计量设备的计量误差情况，将其作为校准电能计量设备的校准值，进行完成校准。
本发明根据电能计量设备的实际应用场景及模拟应用场景，分别确定供电线路的误差校准系数及电能计量芯片的误差校准系数，根据供电线路误差校准系数及电能计量芯片误差校准系数一并确定电能计量设备的误差校准系数，并进行对应的校准，不需要进行校准环境的设置，并实现了自动校准，提高了校准的效率及准确性。
可以理解，其另一实施例中，所述步骤S10可以省略，电能计量设备自动校准方法，包括如下步骤：
步骤S20，获取供电线路互感器的角差、比差及变比；
步骤S30，根据供电线路互感器的角差、比差及变比，计算供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
步骤S40，输出预设电能信号至电能计量模块，获取电能计量芯片测量的电能信号，根据预设电能信号与测量的电能信号，确定电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
步骤S50，根据供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数与电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数，确定电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
步骤S60，根据电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数对电能计量设备进行校准。
进一步地，电能信号包括电压信号及电流信号，角差、比差及变比包括电压角差φuerr、电压比差kuerr、电压变比ku、电流角差φierr、电流比差kierr及电流变比ki，幅值误差校准系数包括电压幅值误差校准系数及电流幅值误差校准系数。
进一步地，所述步骤30中，根据比差定义公式得出计算得出电压幅值校准系数为同理，计算得出电流幅值校准系数为其中Ua为供电线路互感器初级端电压，Ub为供电线路互感器次级端电压。
本实施例中，根据电能计量设备接入的供电线路互感器的的相关参数，计算出互感器的幅值校准系数，准确地计算得出互感器的误差校准参数，避免了针对接入不同供电线路中的电能计量设备校准的准确性。
所述步骤30中，根据角差定义公式φuerr＝θub-θua，φierr＝θib-θub，电压线路互感器初级端电压与电流的角差定义公式θa＝θua-θia，电压线路互感器次级端电压与电流的角差定义公式θb＝θub-θib，得出供电线路互感器初级端电压与电流的角差与次级端电压电流的角差关系公式为：θa＝θb+(φierr-φuerr)，计算得出相位校准系数为φierr-φuerr，其中θua为供电线路互感器初级端的电压初相角，θia为供电线路互感器初级端的电流初相角，θub供电线路互感器次级端的电压初相角，θib供电线路互感器次级端的电流初相角。
本实施例中，根据供电线路互感器的相关参数，计算得出供电线路的相位误差校准系数，提高了电能计量设备校准的准确性。
进一步地，所述步骤S40中，预设电能信号包括电压值Ub、电流值Ib、及电压值与电流值的角差θb；电能计量芯片测量得到电压值Uc、电流值Ic及相位差θc；根据电压值Ub、电流值Ib、及电压值与电流值的角差θb，电压值Uc、电流值Ic及相位差θc，计算得出电能计量芯片的电压幅值误差校准系数电流幅值误差校准系数相位误差校准系数φc＝θb-θc。
本实施例中，通过输出模拟电能信号，以及检测通过电能计量芯片后的电能信号，计算得出电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数，实现了对电能计量芯片误差值的准确测量，提高了校准的准确性。
进一步地，所述步骤S50中，根据供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数与电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数，计算得出电能计量设备的电压幅值校准系数为电流幅值校准系数为相位校准系数为φ＝φierr-φuerr+φc。
本实施例中，电能计量设备的误差来源于供电线路误差及电能计量芯片误差，根据供电线路的误差校准系数及电能计量芯片的误差校准系数得出电能计量设备整体的误差校准系数，准确地实现了对电能计量的校准。
本发明还提出一种计算机设备，所述用户设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行电能计量设备自动校准方法的程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述计算机设备执行上述电能计量设备自动校准方法。
本发明还提出一种存储介质，所述存储介质上存储有基于电能计量设备自动校准方法的程序，所述基于电能计量设备自动校准方法的程序被处理器执行时实现如上所述的电能计量设备自动校准方法的步骤。该基于电能计量设备自动校准方法可参照上述实施例，此处不再赘述。
根据本发明提供的电能计量设备自动校准方法，能够实时监控用户移动端位置附近的他停车场位置及空闲充电车位情况，并根据用户移动端定位精确度情况控制不同数量的空闲车位进行提醒，避免当定位精确度不高时，用户难以确定空闲充电车位具体位置，大大提高了对用户空闲充电车位引导的准确性，提高了用户体验。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可具有不同的值。
应注意：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电能计量设备自动校准方法，其特征在于，包括步骤：
获取供电线路互感器的角差、比差及变比；
根据供电线路互感器的角差、比差及变比，计算供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
输出预设电能信号至电能计量模块，获取电能计量芯片测量的电能信号，根据预设电能信号与测量的电能信号，确定电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
根据供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数与电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数，确定电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
根据电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数对电能计量设备进行校准。
2.根据权利要求1所述的电能计量设备自动校准方法，其特征在于，电能信号包括电压信号及电流信号，角差、比差及变比包括电压角差φuerr、电压比差kuerr、电压变比ku、电流角差φierr、电流比差kierr及电流变比ki，幅值误差校准系数包括电压幅值误差校准系数及电流幅值误差校准系数。
3.根据权利要求2所述的电能计量设备自动校准方法，其特征在于，根据比差定义公式得出计算得出电压幅值校准系数为相应地，计算得出电流幅值校准系数为其中Ua为供电线路互感器初级端电压，Ub为供电线路互感器次级端电压。
4.根据权利要求2或3所述的电能计量设备自动校准方法，其特征在于，根据角差定义公式φuerr＝θub-θua，φierr＝θib-θub，电压线路互感器初级端电压与电流的角差定义公式θa＝θua-θia，电压线路互感器次级端电压与电流的角差定义公式θb＝θub-θib，得出供电线路互感器初级端电压与电流的角差与次级端电压电流的角差关系公式为：θa＝θb+(φierr-φuerr)，计算得出相位校准系数为φierr-φuerr，其中θua为供电线路互感器初级端的电压初相角，θia为供电线路互感器初级端的电流初相角，θub供电线路互感器次级端的电压初相角，θib供电线路互感器次级端的电流初相角。
5.根据权利要求1或3所述的电能计量设备自动校准方法，其特征在于，预设电能信号包括电压值Ub、电流值Ib、及电压值与电流值的角差θb；电能计量芯片测量得到电压值Uc、电流值Ic及相位差θc；根据电压值Ub、电流值Ib、及电压值与电流值的角差θb，电压值Uc、电流值Ic及相位差θc，计算得出电能计量芯片的电压幅值误差校准系数电流幅值误差校准系数相位误差校准系数φc＝θb-θc。
6.根据权利要求5所述的电能计量设备自动校准方法，其特征在于，根据供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数与电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数，计算得出电能计量设备的电压幅值校准系数为电流幅值校准系数为相位校准系数为φ＝φierr-φuerr+φc。
7.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序以使所述计算机设备执行根据权利要求1～6任一项所述的电能计量设备自动校准方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有根据权利要求9所述的计算机设备中所使用的计算机程序。
9.一种电能计量设备自动校准方法，其特征在于，包括步骤：
提供一种电能计量设备，电能计量设备与包括与供电线路输出端连接的电能计量芯片，及与供电线路输出端连接的模拟供电模块；
获取供电线路互感器的角差、比差及变比；
根据供电线路互感器的角差、比差及变比，计算供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
控制模拟供电模块输出预设电能信号至电能计量模块，获取电能计量芯片测量的电能信号，根据预设电能信号与测量的电能信号，确定电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
根据供电线路的幅值误差校准系数及相位误差校准系数与电能计量芯片的幅值误差校准系数及相位误差校准系数，确定电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数；
根据电能计量设备的幅值误差校准系数及相位误差校准系数对电能计量设备进行校准。
10.根据权利要求1所述的电能计量设备自动校准方法，其特征在于，电能计量设备包括与供电线路的电压互感器连接的电压端，与供电线路的电流互感器连接的电流端，与电压端及电流端连接的电能计量芯片，以及与电压端及电流端连接的模拟供电模块；模拟供电模块包括处理器及与处理器连接的数字模拟转换芯片，所述处理器传输电压或电流波形参数给数字模拟转换芯片，数字模拟转换芯片对参数进行处理后对应输出电压通道正弦波电流通道正弦波。
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