一种电信号的自校准采集方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电信号的自校准采集方法及系统，包括：利用基准信号源产生第一激励信号，并施加所述第一激励信号至设置在被测线路上的传感器；对流经所述传感器的叠加信号产生的感应信号进行采样，获取感应数字信号；其中，流经所述传感器的叠加信号包括：第一负载信号和第一激励信号；对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号；根据所述第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。

【技术实现步骤摘要】
一种电信号的自校准采集方法及系统


[0001]本专利技术涉及电测量
，并且更具体地，涉及一种电信号的自校准采集方法及系统。

技术介绍

[0002]互感器、合并单元、电能表是电能贸易结算的基础，同时也是支持电力系统安全稳定运行的重要器件，因此它们的管理和运维是十分重要的工作。根据相关国家标准和国家电网企业规范和标准的规定，目前对已经投入现场运行的电能计量设备采用周期检验和运行抽检的方式进行人工运维。目前使用的电子式互感器、合并单元在生产使用生命周期中一般主要包括如图1所示的几个环节。由图1可以看出，计量设备一旦进入现场运行环节，其运行准确度将主要取决于设备本身的设计水平、生产工艺、元器件品质等性能。而在常用的计量设备架构中，关系到准确度的核心器件包括传感部件、电子信号处理、数据处理部分，其充当了信号采样、数据转换、数据计算等多种功能。
[0003]现有的技术方案采用如图2所示的开环模式。所谓开环模式就是传感器输出信号经过信号调理电路直接给模数转换器转换为数字量，然后由MCU或者FPGA来进行采样、处理，其总误差是由传感器误差Serror、信号调理误差Gerror、数据转换误差Aerror三部分叠加而成，总误差 = Serror + Gerror + Aerror，其中，传感器误差为主要误差来源。在开环模式下，一旦设备出厂校准完毕，其实际误差数据将会处于未知状态。
[0004]虽然随着技术的发展近年来合并单元和电能表的性能相较于之前有了较大提升，但现场运行的设备受环境、元器件特性或其他外部因素的影响，计量结果仍然有可能会产生较大误差，而现有运维方式只能通过定期检验、抽检或运维人员评估等方式发现问题，故障发现率低且时间和经济成本较大。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种电信号的自校准采集方法及系统，以解决如何准确地对电信号进行采样以及监测采样设备测量偏差的问题。
[0006]为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种电信号的自校准采集方法，所述方法包括：利用基准信号源产生第一激励信号，并施加所述第一激励信号至设置在被测线路上的传感器；对流经所述传感器的叠加信号产生的感应信号进行采样，获取感应数字信号；其中，流经所述传感器的叠加信号包括：第一负载信号和第一激励信号；对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号；根据所述第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。
[0007]优选地，其中所述传感器包括下述中的至少一种：分流器型电流互感器；电磁线圈
型电流互感器；分压器型电压互感器；电磁线圈型电压互感器。
[0008]优选地，其中当所述传感器为分流器型电流互感器时，在所述分流器型电流互感器的两端分别增加信号输入管脚和信号输出管脚，所述信号输入管脚用于注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分流器型电流互感器获取的感应电压之和；当所述传感器为电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器时，增加一条用于注入所述第一激励信号的信号线，将所述信号线和被测线路共同穿过所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器的线圈，感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器获取的感应电压之和；当所述传感器为分压器型电压互感器时，在所述分压器型电压互感器与地或第一负载信号源之间注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分压器型电压互感器获取的分压之和。
[0009]优选地，其中所述对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号，包括：在时域上，将所述感应数字信号的每个数字信号量依次减去已存储的所述第二激励信号对应的信号量，以获取所述第二负载信号；或在频域上，将所述感应数字信号进行带阻滤波处理，并对经过带阻滤波滤处理后输出的信号进行移相，以获取所述第二负载信号；基于所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，利用高Q值带通滤波器对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二激励信号；其中，通过在接入所述第一负载信号之前，仅利用所述基准信号源向采样通道注入所述第一激励信号，控制调节所述基准信号源获得所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，并通过采样所述第一激励信号的感应信号，获取所述第二激励信号对应的信号量并存储。
[0010]优选地，其中所述方法还包括：根据所述测量回路的整体增益和包括所述传感器的电能计量设备出厂时的增益的偏差确定所述电能计量设备的实时误差，并在确认用户认可所述实时误差时，根据所述测量回路的整体增益对所述电能计量设备进行自校准；其中，所述实时误差，包括：比值误差和相位误差。
[0011]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种电信号的自校准采集系统，所述系统包括：激励信号施加单元，用于利用基准信号源产生第一激励信号，并施加所述第一激励信号至设置在被测线路上的传感器；感应信号获取单元，用于对流经所述传感器的叠加信号产生的感应信号进行采样，获取感应数字信号；其中，流经所述传感器的叠加信号包括：第一负载信号和第一激励信号；信号分离处理单元，用于对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号；第一负载信号确定单元，用于根据所述第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。
[0012]优选地，其中所述传感器包括下述中的至少一种：分流器型电流互感器；电磁线圈
型电流互感器；分压器型电压互感器；电磁线圈型电压互感器。
[0013]优选地，其中当所述传感器为分流器型电流互感器时，在所述分流器型电流互感器的两端分别增加信号输入管脚和信号输出管脚，所述信号输入管脚用于注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分流器型电流互感器获取的感应电压之和；当所述传感器为电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器时，增加一条用于注入所述第一激励信号的信号线，将所述信号线和被测线路共同穿过所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器的线圈，感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器获取的感应电压之和；当所述传感器为分压器型电压互感器时，在所述分压器型电压互感器与地或第一负载信号源之间注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分压器型电压互感器获取的分压之和。
[0014]优选地，其中所述信号分离处理单元，对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号，包括：在时域上，将所述感应数字信号的每个数字信号量依次减去已存储的所述第二激励信号对应的信号量，以获取所述第二负载信号；或在频域上，将所述感应数字信号进行带阻滤波处理，并对经过带阻滤波滤处理后输出的信号进行移相，以获取所述第二负载信号；基于所述第一激励信号的幅值信息、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电信号的自校准采集方法，其特征在于，所述方法包括：利用基准信号源产生第一激励信号，并施加所述第一激励信号至设置在被测线路上的传感器；对流经所述传感器的叠加信号产生的感应信号进行采样，获取感应数字信号；其中，流经所述传感器的叠加信号包括：第一负载信号和第一激励信号；对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号；根据所述第一激励信号和第二激励信号确定测量回路的整体增益，并根据所述测量回路的整体增益和第二负载信号确定所述第一负载信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器包括下述中的至少一种：分流器型电流互感器；电磁线圈型电流互感器；分压器型电压互感器；电磁线圈型电压互感器。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述传感器为分流器型电流互感器时，在所述分流器型电流互感器的两端分别增加信号输入管脚和信号输出管脚，所述信号输入管脚用于注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分流器型电流互感器获取的感应电压之和；当所述传感器为电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器时，增加一条用于注入所述第一激励信号的信号线，将所述信号线和被测线路共同穿过所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器的线圈，感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述电磁线圈型电流互感器或电磁线圈型电压互感器获取的感应电压之和；当所述传感器为分压器型电压互感器时，在所述分压器型电压互感器与地或第一负载信号源之间注入所述第一激励信号，获取的感应信号为所述第一负载信号和第一激励信号基于所述分压器型电压互感器获取的分压之和。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二负载信号和第二激励信号，包括：在时域上，将所述感应数字信号的每个数字信号量依次减去已存储的所述第二激励信号对应的信号量，以获取所述第二负载信号；或在频域上，将所述感应数字信号进行带阻滤波处理，并对经过带阻滤波滤处理后输出的信号进行移相，以获取所述第二负载信号；基于所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，利用高Q值带通滤波器对所述感应数字信号进行信号分离处理，获取第二激励信号；其中，通过在接入所述第一负载信号之前，仅利用所述基准信号源向采样通道注入所述第一激励信号，控制调节所述基准信号源获得所述第一激励信号的幅值信息、频率信息和相位信息，并通过采样所述第一激励信号的感应信号，获取所述第二激励信号对应的信号量并存储。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述测量回路的整体增益和包括所述传感器的电能计量设备出厂时的增益的偏差确定所述电能计量设备的实时误差，并在确认用户认可所述实时误差时，根据所述测量回路的整体增益对所述电能计量设备进行自校准；其中，所述实时误差，包括：比值误差和相位误差。6.一种电信号的自校准采集系统，其特征在于，所述系统包括：
激励信...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊昌，雷民，周峰，叶谨，熊前柱，胡浩亮，毛善友，万鹏，聂琪，李小飞，曾非同，潘瑞，余佶成，徐子立，杨春燕，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：