虚拟关口表平台及构建方法技术

本发明专利技术公开一种虚拟关口表平台，基于MATLAB平台通过MEX文件调用Visual Studio平台的C语言进行模拟实现的，包括MATLAB平台建立层、MEX文件调用层和Visual Studio平台建立层。本发明专利技术专利采用MATLAB与C语言混合编程技术，通过MEX文件结合MATLAB和Visual Studio平台的优势，构建虚拟平台；MATLAB的优势在数据显示和大量数据处理，而C语言的优势在于核心算法运行速率高，从能较好实现实时数据分析。核心电能计量算法源自成熟关口表平台，这能使虚拟关口表能更逼近实际产品；现场问题分析和调试，若采用该平台作为分析工具，可以很好解决现场的问题；同时能够借助该平台，利用计算机硬件大容量存储的优势，对现场长时间监控，从而捕捉低概率时间，更好的发现系统软件或硬件问题，从而改善和提升产品。

Virtual gateway table platform and its construction method

【技术实现步骤摘要】
虚拟关口表平台及构建方法
本专利技术涉及电网电能计量
，尤其涉及一种虚拟关口表平台及构建方法。
技术介绍
关口表主要用于大型发电厂、区域性电网、光伏、风电、水电及电气化铁路等负载频繁变化的计量点，这些场合在运行过程中表现出功率冲击、三相不平衡、非线性、随机等复杂特性。然而，关口表生产校验环境一般是在实验室正弦理想条件下进行的，校准时国内关口表完全能达到国外关口表同级精度，但在现场复杂条件下，国内关口表长期运行情况下与国外关口表电量计量会出现偏差且相对偏少的情况，这种电量偏少的情况属于小概率事件，但这对于大型发电厂客户来说这是绝对不允许的，一般情况下，客户都会偏向认为国内关口表有问题。这种情况下，我们就需要通过有效手段分析问题，从而给客户一个合理解释，解决问题，并改善用户体验。另一方面，关口表平台电能计量算法都采用DSP处理算法，且实现与DSP平台上，整个平台比一般电能表更复杂，所以在培养新人的过程中，难度要大很多。正是为解决上述问题，本专利技术专利提出虚拟关口表平台，该平台基于PC机，可以进行实时数据采集、分析、显示，大量数据存储，电能计量算法涉及、分析，进一步的实现现场故障调试与诊断，从而提升关口表产品性能，改善客户体验；该平台还可用于新人培养和演示，通过虚拟平台熟悉电能计量DSP处理过程，提升工作效率。现有技术，专利公示号为201711138389.6的“虚拟电能表及虚拟电能表的参数配置方法”，实现了虚拟电能表功能，但是该虚拟电能表无核心电能计量算法，只有电能表计管理部分，从而无法实现本专利技术专利相关功能。专利公示号为201010109432.8的“一种电能计量仿真系统构成方法及其装置”，实现了完善的电能计量仿真平台，但该技术的不足是没有教好解决核心电能计量算法实时运算的功能，实践证明MATLAB平台与C语言相比，运行速率比C语言低数十倍，所以这回导致无法实现高速率采样时，实时数据处理，进一步的难以实现现场数据实时分析和故障诊断功能。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的缺点，提供了一种虚拟关口表平台及构建方法。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：一种虚拟关口表平台，基于MATLAB平台通过MEX文件调用VisualStudio平台的C语言进行模拟实现的，包括MATLAB平台建立层、MEX文件调用层和VisualStudio平台建立层；所述MATLAB平台建立层用于模拟并建立数据采集系统和数据显示系统，模拟的数据采集系统包括调理电路及AD采样模块、实时采样数据模块和噪声模块，模拟的显示系统包括电参量输出模块，实时采样数据模块用于采集实时电压数据和电流数据，噪声模块连接调理电路及AD采样模块，调理电路及AD采样模块用于采集各种相关参数以及噪声模块中产生的模拟误差数据；所述电参量输出模块用于显示并保存电能计量核心模块实时处理后的电参量数据；所述MEX文件调用层用于模拟并建立MATLAB平台建立层和VisualStudio平台建立层的连接，将MATLAB平台建立层和VisualStudio平台建立层进行关联；所述VisualStudio平台建立层用于模拟并建立数据处理系统，包括电能计量核心模块，所述电能计量核心模块用于实时计算相关参数以及采集到的实时电压数据和电流数据，得到相关电参量数据结果，并将得到的电参量数据结果通过MEX文件调用层传输至电参量输出模块中。作为一种可实施方式，所述MATLAB平台建立层还包括信号源标准模型库模块，信号源标准模型库模块中包括电压信号标准模型、电流信号标准模型和谐波标准模型，通过电压信号标准模块、电流信号标准模型和谐波标准模型产生标准电压数据U(t)和标准电流数据I(t)。作为一种可实施方式，调理电路及AD采样模块中采集到的相关参数包括电流互感器变比CT、采样电阻R、AD基准电压VREF和AD采样频率fs，调理电路及AD采样模块将AD基准电压VREF和AD采样频率fs转化为电压数字信号uAD(n)、电流数字信号iAD(n)，转化过程如下：其中，ADbits为AD转换位数；fs为AD采样频率；PT表示参比电压；其中，CT为电流互感器变比；R为采样电阻。作为一种可实施方式，信号源标准模型库模块和噪声模块分别连接调理电路及AD采样模块，实时采样数据模块连接电能计量核心模块，电能计量核心模块连接电参量输出模块。作为一种可实施方式，所述MATLAB平台建立层还包括校表模块，校表模块连接调理电路及AD采样模块并对调整电路及AD采样模块进行调整与校正。作为一种可实施方式，所述校表模块的校正方式包括比值校正和相位校正，基于比值校正和相位校正的结果对调整电路及AD采样模块，比值校正和相位校正具体表示如下：作为一种可实施方式，所述实时采样数据模块包括USBCDC虚拟串口和前端采集模块，所述前端采集模块用于采集实时电压数据和电流数据，所述USBCDC虚拟串口将采集到的实时电压数据和电流数据传输至电能计量核心模块中。作为一种可实施方式，所述噪声模块用于模拟关口表产生的噪声，所述噪声模块中的模拟误差数据包括AD基准电压VREF、AD采样频率fs、数字信号uAD(n)、数字信号iAD(n)，所述噪声模块中设有AD基准电压VREF噪声模型和AD采样频率fs噪声模型、数字信号uAD(n)噪声模型、数字信号iAD(n)噪声模型，在此，噪声模型包括均匀噪声模型和高斯造型模型。一种虚拟关口表平台构建方法，包括以下步骤：基于MATLAB平台模拟并建立数据采集系统和数据显示系统，模拟的数据采集系统包括调理电路及AD采样模块、实时采样数据模块和噪声模块，模拟的显示系统包括电参量输出模块，实时采样数据模块用于采集实时电压数据和电流数据，噪声模块连接调理电路及AD采样模块，调理电路及AD采样模块用于采集各种相关参数以及噪声模块中产生的模拟误差数据；所述电参量输出模块用于显示并保存电能计量核心模块实时处理后的电参量数据；基于MEX文件模拟并建立MATLAB平台建立层和VisualStudio平台建立层的连接，将MATLAB平台建立层和VisualStudio平台建立层进行关联；基于VisualStudio平台模拟并建立数据处理系统，包括电能计量核心模块，所述电能计量核心模块用于实时计算相关参数以及采集到的实时电压数据和电流数据，得到相关电参量数据结果，并将得到的电参量数据结果通过MEX文件调用层传输至电参量输出模块中。本专利技术由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：(1)本专利技术专利采用MATLAB与C语言混合编程技术，通过MEX文件结合MATLAB和VisualStudio平台的优势，构建虚拟平台；MATLAB的优势在数据显示和大量数据处理，而C语言的优势在于核心算法运行速率高，从能较好实现实时数据分析。(2)核心电能计量算法源自成熟关口表平台，这能使虚拟关口表能更逼近实际产品；(3)现场问题分析和调试，若采用该平台作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟关口表平台，基于MATLAB平台通过MEX文件调用Visual Studio平台的C语言进行模拟实现的，其特征在于，包括MATLAB平台建立层、MEX文件调用层和Visual Studio平台建立层；/n所述MATLAB平台建立层用于模拟并建立数据采集系统和数据显示系统，模拟的数据采集系统包括调理电路及AD采样模块、实时采样数据模块和噪声模块，模拟的显示系统包括电参量输出模块，实时采样数据模块用于采集实时电压数据和电流数据，噪声模块连接调理电路及AD采样模块，调理电路及AD采样模块用于采集各种相关参数以及噪声模块中产生的模拟误差数据；所述电参量输出模块用于显示并保存电能计量核心模块实时处理后的电参量数据；/n所述MEX文件调用层用于模拟并建立MATLAB平台建立层和Visual Studio平台建立层的连接，将MATLAB平台建立层和Visual Studio平台建立层进行关联；/n所述Visual Studio平台建立层用于模拟并建立数据处理系统，包括电能计量核心模块，所述电能计量核心模块用于实时计算相关参数以及采集到的实时电压数据和电流数据，得到相关电参量数据结果，并将得到的电参量数据结果通过MEX文件调用层传输至电参量输出模块中。/n...

【技术特征摘要】
1.一种虚拟关口表平台，基于MATLAB平台通过MEX文件调用VisualStudio平台的C语言进行模拟实现的，其特征在于，包括MATLAB平台建立层、MEX文件调用层和VisualStudio平台建立层；
所述MATLAB平台建立层用于模拟并建立数据采集系统和数据显示系统，模拟的数据采集系统包括调理电路及AD采样模块、实时采样数据模块和噪声模块，模拟的显示系统包括电参量输出模块，实时采样数据模块用于采集实时电压数据和电流数据，噪声模块连接调理电路及AD采样模块，调理电路及AD采样模块用于采集各种相关参数以及噪声模块中产生的模拟误差数据；所述电参量输出模块用于显示并保存电能计量核心模块实时处理后的电参量数据；
所述MEX文件调用层用于模拟并建立MATLAB平台建立层和VisualStudio平台建立层的连接，将MATLAB平台建立层和VisualStudio平台建立层进行关联；
所述VisualStudio平台建立层用于模拟并建立数据处理系统，包括电能计量核心模块，所述电能计量核心模块用于实时计算相关参数以及采集到的实时电压数据和电流数据，得到相关电参量数据结果，并将得到的电参量数据结果通过MEX文件调用层传输至电参量输出模块中。


2.根据权利要求1所述的虚拟关口表平台，其特征在于，所述MATLAB平台建立层还包括信号源标准模型库模块，信号源标准模型库模块中包括电压信号标准模型、电流信号标准模型和谐波标准模型，通过电压信号标准模块、电流信号标准模型和谐波标准模型产生标准电压数据U(t)和标准电流数据I(t)。


3.根据权利要求2所述的虚拟关口表平台，其特征在于，调理电路及AD采样模块中采集到的相关参数包括电流互感器变比CT、采样电阻R、AD基准电压VREF和AD采样频率fs，调理电路及AD采样模块将AD基准电压VREF和AD采样频率fs转化为电压数字信号uAD(n)、电流数字信号iAD(n)，转化过程如下：

其中，ADbits为AD转换位数；fs为AD采样频率；

PT表示参比电压；

其中，CT为电流互感器变比；R为采样电阻。


4.根据权利要求2所述的虚拟关口表平台，其特征在于，信号源标准模型库模块和噪声模块分别连接调理电路及AD采样模块，实时采样数据模块连接电能计量核心模块，电能计...

【专利技术属性】
技术研发人员：周杰文，姚青，周敏，杨鹏，
申请(专利权)人：杭州海兴电力科技股份有限公司，宁波恒力达科技有限公司，南京海兴电网技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33