一种电能计量方法技术

一种电能计量方法，涉及计量电能领域。本发明专利技术是为了解决现有电网信号中存在非稳态畸变信号，导致测量的电能准确性差的问题。两路标准正弦信号分别输入到整形电路的整形信号输入端和乘法型D/A转换器的输入端，整形电路输出方波信号，然后方波信号加至锁相环电路的输入端，信号经过锁相环电路输出给分频器电路，分频器电路输出给ROM存储器，从而实现锁相环电路控制ROM存储器发出数字信号，另一路标准正弦信号与数字信号在乘法型D/A转换器中实现模拟数字混合乘法运算，合成畸变信号，然后ARM控制器控制DSP对畸变信号进行小波分析和重构运算，根据具体情况把畸变电网信号分解为不同的频带进行电能计量。它用于电能计量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可以合理准确计量电能的仪器，特别涉及一种在谐波、间谐波、连续频谱与冲击性干扰畸变条件下合理准确计量电能的高精度仪器。
技术介绍
随着工业自动化水平的不断提高，非线性负载不断增加，电网信号中包含越来越多的谐波、间谐波等稳态畸变信号与冲击性强时变的非稳态畸变信号。畸变的电网信号必然导致电网与负荷之间复杂的功率潮流，因此如何对畸变信号条件下的电能进行合理准确的计量是亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有电网信号中存在非稳态畸变信号，导致测量的电能准确性差的问题。现提供一种电能计量方法。一种电能计量方法，它是基于一种电能计量系统实现的，一种电能计量系统包括壳体、控制面板、输入端子、输出端子、供电电源、触摸屏控制器、模拟信号发生器、数据采集模块和主控单元，供电电源、触摸屏控制器、模拟信号发生器、数据采集模块和主控单元均安装在壳体内，控制面板、输入端子和输出端子均在壳体的上表面，模拟信号发生器包括整形电路、锁相环电路、分频器电路、ROM存储器和乘法型D/A转换器，主控单元包括ARM控制器、DSP和通信接口， 控制面板连接触摸屏控制器的驱动信号输入端，ARM控制器的控制信号输出端连接触摸屏控制器的控制信号输入端，供电电源用于为整个系统供电，一路标准正弦信号通过输入端子作为整形电路的整形信号输入端，另一路标准正弦信号通过输入端子作为乘法型D/A转换器的转换信号输入端，整形电路的整形信号输出端连接锁相环电路的整形信号输入端，锁相环电路的锁存信号输出端连接分频器电路的锁存信号输入端，分频器电路的分频信号输出端连接ROM存储器的分频信号输入端，ROM存储器的缓存信号输出端连接乘法型D/A转换器的缓存信号输入端，ROM存储器， 用于输出与一路标准正弦信号同频同步的数字信号，乘法型D/A转换器，用于同时接收与一路标准正弦信号同频同步的数字信号和另一路标准正弦信号，对两个信号进行模拟数字混合乘法运算，合成畸变信号，乘法型D/A转换器的转换信号输出端连接数据采集模块的转换信号输入端，数据采集模块的采集信号输出端连接ARM控制器的采集信号输入端，ARM控制器的控制信号输出端连接DSP控制器的控制信号输入端，DSP的控制信号输出端连接通信接口的控制信号输入端，DSP，用于接收ARM控制器的控制信号并读取数据进行小波分解、重构和功率值计算的数据处理，实现对畸变信号条件下的电能计量；通信接口的通信信号输出端通过输出端子连接上位机，通信接口，用于将得到的电能传给上位机；一种电能计量方法，它包括以下步骤：步骤一、将一路标准正弦信号输入给整形电路，经过整形电路的整形输出与一路标准正弦信号同频的方波信号，然后将方波信号发送给锁相环电路，经过锁相环电路的信号锁存将信号作为分频器电路的时钟控制信号，经过分频器电路输出的信号再传送给ROM存储器的地址输入端，因此，实现了锁相环电路控制ROM存储器输出与所述的一路标准正弦信号同频同步的数字信号，步骤二、将步骤中获得的数字信号和接收到的另一路标准正弦信号传送给乘法型D/A转换器，由乘法型D/A转换器实现模拟数字混合乘法运算，完成畸变信号的合成，步骤三、采用数据采集模块将采集到的畸变信号转换为数字信号，然后传送给ARM控制器，由ARM控制器控制DSP对接收到的合成的畸变信号进行小波分解与重构获得畸变电压和电流，进而获得功率值，对功率值进行处理，从而实现对畸变信号条件下的电能计量。本专利技术的有益效果为：两路标准正弦信号分别输入到整形电路的整形信号输入端和乘法型D/A转换器的输入端，一路标准正弦信号经过整形电路输出与标准正弦信号同频的方波信号，然后将方波信号加至锁相环电路的输入端，锁相环电路输出端作为分频器电路输入端的时钟控制信号，分频器电路的输出作为ROM存储器的地址发生器加至ROM存储器，从而实现锁相环电路控制ROM存储器发出与标准正弦信号同频同步的数字信号cosωt，另一路标准正弦信号与数字信号cosωt在乘法型D/A转换器中实现模拟数字混合乘法运算，然后将运算结果传给ARM控制器，ARM控制器控制DSP接收ARM控制器的控制，用于对畸变信号的小波分析和重构运算，根据具体情况把畸变电网信号分解为不同的频带进行电能 的合理准确计量，采用该系统实现电能的计量准确性强。1.本专利技术可以在畸变信号条件下完成负载合理准确的电能计量，结构简单、硬件资源少。2.本专利技术在电路设计上，变换后的信号输入到模拟信号发生器完成畸变信号的合成，并利用小波分频带测量方法完成畸变信号的分离。3.本专利技术采用了基于小波分频带和模拟信号发生器测量算法，可以实现谐波、间谐波、连续频谱和冲击性干扰条件下的电能合理准确计量。针对畸变信号条件下的电能计量的特点而设计的。4.本专利技术的电能计量实验仪，采用基于模拟信号发生器与小波分频带测量。被分析的畸变信号由模拟信号发生器合成畸变信号，将得到的畸变信号通过数据采集模块转换为数字信号，通过小波分频带测量得到不同层的小波系数，利用电能计量的新方法就可以完成对电能的计量分析。仪器的实时性好、精度高、构成体积小、重量轻、结构简单，满足了畸变信号条件电能计量的实时高精度计量的需要。附图说明图1为具体实施方式一所述的一种电能计量系统的原理示意图；图2为具体实施方式三所述的锁相环与分频器组成的信号同步电路；图3为模拟信号发生器的电路图；图4为具体实施方式四所述的乘法型D/A转换器的电路图；图5为数据采集模块电路的电路图；图6为触摸屏控制器的电路图。具体实施方式具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种电能计量方法，它是基于一种电能计量系统实现的，一种电能计量系统包括壳体、控制面板、输入端子、输出端子、供电电源、触摸屏控制器、模拟信号发生器1、数据采集模块2和主控单元3，供电电源、触摸屏控制器、模拟信号发生器1、数据采集模块2和主控单元3均安装在壳体内，控制面板、输入端子和输出端子均在壳体的上表面，模拟信号发生器1包括整形电路1-1、锁相环电路1-2、分频器电路1-3、ROM存储器1-4和乘法型D/A转换器1-5，主控单元3包括ARM控制器3-1、DSP3-2和通信接口3-3，控制面板连接触摸屏控制器的驱动信号输入端，ARM控制器3-1的控制信号输出端连接触摸屏控制器的控制信号输入端，供电电源用于为整个系统供电，一路标准正弦信号通过输入端子作为整形电路1-1的整形信号输入端，另一路标准正弦信号通过输入端子作为乘法型D/A转换器1-5的转换信号输入端，整形电路1-1的整形信号输出端连接锁相环电路1-2的整形信号输入端，锁相环电路1-2的锁存信号输出端连接分频器电路1-3的锁存信号输入端，分频器电路1-3的分频信号输出端连接ROM存储器1-4的分频信号输入端，ROM存储器1-4的缓存信号输出端连接乘法型D/A转换器1-5的缓存信号输入端，ROM存储器1-4，用于输出与一路标准正弦信号同频同步的数字信号，乘法型D/A转换器1-5，用于同时接收与一路标准正弦信号同频同步的数字信号和另一路标准正弦信号，对两个信号进行模拟数字混合乘法运算，合成畸变信号，乘法型D/A转换器1-5的转换信号输出端连接数据采集模块2的转换信号输入端，数据采集模块2的采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能计量方法，它是基于一种电能计量系统实现的，一种电能计量系统包括壳体、控制面板、输入端子、输出端子、供电电源、触摸屏控制器、模拟信号发生器(1)、数据采集模块(2)和主控单元(3)，供电电源、触摸屏控制器、模拟信号发生器(1)、数据采集模块(2)和主控单元(3)均安装在壳体内，控制面板、输入端子和输出端子均在壳体的上表面，模拟信号发生器(1)包括整形电路(1‑1)、锁相环电路(1‑2)、分频器电路(1‑3)、ROM存储器(1‑4)和乘法型D/A转换器(1‑5)，主控单元(3)包括ARM控制器(3‑1)、DSP(3‑2)和通信接口(3‑3)，控制面板连接触摸屏控制器的驱动信号输入端，ARM控制器(3‑1)的控制信号输出端连接触摸屏控制器的控制信号输入端，供电电源用于为整个系统供电，一路标准正弦信号通过输入端子作为整形电路(1‑1)的整形信号输入端，另一路标准正弦信号通过输入端子作为乘法型D/A转换器(1‑5)的转换信号输入端，整形电路(1‑1)的整形信号输出端连接锁相环电路(1‑2)的整形信号输入端，锁相环电路(1‑2)的锁存信号输出端连接分频器电路(1‑3)的锁存信号输入端，分频器电路(1‑3)的分频信号输出端连接ROM存储器(1‑4)的分频信号输入端，ROM存储器(1‑4)的缓存信号输出端连接乘法型D/A转换器(1‑5)的缓存信号输入端，ROM存储器(1‑4)，用于输出与一路标准正弦信号同频同步的数字信号，乘法型D/A转换器(1‑5)，用于同时接收与一路标准正弦信号同频同步的数字信号和另一路标准正弦信号，对两个信号进行模拟数字混合乘法运算，合成畸变信号，乘法型D/A转换器(1‑5)的转换信号输出端连接数据采集模块(2)的转换信号输入端，数据采集模块(2)的采集信号输出端连接ARM控制器(3‑1)的采集信号输入端，ARM控制器(3‑1)的控制信号输出端连接DSP(3‑2)的控制信号输入端，DSP(3‑2)的控制信号输出端连接通信接口(3‑3)的控制信号输入端，DSP(3‑2)，用于接收ARM控制器(3‑1)的控制信号并读取数据进行小波分解、重构和功率值计算的数据处理，实现对畸变信号条件下的电能计量；通信接口(3‑3)的通信信号输出端通过输出端子连接上位机，通信接口(3‑3)，用于将得到的电能传给上位机；其特征在于，一种电能计量方法，它包括以下步骤：步骤一、将一路标准正弦信号输入给整形电路(1‑1)，经过整形电路(1‑1)的整形输出与一路标准正弦信号同频的方波信号，然后将方波信号发送给锁相环电路(1‑2)，经过锁相环电路(1‑2)的信号锁存将信号作为分频器电路(1‑3)的时钟控制信号，经过分频器电路(1‑3)输出的信号再传送给ROM存储器(1‑4)的地址输入端，因此，实现了锁相环电路(1‑2)控制ROM存储器(1‑4)输出与所述的一路标准正弦信号同频同步的数字信号，步骤二、将步骤中获得的数字信号和接收到的另一路标准正弦信号传送给乘法型D/A转换器(1‑5)，由乘法型D/A转换器(1‑5)实现模拟数字混合乘法运算，完成畸变信号的合成，步骤三、采用数据采集模块(2)将采集到的畸变信号转换为数字信号，然后传送给ARM控制器(3‑1)，由ARM控制器(3‑1)控制DSP(3‑2)对接收到的合成的畸变信号进行小波分解与重构获得畸变电压和电流，进而获得功率值，对功率值进行处理，从而实现对畸变信号条件下的电能计量。...

【技术特征摘要】
1.一种电能计量方法，它是基于一种电能计量系统实现的，一种电能计量系统包括壳体、控制面板、输入端子、输出端子、供电电源、触摸屏控制器、模拟信号发生器(1)、数据采集模块(2)和主控单元(3)，供电电源、触摸屏控制器、模拟信号发生器(1)、数据采集模块(2)和主控单元(3)均安装在壳体内，控制面板、输入端子和输出端子均在壳体的上表面，模拟信号发生器(1)包括整形电路(1-1)、锁相环电路(1-2)、分频器电路(1-3)、ROM存储器(1-4)和乘法型D/A转换器(1-5)，主控单元(3)包括ARM控制器(3-1)、DSP(3-2)和通信接口(3-3)，控制面板连接触摸屏控制器的驱动信号输入端，ARM控制器(3-1)的控制信号输出端连接触摸屏控制器的控制信号输入端，供电电源用于为整个系统供电，一路标准正弦信号通过输入端子作为整形电路(1-1)的整形信号输入端，另一路标准正弦信号通过输入端子作为乘法型D/A转换器(1-5)的转换信号输入端，整形电路(1-1)的整形信号输出端连接锁相环电路(1-2)的整形信号输入端，锁相环电路(1-2)的锁存信号输出端连接分频器电路(1-3)的锁存信号输入端，分频器电路(1-3)的分频信号输出端连接ROM存储器(1-4)的分频信号输入端，ROM存储器(1-4)的缓存信号输出端连接乘法型D/A转换器(1-5)的缓存信号输入端，ROM存储器(1-4)，用于输出与一路标准正弦信号同频同步的数字信号，乘法型D/A转换器(1-5)，用于同时接收与一路标准正弦信号同频同步的数字信号和另一路标准正弦信号，对两个信号进行模拟数字混合乘法运算，合成畸变信号，乘法型D/A转换器(1-5)的转换信号输出端连接数据采集模块(2)的转换信号输入端，数据采集模块(2)的采集信号输出端连接ARM控制器(3-1)的采集信号输入端，ARM控制器(3-1)的控制信号输出端连接DSP(3-2)的控制信号输入端，DSP(3-2)的控制信号输出端连接通信接口(3-3)的控制信号输入端，DSP(3-2)，用于接收ARM控制器(3-1)的控制信号并读取数据进行小波分解、重构和功率值计算的数据处理，实现对畸变信号条件下的电能计量；通信接口(3-3)的通信信号输出端通过输出端子连接上位机，通信接口(3-3)，用于将得到的电能传给上位机；其特征在于，一种电能计量方法，它包括以下步骤：步骤一、将一路标准正弦信号输入给整形电路(1-1)，经过整形电路(1-1)的整形输出与一路标准正弦信号同频的方波信号，然后将方波信号发送给锁相环电路(1-2)，经过锁相环电路(1-2)的信号锁存将信号作为分频器电路(1-3)的时钟控制信号，经过分频器电路(1-3)输出的信号再传送给ROM存储器(1-4)的地址输入端，因此，实现了锁相环电路(1-2)控制ROM存储器(1-4)输出与所述的一路标准正弦信号同频同步的数字信号，步骤二、将步骤中获得的数字信号和接收到的另一路标准正弦信号传送给乘法型D/A转换器(1-5)，由乘法型D/A转换器(1-5)实现模拟数字混合乘法运算，完成畸变信号的合成，步骤三、采用数据采集模块(2)将采集到的畸变信号转换为数字信号，然后传送给ARM控制器(3-1)，由ARM控制器(3-1)控制DSP(3-2)对接收到的合成的畸变信号进行小波分解与重构获得畸变电压和电流，进而获得功率值，对功率值进行处理，从而实现对畸变信号条件下的电能计量。2.根据权利要求1所述的一种电能计量方法，其特征在于，锁相环电路(1-2)包括型号为CD4046的CMOS锁相环集成芯片(A1)、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1和电容C2，分频器电路(1-3)包括一号型号为74HC193的同步可逆计数器(A2)、二号型号为74HC193的同步可逆计数器(A3)和三号型号为74H...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓冰，姜世超，王保军，姜军，李军，
申请(专利权)人：国网黑龙江省电力有限公司佳木斯供电公司，哈尔滨理工大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23