CN110018434B - 一种电压测量装置校正方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电压测量装置校正方法、装置及系统，该方法包括：接收选取的电压样本值和电压互感器一次侧的电阻值；根据欧姆定律计算电流信号数据，用于信号发生器产生计算的所述电流信号数据，并输入至调理电路输入端；接收电压测量装置采集的电压值并进行存储；将所述电压值与所述电流信号数据进行一一对应；根据一一对应的电压值和电流信号数据，采用最小二乘法进行校正，得到校正后的电压值。

Description

一种电压测量装置校正方法、装置及系统

技术领域

本公开属于电压测量的技术领域，涉及一种电压测量装置校正方法、装置及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，电压测量装置的一般原理是火线与零线接在电压互感器两个端子上电压信号经过电压互感器后将大的电压信号转换成小的毫安级别的交流电流信号，单片机可以接收的是0到3.3V之间的直流信号，因此经过调理电路后将交流电路抬升为0到3.3V之间的信号。此时的信号经过12位的单片机ADC采样后转换成为0到4096之间的数字信号，经单片机处理后得到电压值。

然而，发明人在研发过程中发现，由于电子信号的非线性特性，必然会造成猜到的电压信号的非线性，从而无法准确的测量电压值，另外硬件电路板受到焊接工艺的影响难免会产生不一样，对于霍尔型电流互感器芯片可以识别直流信号，但是对于电压互感器只能识别交流信号，交流信号输入为有效值，单片机采样得到的数据为瞬时值。所以对于输入到单片机里边的瞬时值每次采样结果都不一样无法确定究竟哪个采样值为真实。而对于电压有效值的计算需要准确的电压瞬时值。经过交流电压互感器的瞬时值难以确定。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，解决交流电压互感器输入的有效值无法被单片机准确采样到交流电压瞬时值的问题，本公开的一个或多个实施例提供了一种电压测量装置校正方法、装置及系统,考虑了电压测量装置的非线性特性以及硬件电路板焊接差异，利用信号发生器可以产生毫安级别的电流信号的特点，有效实现电压测量装置结果的校正，提高其电压测量精度。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种电压测量装置校正方法。

一种电压测量装置校正方法，该方法包括：

接收选取的电压样本值和电压互感器一次侧的电阻值；

根据欧姆定律计算电流信号数据，用于信号发生器产生计算的所述电流信号数据，并输入至调理电路输入端；

接收电压测量装置采集的电压值并进行存储；

将所述电压值与所述电流信号数据进行一一对应；

根据一一对应的电压值和电流信号数据，采用最小二乘法进行校正，得到校正后的电压值。

进一步地，在该方法中，在[0,220]的范围内选取若干个电压样本值。

进一步地，在该方法中，所述电流信号数据根据所述电压样本值除以电压互感器一次侧的电阻值得到。

进一步地，该方法还包括：接收电压测量装置采集的电压值前单片机编译环境下对程序进行单步调试。

进一步地，在该方法中，所述采用最小二乘法进行校正的具体步骤包括：

根据一一对应的电压值和电流信号数据画出散点图；

利用散点图确定拟合函数类和函数基底，得到拟合函数；

根据数据和拟合函数建立最小二乘法的法方程组；

求解法方程组，得到法方程组的解；

将电压测量装置采集的电压值与法方程组的解相乘，得到校正后的电压值。

进一步地，在该方法中，所述拟合函数采用线性函数。

进一步地，在该方法中，所述法方程组的解为所述拟合函数的系统。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种电压测量装置校正方法。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种终端设备。

一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种电压测量装置校正方法。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种电压测量装置校正装置。

一种电压测量装置校正装置，基于所述的一种电压测量装置校正方法，包括：

样本数值接收模块，被配置为接收选取的电压样本值和电压互感器一次侧的电阻值；

样本数值计算模块，被配置为根据欧姆定律计算电流信号数据，用于信号发生器产生计算的所述电流信号数据，并输入至调理电路输入端；

数据采集模块，被配置为接收电压测量装置采集的电压值并进行存储；

数据整理模块，被配置为将所述电压值与所述电流信号数据进行一一对应；

电压校正模块，被配置为根据一一对应的电压值和电流信号数据，采用最小二乘法进行校正，得到校正后的电压值。

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种电压测量装置校正系统。

一种电压测量装置校正系统，包括：

PC端，用于执行所述的一种电压测量装置校正方法，校正电压测量装置采集到的电压值；

电压互感器，用于将所述电压互感器一次侧的电阻值传输至所述PC端；

信号发生器，用于产生计算的所述电流信号数据，并输入至调理电路输入端；

调理电路，用于接收所述信号发生器产生的电流信号数据。

本公开的有益效果：

本公开提供的一种电压测量装置校正方法、装置及系统，考虑了电压测量装置的非线性特性以及硬件电路板焊接差异，利用最小二乘法，来构建电压测量装置的校正模型，从而实现电压测量装置结果的校正，提高其精度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是根据一个或多个实施例的一种电压测量装置校正方法流程图；

图2是根据一个或多个实施例的具体的校正方法效果拟合结果对比图。

具体实施方式：

下面将结合本公开的一个或多个实施例中的附图，对本公开的一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开的一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本实施例使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要注意的是，附图中的流程图和框图示出了根据本公开的各种实施例的方法和系统的可能实现的体系架构、功能和操作。应当注意，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分可以包括一个或多个用于实现各个实施例中所规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为备选的实现中，方框中所标注的功能也可以按照不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，或者它们有时也可以按照相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。同样应当注意的是，流程图和/或框图中的每个方框、以及流程图和/或框图中的方框的组合，可以使用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以使用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

实施例一

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种电压测量装置校正方法。

如图1所示，一种电压测量装置校正方法，该方法包括：

步骤一：接收选取的电压样本值和电压互感器一次侧的电阻值；

步骤二：根据欧姆定律计算电流信号数据，用于信号发生器产生计算的所述电流信号数据，并输入至调理电路输入端；

步骤三：接收电压测量装置采集的电压值并进行存储；

步骤四：将所述电压值与所述电流信号数据进行一一对应；

步骤五：根据一一对应的电压值和电流信号数据，采用最小二乘法进行校正，得到校正后的电压值。

在本实施例的步骤一中：首先人为的选取0到220之间的20个电压值，并将此电压值除以电压互感器一次侧的电阻值。得到的一般是毫安级别的电流信号记录下各个毫安级别的电流信号。

获得的数据如下：

U＝[80 90100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114115 116 117 118 119 120]；

I＝[0.44 0.5 0.55 0.561 0.566 0.57 0.577 0.583 0.588 0.594 0.6 0.6050.611 0.616B 0.622 0.627 0.633 0.638 0.644 0.65 0.655 0.661 0.666]；

在本实施例的步骤二中：样本数值输入。步骤一中毫安级别的电流与电压值是一一对应的，用信号发生器产生出步骤一种的到的电流值输入到调理电路的输入端。

在本实施例的步骤三中：数据的采集。单片机编译环境下对程序进行单步调试，在PC端查看电压测量装置采集到的电压值并进行记录。记录的数据如下：

Date＝[0.36 0.42 0.47 0.48 0.483 0.487 0.49 0.497 0.500 0.506 0.5130.515 0.514 0.525 0.529 0.528 0.539 0.546 0.553 0.554 0.565 0.568 0.567]

在本实施例的步骤四中：数据的整理。将步骤三中得到的是数据与输入的毫安级别电流值以及电压值一一对应。

在本实施例的步骤五中：利用最小二乘法对数据进行校正。

其中步骤五中包含以下几个步骤：

1、利用步骤四中的一一对应的数据点画出散点图。

2、利用散点图确定拟合函数类和函数基底。此步骤中拟合函数一般为线性函数，表达式为。

3、根据数据和确定的拟合函数建立最小二乘法的法方程组。

4、求解法方程组，得到的法方程组的解为拟合函数的系数。

5、采样得到的数据乘上系数得到的就是校正后的电压。

校正之后的结果如下：

U＝[80.23 89.92 99.76 100.89 101.67 103.05 104.11 104.96 105.76106.88 108.63 110.11 111.33 112.03 112.89 114.22 115.06 116.46 117.03 117.95119.23 120.03]

图2为本发明实施例中校正方法效果拟合结果对比图。由图2可以看出蓝色方框代表目标输出电压。黑色乘号代表经过此校正方法校正后的电压。经过对比就得知，本发明的校正模型能够较好的逼近真是输入电压。说本发明的校正模型能够对电压测量装置进行更好的校正，提高测量电压的精准度。

本发明的有益效果:本发明考虑了电压测量装置的非线性特性以及硬件电路板焊接差异，利用最小二乘法进行数据拟合，来构建电压测量装置的校正模型，从而实现电压测量装置结果的校正，提高其精度，具有一定的实用性。

实施例二

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种电压测量装置校正方法。

实施例三

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种终端设备。

一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种电压测量装置校正方法。

这些计算机可执行指令在设备中运行时使得该设备执行根据本公开中的各个实施例所描述的方法或过程。

在本实施例中，计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

本文所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

用于执行本公开内容操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开内容的各个方面。

实施例四

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种电压测量装置校正装置。

一种电压测量装置校正装置，基于所述的一种电压测量装置校正方法，包括：

样本数值接收模块，被配置为接收选取的电压样本值和电压互感器一次侧的电阻值；

样本数值计算模块，被配置为根据欧姆定律计算电流信号数据，用于信号发生器产生计算的所述电流信号数据，并输入至调理电路输入端；

数据采集模块，被配置为接收电压测量装置采集的电压值并进行存储；

数据整理模块，被配置为将所述电压值与所述电流信号数据进行一一对应；

电压校正模块，被配置为根据一一对应的电压值和电流信号数据，采用最小二乘法进行校正，得到校正后的电压值。

应当注意，尽管在上文的详细描述中提及了设备的若干模块或子模块，但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上，根据本公开的实施例，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。

实施例五

根据本公开的一个或多个实施例的一个方面，提供一种电压测量装置校正系统。

一种电压测量装置校正系统，包括：

PC端，用于执行所述的一种电压测量装置校正方法，校正电压测量装置采集到的电压值；

电压互感器，用于将所述电压互感器一次侧的电阻值传输至所述PC端；

信号发生器，用于产生计算的所述电流信号数据，并输入至调理电路输入端；

调理电路，用于接收所述信号发生器产生的电流信号数据。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电压测量装置校正方法，其特征在于，该方法包括：

接收选取的电压样本值和电压互感器一次侧的电阻值；

根据欧姆定律计算电流信号数据，用于信号发生器产生计算的所述电流信号数据，并输入至调理电路输入端；

接收电压测量装置采集的电压值并进行存储；

将所述电压值与所述电流信号数据进行一一对应；

根据一一对应的电压值和电流信号数据，采用最小二乘法进行校正，得到校正后的电压值；所述采用最小二乘法进行校正的具体步骤包括：

根据一一对应的电压值和电流信号数据画出散点图；

利用散点图确定拟合函数类和函数基底，得到拟合函数；

根据电压测量装置采集的电压值和拟合函数建立最小二乘法的法方程组；

求解法方程组，得到法方程组的解；

将电压测量装置采集的电压值与法方程组的解相乘，得到校正后的电压值。

2.如权利要求1所述的一种电压测量装置校正方法，其特征在于，在该方法中，在[0,220]的范围内选取若干个电压样本值。

3.如权利要求1所述的一种电压测量装置校正方法，其特征在于，在该方法中，所述电流信号数据根据所述电压样本值除以电压互感器一次侧的电阻值得到。

4.如权利要求1所述的一种电压测量装置校正方法，其特征在于，在该方法中，所述拟合函数采用线性函数；

所述法方程组的解为所述拟合函数的系数。

5.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行如权利要求1-4任一项所述的一种电压测量装置校正方法。

6.一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行如权利要求1-4任一项所述的一种电压测量装置校正方法。

7.一种电压测量装置校正装置，其特征在于，基于如权利要求1-4任一项所述的一种电压测量装置校正方法，包括：

样本数值接收模块，被配置为接收选取的电压样本值和电压互感器一次侧的电阻值；

样本数值计算模块，被配置为根据欧姆定律计算电流信号数据，用于信号发生器产生计算的所述电流信号数据，并输入至调理电路输入端；

数据采集模块，被配置为接收电压测量装置采集的电压值并进行存储；

数据整理模块，被配置为将所述电压值与所述电流信号数据进行一一对应；

电压校正模块，被配置为根据一一对应的电压值和电流信号数据，采用最小二乘法进行校正，得到校正后的电压值。

8.一种电压测量装置校正系统，其特征在于，包括：

PC端，用于执行如权利要求1-4任一项所述的一种电压测量装置校正方法，校正电压测量装置采集到的电压值；

电压互感器，用于将所述电压互感器一次侧的电阻值传输至所述PC端；

信号发生器，用于产生计算的所述电流信号数据，并输入至调理电路输入端；

调理电路，用于接收所述信号发生器产生的电流信号数据。

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