CN117214797A - 一种直流计量校正方法、介质及终端 - Google Patents

一种直流计量校正方法、介质及终端 Download PDF

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Abstract

本发明适用于直流电能计量技术领域，涉及一种直流计量校正方法、介质及终端，包括：S10、设置台体使其在校表点输出，待输出稳定后，上位机获取直流电能表的电流、电压和功率的实时有效值跳动范围；S20、直流电能表通过电流、电压和功率的实时有效值与上一次历史值做差值，判断是否超出跳动范围，若超出则返回步骤S10重新获取跳动范围，若未超出则将跳动范围写入直流电能表，并启动历史值进行计量补偿；S30、获取当前校表点的电流、电压和功率的输出值并写入直流电能表；S40、建立每相邻两校表点之间的计量补偿模型，每相邻两校表点之间的跳动范围取此两校表点跳动范围的较大值。本发明流程简单、结果可靠，有效提高了直流电能表计量的准确性和稳定性。

Description

一种直流计量校正方法、介质及终端
技术领域
本发明属于直流电能计量技术领域，尤其涉及一种直流计量校正方法、介质及终端。
背景技术
近年来，随着新能源电动汽车和光伏发电设备的发展，对充电站、充电桩等相关基础设施的研究逐步深入，直流电能表作为直流输出的测量仪器，其准确性对确保能源交易的公平公正、推进清洁能源建设具有重要意义。
当前直流电能表计量精度完全依赖于计量芯片的精度及其计量校正方法，传统的计量芯片校准方式都是通过主控芯片根据校准点台体的输出，计算出校准值后写入计量芯片，让计量芯片完成校准后，再输出准确的计量数据。由于硬件带来的影响，计量芯片采集到的数据并不是完全准确的，需要通过一定的校准方式将数据校准，目前的校准方式都需要将校准参数在初始化阶段写进计量芯片的寄存器中。在分离式的设计中，即主控芯片和计量芯片不是封装在一颗芯片内，主控芯片和计量芯片需要通过硬件的通讯接口完成数据的交互，因为校准参数的存在，计量芯片就必须提供接收通道，用来接收主控芯片保存的校准参数，如此一来校准过程不方便的同时，计量芯片的精度也会受到硬件缺陷的影响。公告号为CN112285628B的专利提供了一种高可靠性大电流直流电流表校准方法，包括：S1、对待校表的电流表进行初步校验，若不合格则剔除该表，反之，则对该表进行校表操作；S2、获取步骤S1中初步校验合格的电流表的校准参数；S3、对步骤S2中所获取的校准参数进行验证，若验证合格，则电流表校准完成，若验证不合格，则对校准参数进行修正，直至校准参数验证合格。还公开了一种高可靠性大电流直流电流表，包括：底座、壳体、接线座、接线板、采样电阻、校准接口、电流采集模块、电压采集模块、通信模块和控制模块。此专利也是根据校准参数来校准电能表，仍然存在现有技术中精度不高的弊端。
因此，如何克服现有技术的弊端，提高计量芯片的校准精度，以提高直流电能表的计量稳定性和准确性，是本技术领域人员亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种直流计量校正方法，以解决现有技术中直流电能表计量精度不高的问题；另外本发明还提供了一种直流计量校正介质及终端。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
第一方面，本发明提供了一种直流计量校正方法，包括以下步骤：
S10、设置台体使其在校表点输出，待输出稳定后，上位机获取直流电能表的电流、电压和功率的实时有效值跳动范围；
S20、直流电能表通过电流、电压和功率的实时有效值与上一次历史值做差值，判断是否超出跳动范围，若超出，则返回所述步骤S10重新获取跳动范围，若未超出，则将跳动范围写入直流电能表，并启动历史值进行计量补偿；
S30、获取当前校表点的电流、电压和功率的输出值，并写入直流电能表；
S40、建立每相邻两校表点之间的计量补偿模型，每相邻两校表点之间的跳动范围取此两校表点跳动范围的较大值。
进一步的，所述步骤S10的具体步骤如下：
S101、根据直流电能表全量程分为校表点1、2、…M，使台体在校表点1稳定输出后，上位机分别获取一定时间内N个电流实时有效值I、电压实时有效值U和功率实时有效值P；
S102、计算校表点1的跳动值，所述跳动值为相邻两实时有效值间差值的绝对值；
S103、计算校表点1的跳动范围，所述跳动范围取N-1个跳动值的最大值，并乘以跳动范围比例系数K。
进一步的，所述步骤S20的具体步骤如下：
S201、获得所述步骤S103中的跳动范围后，上位机分别获取一定时间内N个电流实时有效值I、电压实时有效值U和功率实时有效值P，并检测是否超出跳动范围；
S202、连续两次抄读实时有效值进行差值处理，差值大于Range(1)即表示超出跳动范围，则返回步骤S10重新获取跳动范围，反之若差值小于等于Range(1)，则表明跳动范围有效，将跳动范围写入直流电能表，启动历史值进行计量补偿；
S203、通过引入历史值计算得出均值后，再将实时有效值逼近均值，得到精准示值。
进一步的，所述步骤S30中，获得校表点1计量补偿后的稳定输出值，将稳定输出值写入直流电能表，即代表校表点1校表完成。
进一步的，所述步骤S40中，重复所述步骤S10至S30，完成M个校表点的参数校正，获取每个校表点的跳动范围及稳定输出值。
第二方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法。
第三方面，本发明还提供了一种电子终端，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如上所述方法。
本发明提供的直流计量校正方法、介质及终端与现有技术相比，至少具有如下有益效果：
现有技术中直流电能表计量芯片采集到的数据并不是完全准确的，计量芯片的精度会受到硬件缺陷的影响。本发明流程简单、结果可靠，通过引入历史均值进行输出值补偿，降低了有效值跳动，使直流计量校正更可靠，精度更高；为避免引入历史均值导致的计量灵敏度降低的问题，通过跳动范围判断输出源是否发生变化，若超出跳动范围则判定为输出源变化，此时历史均值不起作用，直至重新稳定在跳动范围内，另外通过实时有效值逼近历史均值，而并非直接取均值的方式保留了实时有效值的变化趋势，在保证计量精度的同时不影响计量灵敏度；通过将直流电能表各校表点之间的误差规律建立校正模型，避免全量程线性度不高，导致全量程精度差异大的问题；本发明能够有效的降低计量芯片有效值跳动，可以提高直流电能表计量稳健性及线性度，充分发挥硬件性能，降低硬件成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的图作一个简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种直流校正方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的一种直流校正方法的跳动范围获取及验证流程图；
图3为本发明实施例提供的一种直流校正方法的计量补偿模型功能流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明提供了一种直流计量校正方法，应用于充电站、充电桩等直流电能计量场景，直流计量校正方法包括以下步骤：
S10、设置台体使其在校表点输出，待输出稳定后，上位机获取直流电能表的电流、电压和功率的实时有效值跳动范围；
S20、直流电能表通过电流、电压和功率的实时有效值与上一次历史值做差值，判断是否超出跳动范围，若超出则返回步骤S10重新获取跳动范围，若未超出则将跳动范围写入直流电能表，并启动历史值进行计量补偿；
S30、获取当前校表点的电流、电压和功率的输出值并写入直流电能表；
S40、建立每相邻两校表点之间的计量补偿模型，每相邻两校表点之间的跳动范围取此两校表点跳动范围的较大值。
本发明流程简单、结果可靠，有效提高了直流电能表计量的准确性和稳定性。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种直流计量校正方法，应用于充电站、充电桩等直流电能计量场景，结合图1至图3，所述直流计量校正方法包括以下步骤：
S10、设置台体使其在校表点输出，待输出稳定后，上位机获取直流电能表的电流、电压和功率的实时有效值跳动范围；
具体地，台体(电能表检定装置)为高精度直流测试系统，型号为TD0450，精度等级为0.05级，直流电能表包含MCU控制模块、计量模块、通信模块等，MCU型号为V8500P，计量芯片型号为V9260S。
进一步的，上位机通过通讯线与直流电能表通信口连接，上位机可设定数据抄读数量和频率，具备在抄读数量内检测数据跳动范围的功能，可根据实时有效值的跳动情况反馈检测结果，在校表模式下可通过参数设置修改直流电能表校表参数。
跳动范围表示输出源(台体、市电等)稳定时，计量模块抄读计量数据的跳动范围，超出跳动范围即认为输出源发生了变化，此时直流电能表应及时响应。
进一步的，根据直流电能表全量程分为校表点1、2、…M，首先使台体在校表点1稳定输出后，上位机分别获取一定时间内N个的电流实时有效值I、电压实时有效值U和功率实时有效值P：
I＝[I1,I2,…,IN]；
U＝[U1,U2,…,UN]；
P＝[P1,P2,…,PN]；
计算校表点1跳动值：跳动值为相邻两实时有效值之间差值的绝对值。
具体的，电流跳动值：|I1-I2|,|I2–I3|,…,|IN-1–IN|；
电压跳动值：|U1-U2|,|U2–U3|,…,|UN-1–UN|；
功率跳动值：|P1-P2|,|P2–P3|,…,|PN-1–PN|；
计算校表点1跳动范围：跳动范围取N个跳动值的最大值，并乘以跳动范围比例系数K。
电流跳动范围RangeI(1)＝K*IRange_Max，其中IRange_Max为N个电流跳动值的最大值；
电压跳动范围RangeU(1)＝K*URange_Max，其中URange_Max为N个电压跳动值的最大值；
功率跳动范围RangeP(1)＝K*PRange_Max，其中PRange_Max为N个功率跳动值的最大值；
其中，K为跳动范围比例系数，其作用为考虑跳动的随机性以及系统干扰将跳动范围适当放宽，针对充电站、充电桩等输出不稳定的应用环境，跳动范围需进一步放宽。
S20、直流电能表通过电流、电压和功率的实时有效值与上一次历史值做差值，判断是否超出跳动范围，若超出则返回步骤S10重新获取跳动范围，若未超出则将跳动范围写入直流电能表，并启动历史值进行计量补偿；
具体地，获得跳动范围后，上位机分别获取一定时间内N个的电流实施有效值I、电压实施有效值U、功率实时有效值P，并检测是否有超出跳动范围的情况，检测方式为连续两次抄读实时有效值进行差值处理，差值大于Range(1)即表示超出跳动范围，则返回步骤S10重新获取跳动范围，反之若差值全部小于等于Range(1)，则表明跳动范围有效，将跳动范围写入直流电能表，启动历史值进行计量补偿。
进一步的，为保证有效的直流计量校正，首先需解决计量芯片有效值跳动问题：通过将历史值引入计算得出均值后，再将实时有效值逼近均值，得到更为精准稳定的示值，并非直接取均值的方式保留了实时有效值的变化趋势，计量灵敏度未受到取均值的影响。
历史值为一定时间内采集的L个实时有效值，具体为：
HIS_I＝[HIS_I1,HIS_I2,…,HIS_IL]；
HIS_U＝[HIS_U1,HIS_U2,…,HIS_UL]；
HIS_P＝[HIS_P1,HIS_P2,…,HIS_PL]；
HIS_I1、HIS_U1、HIS_P1为最新历史值即实时有效值，HIS_I2、HIS_U2、HIS_P2为上一个历史值；
本实施例中，以电流补偿为例，直流电能表采集实时有效值暂存至历史值，首先判断实时有效值HIS_I1是否超出跳动范围；
若判断条件为|HIS_I1-HIS_I2|>RangeI即表示超出跳动范围(输出源发生变化)，此时清空所有历史值，仅输出实时有效值，即OutPut_I＝HIS_I1；
若判断条件为|HIS_I1-HIS_I2|<＝RangeI即表示未超出跳动范围(输出源未发生变化)，此时计算历史均值，历史均值HIS_I_Avg＝(HIS_I1+HIS_I2+…+HIS_IL)/L；
将实时有效值逼近历史均值得到输出值：
OutPut_I＝OutPut_I-(OutPut_I-HIS_I_Avg)*Q，其中Q为逼近系数；
电压、功率补偿方法与电流补偿完全一致，在此不再赘述。
具体地，步骤S30输出值为跳动范围有效且启动历史值进行计量补偿后，直流电能表输出的电流电压功率值。
S30、获取当前校表点的电流、电压和功率的输出值并写入直流电能表；
具体地，获得校表点1补偿后的稳定输出值OutPut_I1，OutPut_U1，OutPut_P1，将稳定输出值写入直流电能表，校表点1校表完成。
S40、建立每相邻两校表点之间的计量补偿模型，每相邻两校表点之间的跳动范围取此两校表点跳动范围的较大值。
具体地，重复步骤S10至步骤S30，完成M个校表点的参数校正，获取每个校表点的跳动范围及稳定输出值，进一步地获取校表点之间的跳动范围及计量校正模型，每个校表点计量校正参数如表1校表点计量校正参数表所示。
进一步的，跳动范围计算：每相邻两校表点之间的跳动范围取此两校表点跳动范围的较大值，将跳动范围保存至内卡。
本实施例中，以校表点1、2为例，校表点1与校表点2之间的跳动范围：
电流跳动范围RangeI(12)＝MAX(RangeI(1),RangeI(2))；
电压跳动范围RangeU(12)＝MAX(RangeU(1),RangeU(2))；
功率跳动范围RangeP(12)＝MAX(RangeP(1),RangeP(2))；
其中MAX(a,b)为取a、b中较大值的函数。
进一步的，直流电能表通过校表点补偿后的稳定输出值建立每相邻两校表点之间的校正模型，并将模型参数保存至内卡。
本实施例中，以校表点1、2为例，通过(IT1,OutPut_I1)，(IT2,OutPut_I2)建立电流校正模型：
OutPut_II＝IA1*OutPut_I+IB1
其中，IT1，IT2为校表点1、2台体输出电流。
通过(UT1,OutPut_U1)，(UT2,OutPut_U2)建立电压校正模型：
OutPut_UU＝UA1*OutPut_U+UB1
其中，UT1，UT2为校表点1、2台体输出电压。
通过(PT1,OutPut_P1)，(PT2,OutPut_P2)建立电压校正模型：
OutPut_PP＝PA1*OutPut_P+PB1
其中，PT1，PT2为校表点1、2台体输出功率。
切换校表点，其余校表点计量校正方法与校表点1、2计量校正方法完全一致，直至直流电能表全量程校表点1、2、…M完成校表，并建立校正参数档案，如表1校表点计量校正参数表所示。
表1
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本实施例中的任一项方法。
本发明实施例还提供了一种电子终端，包括：处理器及存储器；存储器用于存储计算机程序，处理器用于执行存储器存储的计算机程序，以使终端执行本实施例中任一项方法。
本实施例中的计算机可读存储介质，本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本实施例提供的电子终端，包括处理器、存储器、收发器和通信接口，存储器和通信接口与处理器和收发器连接并完成相互间的通信，存储器用于存储计算机程序，通信接口用于进行通信，处理器和收发器用于运行计算机程序，使电子终端执行如上方法的各个步骤。
上述实施例所述直流计量校正方法、介质及终端，与现有技术相比，现有技术中直流电能表计量芯片采集到的数据并不是完全准确的，计量芯片的精度会受到硬件缺陷的影响。本发明流程简单、结果可靠，通过引入历史均值进行输出值补偿，降低了有效值跳动，使直流计量校正更可靠，精度更高；为避免引入历史均值导致的计量灵敏度降低的问题，通过跳动范围判断输出源是否发生变化，若超出跳动范围则判定为输出源变化，此时历史均值不起作用，直至重新稳定在跳动范围内，另外通过实时有效值逼近历史均值，而并非直接取均值的方式保留了实时有效值的变化趋势，在保证计量精度的同时不影响计量灵敏度；通过将直流电能表各校表点之间的误差规律建立校正模型，避免全量程线性度不高，导致全量程精度差异大的问题；本发明能够有效的降低计量芯片有效值跳动，可以提高直流电能表计量稳健性及线性度，充分发挥硬件性能，降低硬件成本。
显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明较佳实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种直流计量校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、设置台体使其在校表点输出，待输出稳定后，上位机获取直流电能表的电流、电压和功率的实时有效值跳动范围；
S20、直流电能表通过电流、电压和功率的实时有效值与上一次历史值做差值，判断是否超出跳动范围，若超出，则返回所述步骤S10重新获取跳动范围，若未超出，则将跳动范围写入直流电能表，并启动历史值进行计量补偿；
S30、获取当前校表点的电流、电压和功率的输出值，并写入直流电能表；
S40、建立每相邻两校表点之间的计量补偿模型，每相邻两校表点之间的跳动范围取此两校表点跳动范围的较大值。
2.根据权利要求1所述的一种直流计量校正方法，其特征在于，所述步骤S10的具体步骤如下：
S101、根据直流电能表全量程分为校表点1、2、…M，使台体在校表点1稳定输出后，上位机分别获取一定时间内N个电流实时有效值I、电压实时有效值U和功率实时有效值P；
S102、计算校表点1的跳动值，所述跳动值为相邻两实时有效值间差值的绝对值；
S103、计算校表点1的跳动范围，所述跳动范围取N-1个跳动值的最大值，并乘以跳动范围比例系数K。
3.根据权利要求2所述的一种直流计量校正方法，其特征在于，所述步骤S20的具体步骤如下：
S201、获得所述步骤S103中的跳动范围后，上位机分别获取一定时间内N个电流实时有效值I、电压实时有效值U和功率实时有效值P，并检测是否超出跳动范围；
S202、连续两次抄读实时有效值进行差值处理，差值大于Range(1)即表示超出跳动范围，则返回步骤S10重新获取跳动范围，反之若差值小于等于Range(1)，则表明跳动范围有效，将跳动范围写入直流电能表，启动历史值进行计量补偿；
S203、通过引入历史值计算得出均值后，再将实时有效值逼近均值，得到精准示值。
4.根据权利要求3所述的一种直流计量校正方法，其特征在于，所述步骤S30中，获得校表点1计量补偿后的稳定输出值，将稳定输出值写入直流电能表，即代表校表点1校表完成。
5.根据权利要求4所述的一种直流计量校正方法，其特征在于，所述步骤S40中，重复所述步骤S10至S30，完成M个校表点的参数校正，获取每个校表点的跳动范围及稳定输出值。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法。
7.一种电子终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如权利要求1至5任一项所述方法。
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