CN111562521A - 量程自适应电力系统信号采集方法 - Google Patents

量程自适应电力系统信号采集方法 Download PDF

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CN111562521A
CN111562521A CN202010460983.2A CN202010460983A CN111562521A CN 111562521 A CN111562521 A CN 111562521A CN 202010460983 A CN202010460983 A CN 202010460983A CN 111562521 A CN111562521 A CN 111562521A
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刘金铸
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Abstract

本发明公开了一种量程自适应电力系统信号采集方法，包括以下步骤：(1)信号传感；(2)电隔离及转换；(3)量程自适应控制；(4)电平移动；(5)A/D转换；(6)还原处理。本申请采取信号采集过程中进行量程自适应切换，即根据原始信号的幅值分段自动选取不同增益信号的方法，使得采集信号在原始信号的各种取值范围都有基本一致的信噪比，这样就保证了小信号时，采集信号具有满足要求的高信噪比，为后续信号处理系统的性能指标实现提供了根本的保证，有效解决了大动态范围信号采集时，不同幅值的信号对应的采集信号信噪比不平衡问题。

Description

量程自适应电力系统信号采集方法
技术领域
本发明涉及信号采集技术领域，尤其是涉及一种量程自适应电力系统信号采集方法。
背景技术
任何信号处理系统，首个环节是信号采集。信号采集过程包括：1)传感，将原始的声、光、电、磁、热、化学相关、机械力相关等原始物理信号转换为电路系统所需的电信号；2)信号调理，包括信号隔离、放大或衰减、均值移动、限幅等，将信号转换为后续处理过程所要求的信号形式，主要是限定信号取值的动态范围；3)A/D转换，如果是数字信号处理系统，则将模拟波形信号转换为对应的数据形式。
针对电力系统信号的信号处理系统，如故障检测装置、继电保护装置等，当然须首先采集电力系统中的特定信号，如特定位置的三相电压信号，三相电流信号，零序电压信号，零序电流信号，电力系统中性点电压、电流信号等等。信号采集单元同样包括传感、信号调理、A/D转换等步骤。
电力系统信号采集已是广泛应用且十分成熟的技术。但是，某些应用场景下，尚存在着采集信号噪声、干扰严重，信噪比(signal to noise ratio,SNR)低的问题。
例如，在电力系统单相接地故障(single phase earth fault，SPEF)检测中，需采集各线路的剩余电流(定义为线路首端三相电流之和)、母线零序电压(或电力系统中性点电压)等信号。这些信号具有很大的动态范围，即信号取值从0到最大值(绝对值)的范围非常大。以10千伏中压电力系统的零序电压信号为例，其一次原始信号的取值范围从0变化到最大值可达千伏甚至10千伏的数量级。
然而信号采集过程中的信号调理电路的增益(广义，或为衰减)是恒定不变的，该增益的取值原则是：保证原信号的最大值经信号调理电路变换后的采集信号值处于正常的线性范围内，不致发生限幅而产生非线性失真。然而，信号采集过程所引入的噪声，包括高斯白噪声以及A/D转换时的量化噪声，其平均功率是固定不变的。这就产生一个严重问题，即，原始信号为大信号时，采集信号具有较高的信噪比SNR，可以保证后续信号处理的性能指标，而小信号时，尤其是信号取值接近0时，采集信号的SNR很低，不能保证后续信号处理的性能指标。简言之，好比用量程为数千伏的电压表去测量伏级的电压值，测量结果是不能保证达到精度要求的。
以电力系统单相接地故障SPEF检测(故障状态与故障线路识别)为例。当SPEF接地过渡电阻较小时，各线路剩余电流信号、零序电压信号幅值较大，对应采集信号的SNR较大，这时的检测性能较好，容易得到正确的检测结果，即正确识别出故障线路。但是对于高阻SPEF，其接地过渡电阻高达数百千欧姆，各信号具有很小的幅值，如果用恒定增益的信号采集方法，采集信号的信噪比很低，这时，无论用怎样先进的检测方案，也不能保证要求的检测性能。这其实是目前高阻SPEF检测问题不能有效解决的根本原因之一。可见，保证原始信号为小信号时采集信号具有高的信噪比，对于SPEF检测等问题是至关重要的。
为此，必须开发一种量程自适应的信号采集技术，以解决上述大动态范围信号采集过程中，小信号时采集信号信噪比低的问题。
发明内容
发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了一种量程自适应电力系统信号采集方法，根据原始信号的幅值分段自动选取不同增益信号，使得采集信号在原始信号的各种取值范围都有基本一致的信噪比。
技术方案：本发明的量程自适应电力系统信号采集方法，包括以下步骤：
步骤1将待采集的原始信号s0(t)经传感输出信号
Figure BDA0002510947760000021
步骤2将传感输出信号
Figure BDA0002510947760000022
转换为标准的电压信号ui(t)，并完成
Figure BDA0002510947760000023
与ui(t)的电隔离，ui(t)＝λs0(t)，ui(t)的动态范围为0～±Am(V)；
步骤3量程自适应控制，包括以下分步：
(1)将输入信号ui(t)的动态范围分割成由小信号到大信号的K个量程；
(2)用K个放大器对ui放大，得到K个不同的电压信号u1(t),…,uK(t)；
(3)采用“比较器对电路”获得放大器输出信号u1(t),…,uK(t)的越限指示信号pk(t),k＝1,…,K-1；
(4)由越限指示信号pk(t)＝1,k＝1,…,K-1，经控制逻辑得到量程切换控制信号ck(t),k＝1,…,K，用来分别控制K个模拟开关SWk,k＝1,…,K，实现量程切换；
(5)在输出采集信号uo(t)的同时，同步提供当前的量程指示Yn(t),…,Y1(t)，其中，量程指示信号数量n＝ceil(log2K)，K为量程数量，函数ceil(·)表示取不小于自变量的最小整数，量程指示Yn(t),…,Y1(t)由越限指示信号pk(t)＝1,k＝1,…,K-1经由量程指示逻辑得到；
步骤4采集模拟信号后进行还原处理，还原原始信号计算为：
Figure BDA0002510947760000024
进一步的，实际需要数字信号的，可以在步骤3后增加电平移动和A/D转换步骤后再进行还原处理；具体为：
电平移动：由于uo(t)为0～±Am(V)的双极性信号，而后续的A/D转换器输入信号的动态范围为0～2Am(V)，在输出信号uo(t)上加入Am的直流电压，
Figure BDA0002510947760000025
使用高精度电压源器件产生电压Am，并使用加法器可实现电平移动；
A/D转换：对输入
Figure BDA0002510947760000031
进行等时间间隔采样，将
Figure BDA0002510947760000032
波形转换为离散数据序列
Figure BDA0002510947760000033
采样速率视实际应用需要选取，例如10k样点/每秒。A/D采样将进一步引入量化噪声。转换数据位数越高，量化噪声越小。A/D转换位数按实际精度要求确定；
还原处理：输出离散值序列
Figure BDA0002510947760000034
对应着输入波形
Figure BDA0002510947760000035
其中w(t)为采集过程中引入的噪声项，从
Figure BDA0002510947760000036
中还原原始信号，
Figure BDA0002510947760000037
其中，当前的对应k值由量程指示信号Yn(t),…,Y1(t)给出，对应的离散数据形式的计算为：
Figure BDA0002510947760000038
进一步的，步骤1中信号传感采用电流互感器或电压互感器，输出同性质的电流或电压信号。
进一步的，步骤2中ui(t)的动态范围表示为0～±Am(V)。后续的A/D转换器输入信号的动态范围为0～2Am(V)。例如A/D转换器输入信号的动态范围为0～4V，则Am＝2V；λ为常数，取值为：考虑原始信号s0(t)可能出现的最大值，使ui(t)的所有可能取值在0～±Am(V)范围之内。
进一步的，步骤3：输入信号为ui(t)，输出信号有采集信号uo(t)，以及量程指示Yn(t),…,Y1(t)，
分步(1)中，K个量程分别是：量程1：0～±A1；量程2：±A1～±A2；…；量程k：±Ak-1～±Ak；…；量程K：±AK-1～±AK，其中量程数量K可取K＝2,3,4等数值。各量程边界对应的数值Ak,k＝1,…,K按照以Γ为底的指数递增，规定为：
Ak＝Γk-KAm,k＝1,…,K
令A0＝0；一般底数Γ＝10，但也可取Γ＝8，Γ＝16等其他数值。
分步(2)中，放大器k,k＝1,…,K的放大倍数分别为：βk＝ΓK-k,k＝1,…,K，得到K个不同的电压信号
Figure BDA0002510947760000039
注意到βK＝1，对应的放大器K实际为射随器。放大器可以用运算放大器实现。如果放大倍数较大，则以多级放大器级联实现。必须采用低噪声运算放大器，以保证小信号时采集信号的信噪比足够大
分步(3)中，信号的选择，或量程切换，需要恰当的切换控制信号。为得到切换控制信号，首先要给出各放大器输出信号的越限指示信号：uk(t),k＝1,…,K-1的绝对值若低于Am，则越限指示信号pk(t)＝0,k＝1,…,K-1；uk(t),k＝1,…,K-1的绝对值若高于Am，则越限指示信号pk(t)＝1,k＝1,…,K-1；越限指示信号pk(t),k＝1,…,K通过比较器对电路获得，其中的比较门限电压取Vr＝Am，-Vr＝-Am可由精准电压源器件实现。
分步(4)中，由越限指示信号pk(t)＝1,k＝1,…,K-1，经由适当的控制逻辑，得到量程切换控制信号ck(t),k＝1,…,K，用来分别控制K个模拟开关SWk,k＝1,…,K，以实现量程切换，或称信号选择，即通过闭合某个模拟开关，使采集信号输出uo(t)与uk(t),k＝1,…,K-1中的某个信号相连通。
ck(t),k＝1,…,K控制模拟开关SWk,k＝1,…,K的方式为：ck(t)为1时SWk闭合，否则断开，SWk为常断开关；
产生ck(t),k＝1,…,K的K个控制逻辑如下：
控制逻辑1：
Figure BDA0002510947760000041
其中
Figure BDA0002510947760000042
表示p1的非，下同；
控制逻辑k,1＜k＜K：
Figure BDA0002510947760000043
控制逻辑K：cK＝pK。
分步(5)中，
若量程数量K＝4，则由越限指示信号p1(t),p2(t),p3(t)，通过特定的量程指示逻辑，产生两位量程指示信号Y2(t),Y1(t)。Y2(t),Y1(t)与p1(t),p2(t),p3(t)之间的映射关系可以规定为(不唯一，也可规定其他映射关系)：Y2＝p1p2；
Figure BDA0002510947760000044
Y2Y1与量程对应关系：Y2Y1＝00表示当前为量程1，Y2Y1＝01为量程2，Y2Y1＝10为量程3，Y2Y1＝11为量程4；
若量程数为K＝3，越限指示信号为p1(t),p2(t)，则可直接以两路越限指示信号作为量程指示，即：Y2＝p2；Y1＝p1。Y2Y1与量程对应关系：Y2Y1＝00表示当前为量程1，Y2Y1＝01为量程2，Y2Y1＝11为量程3；
若量程数为K＝2，越限指示信号为p1(t)，则只需一路量程指示信号，可直接以越限指示信号作为量程指示，即：Y1＝p1。Y1与量程对应关系：Y1＝0表示当前为量程1，Y1＝1为量程2。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：本方法采取信号采集过程中进行量程自适应切换，即根据原始信号的幅值分段自动选取不同增益信号的方法，使得采集信号在原始信号的各种取值范围都有基本一致的信噪比，这样就保证了小信号时，采集信号具有满足要求的高信噪比，为后续信号处理系统的性能指标实现提供了根本的保证，有效解决了大动态范围信号采集时，不同幅值的信号对应的采集信号信噪比不平衡问题。
附图说明
图1是本发明量程自适应信号采集器的原理方框图；
图2是本发明放大器和射随器电路的原理框图；
图3是本发明用于产生信号越限指示的比较器对电路的原理框图；
图4是本发明产生量程切换控制信号的控制逻辑及对应模拟开关的原理框图；
图5是本发明量程数为4时的量程指示逻辑原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明
本发明的量程自适应电力系统信号采集方法
如图1所示为量程自适应信号采集器的原理方框图，以K＝4量程为例。信号采集器基本原理和步骤说明如下。
从图1可见，采集器依次包括：信号传感、电隔离及转换、量程自适应控制、电平移动、A/D转换，以及还原处理6个单元。其中，量程自适应采集的功能特征体现在量程自适应控制单元和还原处理单元。以下对各单元功能进行逐一说明。
在附图中和以下的叙述中，信号x(t)的形式有时简写为x，二者意义等同。
步骤1信号传感
量程自适应信号采集主要针对电力系统中的线路剩余电流信号以及零序电压信号或中性点电压信号，它们都具有极大的动态范围。信号的传感采用已有的任何符合精度要求的电流互感器或电压互感器即可。假设待采集的原始信号为s0(t)，则互感器输出
Figure BDA0002510947760000051
是与s0(t)同性质的电压或电流信号。
步骤2电隔离及转换
电隔离及转换单元将互感器输出
Figure BDA0002510947760000052
转换为标准的电压信号ui(t)，且完成
Figure BDA0002510947760000053
与ui(t)的电隔离，可以采用已有的任何隔离及转换方法。ui(t)与s0(t)的关系表示为
ui(t)＝λs0(t) (2)
其中λ为常数。
ui(t)的动态范围表示为0～±Am(V)。后续的A/D转换器输入信号的动态范围为0～2Am(V)。例如A/D转换器输入信号的动态范围为0～4V，则Am＝2V。
常数λ取值：实际中，考虑原始信号s0(t)可能出现的最大值，并适当选取常数λ，以使ui的所有可能取值在0～±Am(V)范围之内。
步骤3量程自适应控制
如图1，量程自适应控制单元的输入信号为ui(t)，输出信号有采集信号uo(t)，以及量程指示Y2(t),Y1(t)(K＝3,4时需两位数据线)或Y1(t)(K＝2时需一位数据线)。
量程自适应控制的基本原理和步骤如下。
(1)量程分割
将输入信号ui(t)的动态范围0～±Am(V)分割成由小信号到大信号的K个量程，分别是：
量程1：0～±A1；
量程2：±A1～±A2；
…；
量程k：±Ak-1～±Ak；
…；
量程K：±AK-1～±AK。
其中量程数量K可取K＝2,3,4等数值。
各量程边界对应的数值Ak,k＝1,…,K按照以Γ为底的指数递增，规定为
Ak＝Γk-KAm,k＝1,…,K (3)
且令A0＝0。一般底数Γ＝10，但也可取Γ＝8，Γ＝16等其他数值。
(2)信号放大
用K个放大器对输入信号ui(t)分别进行放大，如图1所示，放大器k,k＝1,…,K的放大倍数分别为
βk＝ΓK-k,k＝1,…,K (4)
得到K个不同的电压信号
Figure BDA0002510947760000061
注意到βK＝1，对应的放大器K实际为射随器。
由(3)式和(4)可知，放大器k将输入信号ui(t)的量程k：±Ak-1～±Ak(k＝1,…,K)范围内的信号值放大到Γ-1Am～Am范围(对于放大器k＝1，将量程1：0～±A1范围内的信号值放大到0～Am范围)。可见，各放大器的输出uk(t),k＝1,…,K分别针对输入信号的不同量程，提供标准的输出范围Γ-1Am～Am(或0～Am)。
放大器可以用运算放大器实现，其基本形式如图2所示。如果放大倍数较大，则放大器可由图2中的基本形式放大器级联实现。
运算放大器必须采用低噪声运算放大器，如OP07等。这是因为，前级电路引入尽量小的噪声，才能保证小信号时采集信号的信噪比足够大。
(3)放大器输出信号越限指示
由上可知，放大器k,k＝1,…,K的输出电压uk(t),k＝1,…,K的特点是：将输入信号ui(t)的量程k：±Ak-1～±Ak(k＝1,…,K)范围内的信号值放大到Γ-1Am～Am范围(对于放大器k＝1，将量程1：0～±A1范围内的信号值放大到0～Am范围)。
而后面的采集信号输出uo(t)正是在uk(t),k＝1,…,K中进行选择，原则是，选择其中处在标准输出范围Γ-1Am～Am(或0～Am)范围内的那个信号。信号选择也可称为量程切换，即采集输出信号总是切换在合适的对应量程上。
信号的选择，或量程切换，需要恰当的切换控制信号。为得到切换控制信号，首先要给出放大器输出信号的越限指示信号，即uk(t),k＝1,…,K-1的绝对值若低于Am，则其越限指示信号pk(t)＝0,k＝1,…,K-1；反之，uk(t),k＝1,…,K-1的绝对值若高于Am，则其越限指示信号pk(t)＝1,k＝1,…,K-1。
越限指示信号pk(t),k＝1,…,K通过比较器对电路获得，其原理框图如图3所示。其中的比较器可采用集成电路LM339等器件；比较门限电压Vr＝Am，-Vr＝-Am，可由精准电压源器件实现。
(4)量程切换控制
由越限指示信号pk(t)＝1,k＝1,…,K-1，经由适当的控制逻辑，得到量程切换控制信号ck(t),k＝1,…,K，用来分别控制K个模拟开关，以实现量程切换，或称信号选择，即通过闭合某个模拟开关，使采集信号输出uo(t)与uk(t),k＝1,…,K-1中的某个信号相连通，如图1所示。
具体而言，量程切换控制信号ck(t),k＝1,…,K分别控制模拟开关SWk,k＝1,…,K。ck(t)为1时SWk闭合，否则断开(SWk为常断开关)。
显然，任何时刻，模拟开关只有一个闭合导通，因此ck(t),k＝1,…,K中只能有一个为1。
分析可以得出，产生ck(t),k＝1,…,K的K个控制逻辑如下(也可通过卡诺图进行化简而得出)。
控制逻辑1：当p1(t)＝0时，c1(t)＝1，使SW1闭合，否则c1(t)＝0，使SW1断开。因此控制逻辑1为：
Figure BDA0002510947760000071
其中
Figure BDA0002510947760000072
表示p1的非，下同。对应的原理框图如图4所示。
控制逻辑k,1＜k＜K：当pk-1(t)＝1，且pk(t)＝0时，ck(t)＝1，使SWk闭合，否则ck(t)＝0，使SWk断开。因此控制逻辑k为：
Figure BDA0002510947760000073
对应的原理框图如图4所示。
控制逻辑K：当pK-1(t)＝1时，cK(t)＝1，使SWK闭合，否则cK(t)＝0，使SWK断开。因此控制逻辑K为：cK＝pK。对应的原理框图如图4所示。
模拟开关可采用集成电路CD4051等器件。
(5)量程指示
量程自适应控制单元必须在输出采集信号uo(t)的同时，同步提供当前的量程指示，以供后面步骤还原出原信号。
若量程数量K＝4，则由越限指示信号p1(t),p2(t),p3(t)，通过特定的量程指示逻辑，产生两位量程指示信号Y2(t),Y1(t)。例如Y2(t),Y1(t)与p1(t),p2(t),p3(t)之间的映射关系规定如下表(也可规定其他映射关系)：
p<sub>1</sub> p<sub>2</sub> p<sub>3</sub> Y<sub>2</sub> Y<sub>1</sub>
0 0 0 0 0
1 0 0 0 1
1 1 0 1 0
1 1 1 1 1
以卡诺图表示Y2(t)与p1(t),p2(t),p3(t)之间关系，如下表：
Figure BDA0002510947760000081
以卡诺图表示Y1(t)与p1(t),p2(t),p3(t)之间关系，如下表：
Figure BDA0002510947760000082
使用卡诺图化简，得到量程指示逻辑关系为：
Y2＝p1p2；
Figure BDA0002510947760000083
对应的量程指示逻辑电路原理图如图5所示。Y2Y1与量程对应关系：Y2Y1＝00表示当前为量程1，Y2Y1＝01为量程2，Y2Y1＝10为量程3，Y2Y1＝11为量程4。
若量程数为K＝3，越限指示信号为p1(t),p2(t)，则直接以两路越限指示信号作为量程指示，即：
Y2＝p2；
Y1＝p1。
Y2Y1与量程对应关系：Y2Y1＝00表示当前为量程1，Y2Y1＝01为量程2，Y2Y1＝11为量程3。
若量程数为K＝2，越限指示信号为p1(t)，则只需一路量程指示信号，直接以越限指示信号作为量程指示，即：
Y1＝p1。
Y1与量程对应关系：Y1＝0表示当前为量程1，Y1＝1为量程2。
步骤4电平移动
由于uo(t)为0～±Am(V)的双极性信号，而后续的A/D转换器输入信号的动态范围为0～2Am(V)，因此需在uo(t)上加入Am的直流电压，此即电平移动：
Figure BDA0002510947760000091
使用高精度电压源器件产生电压Am，并使用加法器可实现电平移动。
如果仅采集模拟信号而不进行A/D转换，则不需要此步骤。
步骤5A/D转换
A/D转换器对输入
Figure BDA0002510947760000092
进行等时间间隔采样，将
Figure BDA0002510947760000093
波形转换为离散数据序列
Figure BDA0002510947760000094
采样速率视实际应用需要选取，例如10k样点/每秒。A/D采样将进一步引入量化噪声。转换数据位数越高，量化噪声越小。A/D转换位数按实际精度要求确定。
如果仅采集模拟信号而不进行A/D转换，则不需要此步骤。
步骤6还原处理
A/D转换器输出离散值序列
Figure BDA0002510947760000095
对应着输入波形
Figure BDA0002510947760000096
由以上步骤，
Figure BDA0002510947760000097
可表示为
Figure BDA0002510947760000098
其中w(t)为采集过程中引入的噪声项。
因此，若要从采集信号中还原原始信号，则进行如下计算：
Figure BDA00025109477600000910
其中当前的对应k值由量程指示信号Y2Y1给出。
当然，对应的离散数据形式的计算为
Figure BDA00025109477600000911
如果仅采集模拟信号而未进行电平移动和A/D转换，则还原原始信号的计算为
Figure BDA00025109477600000912
其中当前的对应k值由量程指示信号Y2(t),Y1(t)(或Y1(t))给出。
注意到还原处理过程并不改变采集信号的信噪比，这就使得弱信号的采集具有同样高的信噪比。
发明提供的量程自适应电力系统信号采集方法，有效解决了大动态范围信号采集时，不同幅值的信号对应的采集信号信噪比不平衡问题。因采取了信号采集过程中进行量程自适应切换，即根据原始信号的幅值分段自动选取不同增益信号的方法，使得采集信号在原始信号的各种取值范围都有基本一致的信噪比，这样就保证了小信号时，采集信号具有满足要求的高信噪比，为后续信号处理系统的性能指标实现提供了根本的保证。
例如，电力系统中的SPEF检测系统，在检测高阻SPEF时，原始信号幅值很小，但采用本发明的多量程自适应信号采集方法，采集信号信噪比得到保证，从而保证的优良的检测性能。
实验测试表明，如果采用基于共生多元泛函计算的SPEF检测方案，同时采用本发明提供的量程自适应信号采集方法，使小信号时的采集信号达到40dB的高信噪比，则对于接地过渡电阻高达500kΩ的高阻SPEF可以实现无误检测，正确判别出故障线路。与现有SPEF检测方案相比较，检测性能得到了显著提高，为电力系统的安全可靠运行指标的提高提供了有利的技术手段。

Claims (5)

1.一种量程自适应电力系统信号采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1将待采集的原始信号s0(t)经传感输出信号
Figure FDA0002510947750000011
步骤2将传感输出信号
Figure FDA0002510947750000012
转换为标准的电压信号ui(t)，并完成
Figure FDA0002510947750000013
与ui(t)的电隔离，ui(t)＝λs0(t)，ui(t)的动态范围为0～±Am(V)；
步骤3量程自适应控制，包括以下分步：
(1)将输入信号ui(t)的动态范围分割成由小信号到大信号的K个量程；
(2)用K个放大器对ui放大，得到K个不同的电压信号u1(t),…,uK(t)；
(3)采用比较器对电路获得放大器输出信号u1(t),…,uK(t)的越限指示信号pk(t),k＝1,…,K-1；
(4)由越限指示信号pk(t)＝1,k＝1,…,K-1，经控制逻辑得到量程切换控制信号ck(t),k＝1,…,K，用来分别控制K个模拟开关SWk,k＝1,…,K，实现量程切换；
(5)输出采集信号uo(t)的同时，同步提供当前的量程指示Yn(t),…,Y1(t)，其中，量程指示信号数量n＝ceil(log2 K)，K为量程数量，函数ceil(·)表示取不小于自变量的最小整数，量程指示Yn(t),…,Y1(t)由越限指示信号pk(t)＝1,k＝1,…,K-1经由量程指示逻辑得到；
步骤4采集模拟信号后进行还原处理，还原原始信号计算为：
Figure FDA0002510947750000014
2.根据权利要求1所述的量程自适应电力系统信号采集方法，其特征在于：步骤3后增加电平移动和A/D转换步骤后再进行还原处理；具体为：
电平移动：在输出信号uo(t)上加入Am的直流电压，
Figure FDA0002510947750000015
A/D转换：对输入
Figure FDA0002510947750000016
进行等时间间隔采样，将
Figure FDA0002510947750000017
波形转换为离散数据序列
Figure FDA0002510947750000018
还原处理：离散数据形式的还原处理计算为：：
Figure FDA0002510947750000019
3.根据权利要求1所述的量程自适应电力系统信号采集方法，其特征在于：步骤1中信号传感采用电流互感器或电压互感器，输出同性质的电流或电压信号。
4.根据权利要求1所述的量程自适应电力系统信号采集方法，其特征在于：步骤2中λ为常数，取值为：考虑原始信号s0(t)可能出现的最大值，使ui(t)的所有可能取值在0～±Am(V)范围之内。
5.根据权利要求1所述的量程自适应电力系统信号采集方法，其特征在于，步骤3：
分步(1)中，K个量程分别是：量程1：0～±A1；量程2：±A1～±A2；…；量程k：±Ak-1～±Ak；…；量程K：±AK-1～±AK，各量程边界对应的数值Ak,k＝1,…,K按照以Γ为底的指数递增，规定为：
Ak＝Γk-KAm,k＝1,…,K
令A0＝0；
分步(2)中，放大器k,k＝1,…,K的放大倍数分别为：βk＝ΓK-k,k＝1,…,K，得到K个不同的电压信号
Figure FDA0002510947750000021
分步(3)中，uk(t),k＝1,…,K-1的绝对值若低于Am，则越限指示信号pk(t)＝0,k＝1,…,K-1；uk(t),k＝1,…,K-1的绝对值若高于Am，则越限指示信号pk(t)＝1,k＝1,…,K-1；
分步(4)中，ck(t),k＝1,…,K控制模拟开关SWk,k＝1,…,K的方式为：ck(t)为1时SWk闭合，否则断开，SWk为常断开关；
产生ck(t),k＝1,…,K的K个控制逻辑如下：
控制逻辑1：
Figure FDA0002510947750000022
其中
Figure FDA0002510947750000023
表示p1的非，下同；
控制逻辑k,1＜k＜K：
Figure FDA0002510947750000024
控制逻辑K：cK＝pK。
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