一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法技术

本发明专利技术公开了一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法，包括以下步骤，步骤一，建立直流滤波器差分方程；步骤二，根据滤波器原理及差分方程推导出滤波算法；步骤三，采用单片机进行数字化处理，根据采样定理对所需要采集的交流模拟量进行等间隔采样，从而获得一个离散信号序列；步骤四，在单片机的AD中断中部署交流采样及信号处理、滤波算法，当采集的数据量累积到一定数量时，程序前端会根据累积的缓存数据进行周期任务或秒任务计算，计算电压和电流的有效值、电网频率、功率参数及相关电气参数；在测量前完成对交采得到的每相的电压、电流进行残余直流滤波，以消除直流分量对测量的影响，实现AD中断计量。

【技术实现步骤摘要】
一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法
本专利技术涉及配电网自动化系统领域，涉及一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法。
技术介绍
随着科学技术的发展，伴随着配电网自动化技术的不断革新，不论是从硬件设计还是从算法创新，多种多样的配电终端设备都处在不断地更新换代中。近几年，随着国家电网智能化水平的不断提升，人们对配电设备的要求越来越高，除了硬件上的不断完善，配电设备在数据采集及控制算法上的创新与优化也越来越受到人们的重视。在智能电表及配电终端领域，馈线终端(FeederTerminalUnit，FTU)作为一种集采集、监测和控制于一体的配电自动化设备，被广泛地应用于配电网自动化系统的升级和改造中来。数据采集作为FTU的一项基本功能，其采集的精度将直接影响到配电网参数的测量，甚至影响FTU对配电线路上相关设备的控制。因此，提高数据采集的精度显得尤为重要。目前，针对馈电线路上三相交流电的数据采集，一般的做法是利用交流采样技术将电网二次侧的电压和电流经高精度的PT或CT变换成小电流，再通过FTU中的采样电路进行AD采样并数字化，然后通过MCU进行数字化处理。这种交流采样方法是按照一定的采样频率对施加于电网二次侧的电压和电流的瞬时值进行采样，具有实时性好、方便处理的优点。但是这种数据采集方式要求采样电路有很高的稳定性，并且要求互感器有较高的精度，在不同的采集环境下或在有外界电磁干扰的情况下，都有可能会对采集的数据造成影响，使采样数据中引入误差，从而影响对配电网参数的测量精度或影响FTU对馈电线路上相关设备的控制判断等。残余直流分量作为一种在交采前端由传感器或板级电路引入的采样误差，其对数据采集精度的影响不容忽视，需要采取一定的手段将其滤除。而且在实际应用中，残余直流不是一成不变的，而是随着数据的采集而不断变化的。在进行数字化信号处理时，信号中的直流分量通常需要去除。在配电网自动化应用中，FTU在进行数据采集时，第一步是采集经过PT或CT转换而来的小电流，经采样电路进入单片机。但是，在交采的前端会因为传感器、采样电路或外界电磁干扰等因素的存在，引入残余直流分量，使交采数据存在误差。由于采用模拟电路去除直流分量则比较复杂，目前，通常的做法是在交采后端也即单片机中通过算法进行数字化滤波，去除直流分量。常规去直流的方法是对单片机采集到的数字量进行累加，然后将累加值进行移位操作即可获得直流分量，如累加8192个瞬时值数据点，则直流分量可由累加总和右移13位得到。但是根据该算法原理便可看出该方法所得到的直流分量为常数，而且需要有足够的采样点进行计算得到。并且在实际配电网应用中，每个瞬时采样点对应的直流分量并不一致，如果按照一个常数去滤除会引入新的误差。现有的方法无法解决上述问题，因此，需要发展一种自适应的滤波算法，能够根据当前采样值进行计算，得到当前值对应的直流分量并滤除，提高采样精度，同时，发展和实现配电终端的软件计量方法也急需解决。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，克服现有技术的不足，提出一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法，通过FTU内置单片机的滤波算法根据采集到的电压、电流瞬时值实现自适应的滤除残余直流分量，使交采得到的电压、电流值更加准确，确保配电网参数的测量有更高的精度，同时减少硬件设备的投资、省略实际的滤波电路，能够实现馈线终端的软件计量，充分发挥计算机算法具有的计算高精度的优点。本专利技术方法通过FTU内置单片机的滤波算法可根据单片机采集到的已量化的瞬时值实现自适应的数字化滤波，消除在电网信号采集中可能出现的直流分量干扰，为测量电网参数之前提供一个准确的电压、电流瞬时值，从而提升测量精度。该方法以直流滤波器为基础，采用差分方程计算每个瞬时采样点所对应的直流分量，然后进行数字化滤波，通过选择不同的滤波器系数实现在不同情况下对不同数据的残余直流滤波，实现馈线终端的软件计量。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法，包括以下步骤，步骤一，建立直流滤波器差分方程；步骤二，根据滤波器原理及差分方程推导出滤波算法；步骤三，采用单片机进行数字化处理，根据采样定理对所需要采集的交流模拟量进行等间隔采样，从而获得一个离散信号序列；步骤四，在单片机的AD中断中部署交流采样及信号处理、滤波算法，当采集的数据量累积到一定数量时，程序前端会根据累积的缓存数据进行周期任务或秒任务计算，计算电压和电流的有效值、电网频率、功率参数及相关电气参数；在测量前完成对交采得到的每相的电压、电流进行残余直流滤波，以消除直流分量对测量的影响，实现AD中断计量。步骤一中建立直流滤波器差分方程为，y[n]＝(x[n]-y[n-1])×K+y[n-1]，K＝1/2m其中，y[n]为当前采样点对应的直流分量输出，y[n-1]为上一采样点对应的直流分量输出，x[n]为当前瞬时采样值输入，K为滤波器系数，m值则根据实际情况进行选择。m值越大，K值越小，直流分量收敛越慢，但是波动较小，稳定性较高；m值越小，K值越大，直流分量收敛的越快，但是波动比较大，稳定性较差。步骤二中根据滤波器原理及差分方程推导出滤波算法为，yn＝((xn-yn-1)＞＞m+yn-1；xn＝xn-yn；其中，m为滤波器系数中的指数值，根据实际应用选择合适的m值。yn和yn-1分别代表当前和上一次计算得到的直流分量，xn为本次采集瞬时值。步骤四中AD中断计量处理过程为，读取三相电压值和三相电流值，对每一相进行残余直流滤波，电压值、电流值数据量累积，周期任务或秒任务计算。采集的数据量累积到一定数量，该数量一般为1个工频周期或1秒对应的数据量。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法，能够根据瞬时采样值自适应地进行直流滤波，消除残余直流对交采精度的影响，使交采得到的电压、电流值更加准确，提高FTU对配电网参数的测量精度，确保FTU对配电网线路上相关设备控制的准确度，减少硬件设备的投资、省略实际的滤波电路，能够实现馈线终端的软件计量，充分发挥计算机算法具有的计算高精度的优点。附图说明图1为本专利技术AD中断计量流程图。图2为含有直流分量的滤波之前波形。图3为本专利技术K＝1/214时直流滤波直流分量收敛波形。图4为本专利技术K＝1/214时直流滤波后波形。图5为本专利技术K＝1/212时直流滤波直流分量收敛波形。图6为本专利技术K＝1/212时直流滤波后波形。图7为本专利技术K＝1/28时直流滤波直流分量收敛波形。图8为本专利技术K＝1/28时直流滤波后波形。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，以具体阐述本专利技术的技术方案。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法，包括以下步骤，步骤一，建立直流滤波器差分方程，建立直流滤波器差分方程为，y[n]＝(x[n]-y[n-1])×K+y[n-1]，K＝1/2m其中，y[n]为当前采样点对应的直流分量输出，y[n-1]为上一采样点对应的直流分量输出，x[n]为当前瞬时采样值输入，K为滤波器系数，m值则根据实际情况进行选择。m值越大，K值越小，直流分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一，建立直流滤波器差分方程；步骤二，根据滤波器原理及差分方程推导出滤波算法；步骤三，采用单片机进行数字化处理，根据采样定理对所需要采集的交流模拟量进行等间隔采样，从而获得一个离散信号序列；步骤四，在单片机的AD中断中部署交流采样及信号处理、滤波算法，当采集的数据量累积到一定数量时，程序前端会根据累积的缓存数据进行周期任务或秒任务计算，计算电压和电流的有效值、电网频率、功率参数及相关电气参数；在测量前完成对交采得到的每相的电压、电流进行残余直流滤波，以消除直流分量对测量的影响，实现AD中断计量。

【技术特征摘要】
1.一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤一，建立直流滤波器差分方程；步骤二，根据滤波器原理及差分方程推导出滤波算法；步骤三，采用单片机进行数字化处理，根据采样定理对所需要采集的交流模拟量进行等间隔采样，从而获得一个离散信号序列；步骤四，在单片机的AD中断中部署交流采样及信号处理、滤波算法，当采集的数据量累积到一定数量时，程序前端会根据累积的缓存数据进行周期任务或秒任务计算，计算电压和电流的有效值、电网频率、功率参数及相关电气参数；在测量前完成对交采得到的每相的电压、电流进行残余直流滤波，以消除直流分量对测量的影响，实现AD中断计量。2.根据权利要求1所述的一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法，其特征在于：步骤一中建立直流滤波器差分方程为，y[n]＝(x[n]-y[n-1])×K+y[n-1]，K＝1/2m其中，y[n]为当前采样点对应的直流分量输出，y[n-1]为上一采样点对应的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾繁忆，王建华，范建华，赵锋，徐剑英，张亚南，董永波，
申请(专利权)人：青岛鼎信通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37