一种钳形电流表在线实时自校准的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种钳形电流表在线实时自校准系统及方法，所述系统包括钳形电流表测量子系统、信号采集子系统及MCU软件算法子系统；所述钳形电流表测量子系统包括钳形互感器，所述钳形电流表测量子系统用于生成标准电流校准信号、采样标准电流校准信号及采样用户负载电流信号，然后将生成的标准电流校准信号，以及经过所述钳形互感器的标准电流校准信号和用户负载电流信号混合而成的实际混合电流信号分别输出至所述采集子系统；所述信号采集子系统用于对输入的各种电流信号进行A/D采集，然后将采样的A/D数据输出至所述MCU软件算法子系统；所述MCU软件算法子系统用于对获取的所述A/D数据运行自校准算法进行计算，从而进行实时自校准。

A system and method of on-line real-time self calibration of clamp ammeter

【技术实现步骤摘要】
一种钳形电流表在线实时自校准的系统和方法
本专利技术属于电流表自校准
，具体涉及一种钳形电流表在线实时自校准的系统和方法。
技术介绍
钳型电流表是一种用于测量正在运行的电气线路的电流大小的仪表，可在不断电的情况下利用电磁感应原理测量电流。CN2125144U号中国技术的说明书附图1中公开了钳形电流表的基本原理：通过绕在铁芯上的磁感应线圈将被测导线的交流信号转化为交流电压信号，经过信号调理电流进行调理、放大后送至A/D芯片进行采样，CPU读取A/D采样结果进行计算并显示测试结果。采用该结构的钳形电流表存在精度不高的问题，测量误差一般都在0.2％以上，且该误差是经过制造厂商经过校准后的精度。由于钳形电流表在实际的应用场合中受现场环境、自身老化、钳口生锈或异物导等导致其测量误差变大，进而导致更大的电能计量误差，在此情况下，需要使用钳形电流表自校准的技术对上述情况进行误差校准。如CN1920580号中国专利技术专利中公开过一种静态的、在测试前进行钳形电流表自校准的方法，通过采用校准线圈，与辅助电路结合，对钳形电流表进行自校准。上述改进在一定程度上优化了钳形电流表的测量误差，但仍未根本解决问题：仅可校准优化当时或校准后的一段时间的误差，但在现场的长期使用中，存在受现场环境、自身老化、钳口生锈或异物导等导致其测量误差变大；现场操作人员的操作(如钳形电流表钳口与被测线的夹取位置变化)导致其误差变大或不一致等问题；针对测量过程的工况动态变化(如钳形电流表钳口与被测线的相对位置变化)无法进行校准，因此无法保证钳形电流表的计量误差精度、一致性。综上所述，鉴于钳形电流表作为一种基础的、广泛使用的电流测量方法及工具，专利技术一种钳形电流表在线、实时自校准的方法、系统，是市场急需的，可以极大提高钳形电流表现场电流计量的精度、一致性，进而可以极大现场电能表误差计量的的误差精度、一致性。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种针对钳形电流表的在线实时自校准方法和系统，提高钳形电流表计量的精度、一致性，提高钳形电流表的便捷性，保证不同测量工况、不同测量人员的测试结果一致性。为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种钳形电流表在线实时自校准系统，包括钳形电流表测量子系统、信号采集子系统及MCU软件算法子系统；所述钳形电流表测量子系统包括钳形互感器，所述钳形电流表测量子系统用于生成标准电流校准信号、采样标准电流校准信号及采样用户负载电流信号，然后将生成的标准电流校准信号，以及经过所述钳形互感器的标准电流校准信号和用户负载电流信号混合而成的实际混合电流信号分别输出至所述采集子系统；所述信号采集子系统用于对输入的各种电流信号进行A/D采集，然后将采样的A/D数据输出至所述MCU软件算法子系统；所述MCU软件算法子系统用于对获取的所述A/D数据运行自校准算法进行计算，从而进行实时自校准。作为优选，所述信号采集子系统在对输入的各种电流信号进行A/D采集之前，还对输入的各种电流信号进行I/V转换、噪声过滤及增益放大处理，所述A/D采集是对处理后的信号进行的A/D采集。作为优选，所述MCU软件算法子系统包括微处理器(如MCU、DSP)，运行在微处理上的在线实时自校准软件及算法，所述MCU软件算法子系统对获取的A/D数据运行自校准算法进行计算，从而进行实时自校准。作为优选，所述信号采集子系统包括信号调理电路模块及A/D采样电路模块，所述信号调理电路模块用于对输入的各种电流信号进行I/V转换、噪声过滤及增益放大处理，以及将处理后的信号发送至所述A/D采样电路模块，所述A/D采样电路模块用于对输入的信号进行A/D采集，然后将采样的A/D数据输出至所述MCU软件算法子系统。作为优选，所述钳形电流表测量子系统包括所述钳形电流表、标准电流校准信号发生电路；所述钳形电流表包括所述钳形互感器、校准线圈及检测线圈；所述标准电流校准信号发生电路用于生成标准电流校准信号，所述标准电流校准信号流过校准线圈传输至所述信号采集子系统，并同时通过所述钳形互感器使得检测线圈产生另一路标准电流校准信号，所述钳形电流表用于接收检测线圈输出的标准电流校准信号和采样用户负载电流信号，生成所述实际混合电流信号，以及将所述实际混合电流信号输出至所述信号采集子系统。作为优选，所述输入输出子系统包括液晶显示屏、按键等输入输出设备，处理按键等输入设备输入并将结果显示在液晶显示屏上。本专利技术还提供一种上述的钳形电流表在线实时自校准系统的自校准方法，其包括以下步骤：S1、所述钳形电流表测量子系统实时采集用户负载电流信号；S2、检测所述钳形电流表测量工况是否变化，如检测结果为是，则执行S3，如检测结果为否，则循环执行S1；检测所述钳形电流表测量工况是否变化的方式可以是：通过钳形电流表自带的钳形电流表集成传感器来识别钳口是否发生开合变化；S3、钳形电流表在线实时自校准系统运作，校准完成后循环执行S1。所述S3所述的自校准系统的运作，包括以下步骤：S10、所述钳形电流表测量子系统生成标准电流校准信号及采样用户负载电流信号，然后将未经所述钳形互感器的所述标准电流校准信号和由所述钳形互感器输出的标准电流校准信号和用户负载电流信号混合而成的实际混合电流信号分别输出到所述信号采集子系统；S20、所述信号采集子系统对输入的所述标准电流校准信号和实际混合电流信号进行A/D采集，然后将采样的A/D数据输出至所述MCU软件算法子系统；S30、所述MCU软件算法子系统用于对获取的所述A/D数据运行自校准算法进行计算，从而进行实时自校准。所述S30所述自校准算法包含如下步骤：S100：设标准电流校准信号为X1，频率为f1，有效值为RX1；设用户负载电流信号为X2，频率为f2；设实际混合电流信号为X3，S300：利用互相关函数对信号X1和X3进行互相关运算，其理论值有效值RZ1为RX1/2；S400：设采样频率为fs,则采样间隔为ΔT＝1/fs，所述信号采集子系统以采样频率fs对输入的电流信号采样，设共采样N点，由此可获得标准电流校准信号X1的离散采样序列D1[0:N-1]，实际混合电流信号X3的离散采样序列D3[0:N-1]；S500:利用互相关函数对离散序列D1和D3进行互相关运算，可获得序列Z2[-N/2:N/2]；S600:设每个波形周期的采样点数为Np，Np＝fs/f1，对序列离散D1求均方根值可得有效值RX1，对离散序列D3求均方根值可得有效值RX3；S700:计算误差修正系数P＝(RX3-RZ1)/RZ1*100％，RZ1＝RX1/2；具体的，所述S30中，在所述S700之后，还包括：S800、所述钳形电流表测量子系统控制关闭标准电流校准信号；S900、用S700获取的误差修正系数对测量数据进行修正。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种针对钳形电流表的在线实时自校准方法和系统，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钳形电流表在线实时自校准系统，其特征在于：包括钳形电流表测量子系统、信号采集子系统及MCU软件算法子系统；所述钳形电流表测量子系统包括钳形互感器，所述钳形电流表测量子系统用于生成标准电流校准信号、采样标准电流校准信号及采样用户负载电流信号，然后将生成的标准电流校准信号，以及经过所述钳形互感器的标准电流校准信号和用户负载电流信号混合而成的实际混合电流信号分别输出至所述采集子系统；所述信号采集子系统用于对输入的各种电流信号进行A/D采集，然后将采样的A/D数据输出至所述MCU软件算法子系统；所述MCU软件算法子系统用于对获取的所述A/D数据运行自校准算法进行计算，从而进行实时自校准。/n

【技术特征摘要】
1.一种钳形电流表在线实时自校准系统，其特征在于：包括钳形电流表测量子系统、信号采集子系统及MCU软件算法子系统；所述钳形电流表测量子系统包括钳形互感器，所述钳形电流表测量子系统用于生成标准电流校准信号、采样标准电流校准信号及采样用户负载电流信号，然后将生成的标准电流校准信号，以及经过所述钳形互感器的标准电流校准信号和用户负载电流信号混合而成的实际混合电流信号分别输出至所述采集子系统；所述信号采集子系统用于对输入的各种电流信号进行A/D采集，然后将采样的A/D数据输出至所述MCU软件算法子系统；所述MCU软件算法子系统用于对获取的所述A/D数据运行自校准算法进行计算，从而进行实时自校准。


2.根据权利要求1所述的钳形电流表在线实时自校准系统，其特征在于：所述信号采集子系统在对输入的各种电流信号进行A/D采集之前，还对输入的各种电流信号进行I/V转换、噪声过滤及增益放大处理，所述A/D采集是对处理后的信号进行的A/D采集。


3.根据权利要求1或2所述的钳形电流表在线实时自校准系统，其特征在于，所述MCU软件算法子系统包括微处理器及运行在微处理上的在线实时自校准软件及算法。


4.根据权利要求3所述的钳形电流表在线实时自校准系统，其特征在于，所述信号采集子系统包括信号调理电路模块及A/D采样电路模块，所述信号调理电路模块用于对输入的各种电流信号进行I/V转换、噪声过滤及增益放大处理，以及将处理后的信号发送至所述A/D采样电路模块，所述A/D采样电路模块用于对输入的信号进行A/D采集，然后将采样的A/D数据输出至所述MCU软件算法子系统。


5.根据权利要求1所述的钳形电流表在线实时自校准系统，其特征在于，所述钳形电流表测量子系统包括所述钳形电流表、标准电流校准信号发生电路；所述钳形电流表包括所述钳形互感器、校准线圈及检测线圈；所述标准电流校准信号发生电路用于生成标准电流校准信号，所述标准电流校准信号流过校准线圈传输至所述信号采集子系统，并同时通过所述钳形互感器使得检测线圈产生另一路标准电流校准信号，所述钳形电流表用于接收检测线圈输出的标准电流校准信号和采样用户负载电流信号，生成所述实际混合电流信号，以及将所述实际混合电流信号输出至所述信号采集子系统。


6.根据权利要求1所述的钳形电流表在线实时自校准系统，其特征在于，还包括输入和/或输出子系统，所述输入和/或输出子系统与所述MCU软件算法子系统信号连接，用于接收输入信号，和/或，输出或显示所述MCU软件算法...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱亚军，
申请(专利权)人：珠海市科荟电器有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44