CN112327243A - 一种电信号的自校准采集方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电信号的自校准采集方法及系统，包括：利用基准信号源产生第一激励信号，并施加所述第一激励信号至设置在被测线路上的传感器；对流经所述传感器的叠加信号产生的感应信号进行采样，获取感应数字信号；其中，流经所述传感器的叠加信号包括：第一负载信号和第一激励信号；对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号；根据所述第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。

Description

一种电信号的自校准采集方法及系统

技术领域

本发明涉及电测量技术领域 ，并且更具体地，涉及一种电信号的自校准采集方法及系统。

背景技术

互感器、合并单元、电能表是电能贸易结算的基础，同时也是支持电力系统安全稳定运行的重要器件，因此它们的管理和运维是十分重要的工作。根据相关国家标准和国家电网企业规范和标准的规定，目前对已经投入现场运行的电能计量设备采用周期检验和运行抽检的方式进行人工运维。目前使用的电子式互感器、合并单元在生产使用生命周期中一般主要包括如图1所示的几个环节。由图1可以看出，计量设备一旦进入现场运行环节，其运行准确度将主要取决于设备本身的设计水平、生产工艺、元器件品质等性能。而在常用的计量设备架构中，关系到准确度的核心器件包括传感部件、电子信号处理、数据处理部分，其充当了信号采样、数据转换、数据计算等多种功能。

现有的技术方案采用如图2所示的开环模式。所谓开环模式就是传感器输出信号经过信号调理电路直接给模数转换器转换为数字量，然后由MCU或者FPGA来进行采样、处理，其总误差是由传感器误差Serror、信号调理误差Gerror、数据转换误差Aerror三部分叠加而成，总误差 = Serror + Gerror + Aerror，其中，传感器误差为主要误差来源。在开环模式下，一旦设备出厂校准完毕，其实际误差数据将会处于未知状态。

虽然随着技术的发展近年来合并单元和电能表的性能相较于之前有了较大提升，但现场运行的设备受环境、元器件特性或其他外部因素的影响，计量结果仍然有可能会产生较大误差，而现有运维方式只能通过定期检验、抽检或运维人员评估等方式发现问题，故障发现率低且时间和经济成本较大。

发明内容

本发明提出一种电信号的自校准采集方法及系统，以解决如何准确地对电信号进行采样以及监测采样设备测量偏差的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种电信号的自校准采集方法，所述方法包括：

利用基准信号源产生第一激励信号，并施加所述第一激励信号至设置在被测线路上的传感器；

对流经所述传感器的叠加信号产生的感应信号进行采样，获取感应数字信号；其中，流经所述传感器的叠加信号包括：第一负载信号和第一激励信号；

对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号；

根据所述第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。

优选地，其中所述传感器包括下述中的至少一种：分流器型电流互感器；电磁线圈型电流互感器；分压器型电压互感器；电磁线圈型电压互感器。

优选地，其中

当所述传感器为分流器型电流互感器时，在所述分流器型电流互感器的两端分别增加信号输入管脚和信号输出管脚，所述信号输入管脚用于注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分流器型电流互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器时，增加一条用于注入所述第一激励信号的信号线，将所述信号线和被测线路共同穿过所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器的线圈，感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为分压器型电压互感器时，在所述分压器型电压互感器与地或第一负载信号源之间注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分压器型电压互感器获取的分压之和。

优选地，其中所述对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号，包括：

在时域上，将所述感应数字信号的每个数字信号量依次减去已存储的所述第二激励信号对应的信号量，以获取所述第二负载信号；或在频域上，将所述感应数字信号进行带阻滤波处理，并对经过带阻滤波滤处理后输出的信号进行移相，以获取所述第二负载信号；基于所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，利用高Q值带通滤波器对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二激励信号；

其中，通过在接入所述第一负载信号之前，仅利用所述基准信号源向采样通道注入所述第一激励信号，控制调节所述基准信号源获得所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，并通过采样所述第一激励信号的感应信号，获取所述第二激励信号对应的信号量并存储。

优选地，其中所述方法还包括：

根据所述测量回路的整体增益和包括所述传感器的电能计量设备出厂时的增益的偏差确定所述电能计量设备的实时误差，并在确认用户认可所述实时误差时，根据所述测量回路的整体增益对所述电能计量设备进行自校准；其中，所述实时误差，包括：比值误差和相位误差。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电信号的自校准采集系统，所述系统包括：

激励信号施加单元，用于利用基准信号源产生第一激励信号，并施加所述第一激励信号至设置在被测线路上的传感器；

感应信号获取单元，用于对流经所述传感器的叠加信号产生的感应信号进行采样，获取感应数字信号；其中，流经所述传感器的叠加信号包括：第一负载信号和第一激励信号；

信号分离处理单元，用于对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号；

第一负载信号确定单元，用于根据所述第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。

优选地，其中所述传感器包括下述中的至少一种：分流器型电流互感器；电磁线圈型电流互感器；分压器型电压互感器；电磁线圈型电压互感器。

优选地，其中

当所述传感器为分流器型电流互感器时，在所述分流器型电流互感器的两端分别增加信号输入管脚和信号输出管脚，所述信号输入管脚用于注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分流器型电流互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器时，增加一条用于注入所述第一激励信号的信号线，将所述信号线和被测线路共同穿过所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器的线圈，感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为分压器型电压互感器时，在所述分压器型电压互感器与地或第一负载信号源之间注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分压器型电压互感器获取的分压之和。

优选地，其中所述信号分离处理单元，对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号，包括：

在时域上，将所述感应数字信号的每个数字信号量依次减去已存储的所述第二激励信号对应的信号量，以获取所述第二负载信号；或在频域上，将所述感应数字信号进行带阻滤波处理，并对经过带阻滤波滤处理后输出的信号进行移相，以获取所述第二负载信号；基于所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，利用高Q值带通滤波器对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二激励信号；

其中，通过在接入所述第一负载信号之前，仅利用所述基准信号源向采样通道注入所述第一激励信号，控制调节所述基准信号源获得所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，并通过采样所述第一激励信号的感应信号，获取所述第二激励信号对应的信号量并存储。

优选地，其中所述系统还包括：

设备校准单元，用于根据所述测量回路的整体增益和包括所述传感器的电能计量设备出厂时的增益的偏差确定所述电能计量设备的实时误差，并在确认用户认可所述实时误差时，根据所述测量回路的整体增益对所述电能计量设备进行自校准；其中，所述实时误差，包括：比值误差和相位误差。

本发明提供了一种电信号的自校准采集方法及系统，利用基准信号源产生第一激励信号施加至传感器，采样流经所述传感器的叠加信号产生的感应并进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号；根据第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。本发明的自校准采集方法可实时监控在运设备的实际运行误差，无需停电和高级标准器，对电网的正常稳定运行“零干扰”，运行维护人员可根据误差评估结果有针对性的选择检修对象，可大大提升运维人员的工作效率；此外，实现在运设备的运行状态实时评估可大大降低由于采样误差超差导致出现的贸易纠纷、运行事故等的可能性。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为计量设备生产使用环节的过程图；

图2为现有的开环模式下信号采样过程的示意图；

图3为根据本发明实施方式的闭环模式下前端进行信号采样的示意图；

图4为根据本发明实施方式的电信号的自校准采集方法400的流程图；

图5为根据本发明实施方式的带激励信号的计量架构图；

图6为根据本发明实施方式的电磁线圈型电流互感器信号注入的示意图；

图7为根据本发明实施方式的分流器型电流互感器注入信号的示意图；

图8为根据本发明实施方式的分压器型电压互感器注入信号的示意图；

图9为根据本发明实施方式的基于时域信息进行信号分离的示意图；

图10为根据本发明实施方式的基于频域信息进行信号分离的示意图；

图11为根据本发明实施方式的激励信号检测的示意图；

图12为根据本发明实施方式的电信号的自校准采集系统1200的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图3为根据本发明实施方式的闭环模式下前端进行信号采样的示意图。如图3所示，在本发明的闭环模式下进行信号采样的采样前端与传统的测量前端非常相似，由传感器和一些电子器件组成，实现电压或电流信号数字化，集成电路内部包括参考信号生成器、检测器和移除电路等模块，以实现误差在线监测和误差自校准在线校准和准确度等级分析功能，其中，总误差= Rerror + Derror；Rerror为基准信号误差；Derror为信号检测误差。本发明的自校准采集在仪表工作时运行，且不影响计量功能的条件下监测模拟测量误差。

图4为根据本发明实施方式的电信号的自校准采集方法400的流程图。如图4所示，本发明实施方式提供的电信号的自校准采集方法，可实时监控在运设备的实际运行误差，无需停电和高级标准器，对电网的正常稳定运行“零干扰”，运行维护人员可根据误差评估结果有针对性的选择检修对象，可大大提升运维人员的工作效率；此外，实现在运设备的运行状态实时评估可大大降低由于采样误差超差导致出现的贸易纠纷、运行事故等的可能性。本发明实施方式提供的电信号的自校准采集方法400，从步骤401处开始，在步骤401利用基准信号源产生第一激励信号，并施加所述第一激励信号至设置在被测线路上的传感器。

在步骤402，对流经所述传感器的叠加信号产生的感应信号进行采样，获取感应数字信号；其中，流经所述传感器的叠加信号包括：第一负载信号和第一激励信号。

优选地，其中所述传感器包括下述中的至少一种：分流器型电流互感器；电磁线圈型电流互感器；分压器型电压互感器；电磁线圈型电压互感器。

优选地，其中

当所述传感器为分流器型电流互感器时，在所述分流器型电流互感器的两端分别增加信号输入管脚和信号输出管脚，所述信号输入管脚用于注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分流器型电流互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器时，增加一条用于注入所述第一激励信号的信号线，将所述信号线和被测线路共同穿过所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器的线圈，感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为分压器型电压互感器时，在所述分压器型电压互感器与地或VCC之间注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分压器型电压互感器获取的分压之和。

在本发明的实施方式中，以单相电表锰铜采样为例进行电信号的自校准采集。如图5所示，为带激励信号的计量架构图，其中，包括：测量部分、基准信号源和信号处理三部分。其中，基准信号源产生的激励电流与负载电流一起流过于锰铜分流器，锰铜分流器为分流器型电流互感器，基准信号源为带隙基准参考电压源，能够提供在芯片全寿命期间稳定且随温度变化很小的基准电压，这个带隙基准参考电压源是激励信号的基础。电压分压电路能够基于此参考源产生精准的电压型激励信号，此时第一激励信号为电压信号；电压-电流转换电路基于此参考源产生精准的电流型激励信号，此时第一激励信号为电流信号。

如图6所示，在本发明的实施方式中，在测量回路部分，对于电磁线圈型电流互感器，包括罗氏线圈和CT，通过增加一条注入电流信号线与待测电流线共同穿过线圈，在线圈二次侧可以得到待测电流（负载电流）和注入电流（激励信号）共同产生的感应信号。对于CT，通过I/V变换将其副边的小电流输入到ADC采样，即可获取到相应的电压感应信号。对于罗氏线圈，直接采样获取到电压感应信号。电磁线圈型电压互感器的测量回路的设计与电磁线圈型电流互感器相同，在此不再赘述。

如图7所示，针对分流器型电流互感器，在其两端增加信号注入用输入和输出两个管脚，此时进入分流器型电流互感器的电流是待测电流和注入电流之和，其输出电压是待测电流和注入电流在分流器上的感应电压之和。

如图8所示，针对分压器型电压互感器，在分压器与地之间加入注入电压信号，分压器对注入电压信号同样的进行了分压，此时分压器信号输出端输出待测电压的分压信号与注入信号的分压信号之和。

在步骤403，对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号。

优选地，其中所述对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号，包括：

在时域上，将所述感应数字信号的每个数字信号量依次减去已存储的所述第二激励信号对应的信号量，以获取所述第二负载信号；或在频域上，将所述感应数字信号进行带阻滤波处理，并对经过带阻滤波滤处理后输出的信号进行移相，以获取所述第二负载信号；基于所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，利用高Q值带通滤波器对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二激励信号；

其中，通过在接入所述第一负载信号之前，仅利用所述基准信号源向采样通道注入所述第一激励信号，控制调节所述基准信号源获得所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，并通过采样所述第一激励信号的感应信号，获取所述第二激励信号对应的信号量并存储。

在步骤404，根据所述第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。

优选地，其中所述方法还包括：

根据所述测量回路的整体增益和包括所述传感器的电能计量设备出厂时的增益的偏差确定所述电能计量设备的实时误差，并在确认用户认可所述实时误差时，根据所述测量回路的整体增益对所述电能计量设备进行自校准；其中，所述实时误差，包括：比值误差和相位误差。

在本发明的实施方式中，通过信号处理部分将激励信号和负载信号进行分离，分离后获取的第二激励信号部分可用于计算回路整体增益，根据回路整体增益和第二负载信号可以进行负载信号的还原，而还原后的第一负载信号用于计算电能表所需要的功率、电流电压有效值等电参量。

在本发明的实施方式中，获取第二负载信号的方法可以在时域上进行。如图9所示，在开始接入所述第一负载信号之前，利用所述基准信号源首先向采样通道注入所述第一激励信号，控制调节所述基准信号源可以获得所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，通道中所述第一激励信号经过ADC采样并存储在寄存器后即可以得到一串数字信号序列（即第二激励信号对应的序列）。当正常测量采样所述第一负载信号时，在规定时刻启动注入所述第一激励信号，通过输出的包括叠加信号的感应数字信号的每个信号量减去对应的储存值，即可得到所述第二负载信号。

在本发明的实施方式中，获取第二负载信号的方法可以在频域上进行。如图10所示，将所述感应数字信号进行带阻滤波，直接分离出负载信号，其中滤波环节设计为逐点操作模式，即每一个所述感应数字信号点输入即同时输出一个数据点。考虑到所述带阻滤波器对信号的延迟作用，所述滤波器输出的信号经过移相环节即可得到所述第二负载信号。

对于第二激励信号，可以利用高选择性带通滤波器，基于所述第一激励信号的频率信息和幅值信息，设计所述带通滤波器的系数，在数学上进行卷积运算，即可得到所述第二激励信号。

其中，获得所述第二激励信号的幅值信息的方法选择快速傅里叶分析。获得所述第二激励信号的相位信息的方法选择计时法，即记录开始注入以及所述第二激励信号过零点时刻，通过两个时间之差即可确定相位信息。如图11(a)所示，在注入信号时，传感器的输出包括了待测信号以及注入信号，如图11(a)所所示。其中，注入信号的相位和频率是已知的确定值，通过针对性设计滤波器，例如高Q值带通滤波器，可以将注入信号从互感器的输出中提取出来，获取如图11(b)所示的负载信号。另外，基于最近一次的误差自监测结果，也可以同样的将注入信号从互感器的输出中移除，仅将待测信号送入后端信号处理模块。

本发明的电信号自校准方法可以集成在电能表等测量设备中，根据回路增益与设备出厂时增益的偏差可以确定设备的实时误差。并且在确认用户认可所述实时误差时，根据所述测量回路的整体增益对所述电能计量设备进行自校准；其中，所述实时误差，包括：比值误差和相位误差。

本发明的自校准采集方法将已知的参考信号注入，注入的参考信号与输入传感器的负载信号相同路径，持续监控该信号路径的反馈。通过叠加，传感器能够同时感应参考信号和负载信号。这个组合信号通过了相同的路径，并由后端的电子元件将该组合信号的数字化。检测电路将从组合信号中提取参考信号分量，一旦实现这一点，在线校准系统就会使用传递函数描述从传感器到数字化的完整信号链。根据叠加理论，该传递函数同样适用于负载信号数字化，从而能够确定精度是否发生变化。为了确保计量精度，在线校准信号将从测量及计量计算链路中被移除。在电测量领域它可以适配业内使用的主要类型传感器，包括锰铜分流器、电流互感器、电压分压器和罗氏线圈等。监控功能不会影响计量认证，也不需要更改任何认证流程，同样也不会修改校准参数或精度设置。

使用本发明的自校准采集技术可实时监控在运设备的实际运行误差，无需停电和高级标准器，对电网的正常稳定运行“零干扰”，运行维护人员可根据本系统的误差评估结果有针对性的选择检修对象，可大大提升运维人员的工作效率；此外，实现在运设备的运行状态实时评估可大大降低由于采样误差超差导致出现的贸易纠纷、运行事故等的可能性。从经济效益分析角度来看，该技术的应用一方面可以增加电能计量的准确性，减少贸易纠纷，实现更精准的线损统计，提高系统运行的安全稳定性；另外一方面可以减少停电检修时间和电子式互感器、合并单元等设备现场试验的规模及次数。目前电力系统中存在着大量的电子式互感器和合并单元，如果该技术可以取得较好的应用效果，相信可以产生很好的经济效益。

图12为根据本发明实施方式的电信号的自校准采集系统1200的结构示意图。如图12所示，本发明实施方式提供的电信号的自校准采集系统120，包括：激励信号施加单元1201、感应信号获取单元1202、信号分离处理单元1203和第一负载信号确定单元1204。

优选地，所述激励信号施加单元1201，用于利用基准信号源产生第一激励信号，并施加所述第一激励信号至设置在被测线路上的传感器。

优选地，其中所述传感器包括下述中的至少一种：分流器型电流互感器；电磁线圈型电流互感器；分压器型电压互感器；电磁线圈型电压互感器。

优选地，所述感应信号获取单元1202，用于对流经所述传感器的叠加信号产生的感应信号进行采样，获取感应数字信号；其中，流经所述传感器的叠加信号包括：第一负载信号和第一激励信号。

优选地，其中

当所述传感器为分流器型电流互感器时，在所述分流器型电流互感器的两端分别增加信号输入管脚和信号输出管脚，所述信号输入管脚用于注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分流器型电流互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器时，增加一条用于注入所述第一激励信号的信号线，将所述信号线和被测线路共同穿过所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器的线圈，感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为分压器型电压互感器时，在所述分压器型电压互感器与地或第一负载信号源之间注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分压器型电压互感器获取的分压之和。

优选地，所述信号分离处理单元1203，用于对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号。

优选地，其中所述信号分离处理单元1203，对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号，包括：

在时域上，将所述感应数字信号的每个数字信号量依次减去已存储的所述第二激励信号对应的信号量，以获取所述第二负载信号；或在频域上，将所述感应数字信号进行带阻滤波处理，并对经过带阻滤波滤处理后输出的信号进行移相，以获取所述第二负载信号；基于所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，利用高Q值带通滤波器对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二激励信号；

其中，通过在接入所述第一负载信号之前，仅利用所述基准信号源向采样通道注入所述第一激励信号，控制调节所述基准信号源获得所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，并通过采样所述第一激励信号的感应信号，获取所述第二激励信号对应的信号量并存储。

优选地，所述第一负载信号确定单元1204，用于根据所述第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。

优选地，其中所述系统还包括：

设备校准单元，用于根据所述测量回路的整体增益和包括所述传感器的电能计量设备出厂时的增益的偏差确定所述电能计量设备的实时误差，并在确认用户认可所述实时误差时，根据所述测量回路的整体增益对所述电能计量设备进行自校准；其中，所述实时误差，包括：比值误差和相位误差。

本发明的实施例的电信号的自校准采集系统1200与本发明的另一个实施例的电信号的自校准采集方法400相对应，在此不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电信号的自校准采集方法，其特征在于，所述方法包括：

利用基准信号源产生第一激励信号，并施加所述第一激励信号至设置在被测线路上的传感器；

对流经所述传感器的叠加信号产生的感应信号进行采样，获取感应数字信号；其中，流经所述传感器的叠加信号包括：第一负载信号和第一激励信号；

对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号；

根据所述第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器包括下述中的至少一种：分流器型电流互感器；电磁线圈型电流互感器；分压器型电压互感器；电磁线圈型电压互感器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

当所述传感器为分流器型电流互感器时，在所述分流器型电流互感器的两端分别增加信号输入管脚和信号输出管脚，所述信号输入管脚用于注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分流器型电流互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器时，增加一条用于注入所述第一激励信号的信号线，将所述信号线和被测线路共同穿过所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器的线圈，感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为分压器型电压互感器时，在所述分压器型电压互感器与地或第一负载信号源之间注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分压器型电压互感器获取的分压之和。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号，包括：

在时域上，将所述感应数字信号的每个数字信号量依次减去已存储的所述第二激励信号对应的信号量，以获取所述第二负载信号；或在频域上，将所述感应数字信号进行带阻滤波处理，并对经过带阻滤波滤处理后输出的信号进行移相，以获取所述第二负载信号；基于所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，利用高Q值带通滤波器对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二激励信号；

其中，通过在接入所述第一负载信号之前，仅利用所述基准信号源向采样通道注入所述第一激励信号，控制调节所述基准信号源获得所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，并通过采样所述第一激励信号的感应信号，获取所述第二激励信号对应的信号量并存储。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据所述测量回路的整体增益和包括所述传感器的电能计量设备出厂时的增益的偏差确定所述电能计量设备的实时误差，并在确认用户认可所述实时误差时，根据所述测量回路的整体增益对所述电能计量设备进行自校准；其中，所述实时误差，包括：比值误差和相位误差。

6.一种电信号的自校准采集系统，其特征在于，所述系统包括：

激励信号施加单元，用于利用基准信号源产生第一激励信号，并施加所述第一激励信号至设置在被测线路上的传感器；

感应信号获取单元，用于对流经所述传感器的叠加信号产生的感应信号进行采样，获取感应数字信号；其中，流经所述传感器的叠加信号包括：第一负载信号和第一激励信号；

信号分离处理单元，用于对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号；

第一负载信号确定单元，用于根据所述第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述传感器包括下述中的至少一种：分流器型电流互感器；电磁线圈型电流互感器；分压器型电压互感器；电磁线圈型电压互感器。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

当所述传感器为分流器型电流互感器时，在所述分流器型电流互感器的两端分别增加信号输入管脚和信号输出管脚，所述信号输入管脚用于注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分流器型电流互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器时，增加一条用于注入所述第一激励信号的信号线，将所述信号线和被测线路共同穿过所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器的线圈，感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器获取的感应电压之和；

当所述传感器为分压器型电压互感器时，在所述分压器型电压互感器与地或第一负载信号源之间注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分压器型电压互感器获取的分压之和。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述信号分离处理单元，对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号，包括：

在时域上，将所述感应数字信号的每个数字信号量依次减去已存储的所述第二激励信号对应的信号量，以获取所述第二负载信号；或在频域上，将所述感应数字信号进行带阻滤波处理，并对经过带阻滤波滤处理后输出的信号进行移相，以获取所述第二负载信号；基于所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，利用高Q值带通滤波器对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二激励信号；

其中，通过在接入所述第一负载信号之前，仅利用所述基准信号源向采样通道注入所述第一激励信号，控制调节所述基准信号源获得所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，并通过采样所述第一激励信号的感应信号，获取所述第二激励信号对应的信号量并存储。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

设备校准单元，用于根据所述测量回路的整体增益和包括所述传感器的电能计量设备出厂时的增益的偏差确定所述电能计量设备的实时误差，并在确认用户认可所述实时误差时，根据所述测量回路的整体增益对所述电能计量设备进行自校准；其中，所述实时误差，包括：比值误差和相位误差。

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