一种可变门槛的采样值切换方法和采样电路技术

本发明专利技术公开一种可变门槛的采样值切换方法，通过两路具有不同放大倍数的采样通道采集传感器输出信号，由DSP读取两路AD的采样值，并对采样值进行校准、归一化、切换，其中采样值切换门槛依据传感器校准系数K计算得到，当与不同规格的传感器配合时，能够自适应地计算确定合理的采样值切换门槛，以最大化发挥多通道AD测量值切换作用，提高测量准确度、工程设计适应性。应性。应性。

【技术实现步骤摘要】
一种可变门槛的采样值切换方法和采样电路


[0001]本专利技术属于电网
，具体是涉及一种可变门槛的采样值切换方法和采样电路。

技术介绍

[0002]电子式互感器在交流、直流输电系统中得到越来越多的应用，尤其是近年来在我国特高压直流、柔性直流输电工程中大量使用，用于直流场的大电流、高电压的测量。对于有源直流电子式互感器，一次传感器将被测量转换为与被测直流电流或电压线性相关的模拟小电压信号，经过就地采集模块的处理转换为数字量，采集模块将处理后的数据发送给合并单元，并最终由合并单元合并多个测点后输出。
[0003]测量准确度是直流电子式互感器的关键指标，直流系统对于测量准确度的要求较高，比如电流测量准确度应在至少6倍范围内达到0.2级，电压测量准确度应在至少1.5倍范围内达到0.2级，此外对于低点也有较高的准确度要求。在采样环节，采用单路AD通常难以满足以上要求，目前常用的做法是将被测信号接入多个(不小于2)具有不同放大倍数的采样通道，分别由多路AD进行转换，经切换后输出最终采样值，以此来兼顾大量程范围和低点精度。
[0004]公开号为CN102323498A的申请公开了一种多级分段式数据采样方法，对输入的电量信号进行5级分段，5路通道分别具有不同放大倍数，通过切换各通道对应的模拟开关，实现对采样信号不同级段的放大，最终的输出为5级分段采样数据的切换，提高了采样精度。但是该申请存在以下问题：切换定值是固定门槛，这种方式适合传感器输出信号固定、准确的场合，当前端传感器更换规格或调整输出变比时，AD的测量范围固定，可能造成频繁切换或满码无法切换的问题。比如传感器的额定输出相比之前偏小20％时，如果仍在原120％和80％点切换，则会在较低的测量点频繁切换，造成采样值波动；如果传感器的额定输出相比之前偏大20％时，如果仍在原120％点切换，则可能由于信号变大导致AD饱和无法正常切换。
[0005]直流电子式互感器的额定一次电流、额定一次电压并非完全标准化，不同工程参数不同，而不同规格一次传感器无法保证具有完全一致的输出，比如800kV、660kV、75kV直流分压器的高压臂分别由8节、6节、1节100MΩ电阻筒串联，而低压臂及二次分压单元的参数是固定的，其额定二次输出分别为0.66V、0.726V、0.495V，当与实际工程中不同规格的一次传感器配合时，采样电路的额定输入量不同，固定切换门槛的选取较为困难，过大或过小都存在问题，难以完全有效发挥多量程切换的优势，工程适应性差，甚至需要开发不同硬件。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是，提供一种可变门槛的采样值切换方法，当与不同规格的传感器配合时，能够自适应地计算合理的采样切换门槛，最大化发挥多通道AD测量值切换作用，提
高测量准确度、工程设计适应性。
[0007]为了达成上述专利技术目的，本申请采用的技术方案为：
[0008]作为本申请的第一方面，提出了一种可变门槛的采样值切换方法，包括：
[0009]传感器输出的原始模拟量采样值信号分别经过放大倍数为K1的第一运放电路和放大倍数为K2的第二运放电路处理后得到第一模拟量采样值信号和第二模拟量采样值信号，其中K1＞K2；
[0010]所述第一模拟量采样值信号经过第一AD模块进行模数转换得到第一数字量采样值信号，所述第二模拟量采样值信号经过第二AD模块进行模数转换得到第二数字量采样值信号；
[0011]DSP接收所述第一AD模块和所述第二AD模块输出的所述第一数字量采样值信号和所述第二数字量采样值信号，对第一数字量采样值信号和第二数字量采样值信号进行校准、归一化后分别得到第一采样值信号V1、第二采样值信号V2；所述第一采样值信号V1和第二采样值信号V2经切换处理后得到最终采样值V，具体包括：
[0012]第一采样值切换门槛X1的取值根据传感器校准系数K计算：X1＝K*X1N；
[0013]其中，第一AD模块在额定信号下的输出值为V1N，X1N取值为1.05*V1N和第一AD模块满码值之间的值；
[0014]第二采样值切换门槛X2＝m*X1，m为小于1的常数；
[0015]当V1≤X1，则最终采样值取V1数据；当V1>X1时，切换为输出V2数据；一旦切换为V2数据后，仅当满足V2<X2时，才切换回V1数据。
[0016]优选地，所述传感器校准系数K与传感器有关，通过实际测试得到；当传感器输出为理想值，校准系数K为1；当传感器实际输出值大于理想值，校准系数K小于1；当传感器实际输出值小于理想值，校准系数K大于1。
[0017]优选地，所述校准的处理方式为：将从AD模块接收的采样值信号乘以校准系数K。
[0018]优选地，所述归一化的处理方式为将第二数字量采样值信号归一化到第一数字量采样值信号。
[0019]优选地，引入切换标志f，当前一次最终采样值输出为V1数据时f为0，前一次最终采样值输出为V2数据时f为1，初始化状态f为0；当V1>X1，切换为V2数据，即输出V＝V2，同时切换标志f置1，否则V＝V1、f置0；一旦切换为V2数据，则切换返回判断条件为V2<X2，若满足才切换为V＝V1、f置0，否则V＝V2、f置1。
[0020]作为本申请的第二个方面，提出一种可变门槛的采样电路，包括：
[0021]第一运放电路，用于接收传感器输出的原始模拟量采样值信号放大K1倍后输出第一模拟量采样值信号；
[0022]第二运放电路，用于接收传感器输出的原始模拟量采样值信号放大K2倍后输出第二模拟量采样值信号；其中K1＞K2；
[0023]第一AD模块，用于接收所述第一模拟量采样值信号经过模数转换得到第一数字量采样值信号；
[0024]第二AD模块，用于接收所述第二模拟量采样值信号经过模数转换得到第二数字量采样值信号；
[0025]DSP，用于接收所述第一AD模块和所述第二AD模块输出的所述第一数字量采样值
信号和所述第二数字量采样值信号，对第一数字量采样值信号和第二数字量采样值信号进行校准、归一化后分别得到第一采样值信号V1、第二采样值信号V2；所述第一采样值信号V1和第二采样值信号V2经切换处理后得到最终采样值V，具体包括：
[0026]第一采样值切换门槛X1的取值根据传感器校准系数K计算：X1＝K*X1N；
[0027]其中，第一AD模块在额定信号下的输出值为V1N，X1N取值为1.05*V1N和第一AD模块满码值之间的值；
[0028]第二采样值切换门槛X2＝m*X1，m为小于1的常数；
[0029]当V1≤X1，则最终采样值取V1数据；当V1>X1时，切换为输出V2数据；一旦切换为V2数据后，仅当满足V2<X2时，才切换回V1数据。
[0030]优选地，所述传感器校准系数K与传感器有关，通过实际测试得到；当传感器输出为理想值，校准系数K为1；当传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可变门槛的采样值切换方法，其特征在于，包括：传感器输出的原始模拟量采样值信号分别经过放大倍数为K1的第一运放电路和放大倍数为K2的第二运放电路处理后得到第一模拟量采样值信号和第二模拟量采样值信号，其中K1＞K2；所述第一模拟量采样值信号经过第一AD模块进行模数转换得到第一数字量采样值信号，所述第二模拟量采样值信号经过第二AD模块进行模数转换得到第二数字量采样值信号；DSP接收所述第一AD模块和所述第二AD模块输出的所述第一数字量采样值信号和所述第二数字量采样值信号，对第一数字量采样值信号和第二数字量采样值信号进行校准、归一化后分别得到第一采样值信号V1、第二采样值信号V2；所述第一采样值信号V1和第二采样值信号V2经切换处理后得到最终采样值V，具体包括：第一采样值切换门槛X1的取值根据传感器校准系数K计算：X1＝K*X1N；其中，第一AD模块在额定信号下的输出值为V1N，X1N取值为1.05*V1N和第一AD模块满码值之间的值；第二采样值切换门槛X2＝m*X1，m为小于1的常数；当V1≤X1，则最终采样值取V1数据；当V1>X1时，切换为输出V2数据；一旦切换为V2数据后，仅当满足V2<X2时，才切换回V1数据。2.如权利要求1所述的切换方法，其特征在于，所述传感器校准系数K与传感器有关，通过实际测试得到；当传感器输出为理想值，校准系数K为1；当传感器实际输出值大于理想值，校准系数K小于1；当传感器实际输出值小于理想值，校准系数K大于1。3.如权利要求1所述的切换方法，其特征在于，所述校准的处理方式为：将从AD模块接收的采样值信号乘以校准系数K。4.如权利要求1所述的切换方法，其特征在于，所述归一化的处理方式为将第二数字量采样值信号归一化到第一数字量采样值信号。5.如权利要求1所述的切换方法，其特征在于，引入切换标志f，当前一次最终采样值输出为V1数据时f为0，前一次最终采样值输出为V2数据时f为1，初始化状态f为0；当V1>X1，切换为V2数据，即输出V＝V2，同时切换标志f置1，否则V＝V1、f置0；一旦切换为V2数据，则切换返回判断条件为V2<X2，若满足才切换为V＝V1、f置0，否则V＝V2、f置1。6.一种可变门槛的采样电路，其特征在于，包括：第...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢为，胡桂平，朱长银，吴健，陈志刚，李海英，须雷，罗苏南，刘东超，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：