用于同步监测装置中的所量化的采样的数据的系统和方法。可变频率输出信号被耦合到模数转换器。固定频率时钟被耦合到模数转换器。模数转换器以固定频率采样输出信号，以产生高速样本。来自模数转换器的一组初始高速样本在固定的时间窗口期间被存储。所述一组初始高速样本被内插，以在固定的时间窗口期间从初始组的高速样本产生一组较少的低速样本。所述一组低速样本被存储为可变频率输出信号的代表。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文中所公开的方面大体上涉及功率监测系统，并且特别涉及借助内插法通过在固定频率模数转换器上获得的数据更有效地处理来自电压或电流信号的数据的系统。背景基于微处理器的电力系统积累关于它们被连接到的配电系统以及电力设备本身的大量信息。现今的公用设施监测系统为终端用户提供了借助自动监测装置远程地监测各种设备的能力。当补偿系统以减少谐波含量以及用于其它故障检修目的时，频谱信息被使用。典型的监测装置，例如数字功率计，使用模数(A/D)转换器和微处理器，并且因此，所有的分析在离散的时域或数字域中完成。输入信号(如电流或电压)被A/D转换器数字化，该A/D转换器以由可调的频率数字时钟确定的采样率工作。为了采样信号的一个整数数量的周期(假设采样率在采样窗口期间保持恒定)，必要的是，采样率和信号的频率被整体地相关。通过测量输入信号的频率并然后使该频率乘以某个整数使得满足Nyquist要求和其它系统约束，由此确定所需的采样率。因为可调的采样时钟不具有无限的精度，所以对于某些输入频率，不可能将该可调的采样时钟设定为所需的频率。通过识别功率信号的波形的零交叉点并确定这些零交叉点之间的时间间隔，可以测量系统电压的基本周期。该基本周期的倒数是所测量的频率，且所需的采样频率是所测量的频率的倍数。然而，实际的采样频率由可调频率的数字时钟控制，所述可调频率的数字时钟不是无限可变的并且不能够被很容易地使用必要的精确的程度来控制，以实现在最大允许误差内(例如，±0.03%)的实际的采样频率。主要有两种方法被用于采样电力系统中的电压和电流，以便进行功率/能量测量和电力质量测量(谐波等)。一种方法是以恒定的采样率操作模数(A/D)转换器并对电压和电流样本加窗(window)，以便在一定程度上减轻非同步采样的影响。这些影响主要包括不准确的RMS值(以及因此的不准确的功率和能量)和以相对于采样率的某些频率的不准确的谐波测量结果。另一种方法是通过使用硬件或固件来控制采样，以同步地采样输入。加窗的方法需要使每个电压和电流通道上的每个样本乘以该采样索引处的窗函数值。随着采样率增加，这需要大量的处理器带宽和存储能力。同步采样可使用硬件或固件实现。与固件解决方案相比时，控制硬件中的采样通常会增加成本，除非处理器上的负载需要更昂贵的处理器。有两种通过固件的使用实现同步采样的方式。一种方式是处理器控制A/D转换器的采样率。另一种方式是以恒定的采样率操作A/D转换器并重新采样固件中的数据。例如，某些设备中的采样率的硬件控制取决于A/D转换器的使用，例如Σ-Λ型A/D转换器，且采样时钟必须在约IMHz和4MHz之间工作。因此，通过固件获得时钟的高精度控制是困难的。使用Σ-Λ模数转换器提供同步采样证明比使用逐次逼近(SAR)模数转换器明显更复杂。数字时钟定时器不容许无限的采样时间间隔分辨率。所得到的分辨率是相对差的，且误差根据采样频率与电源频率的比值的分数部分的大小而增加。因此，具有提供了同步采样同时有效地使用计算和内存资源的准确的采样协议将是有益的。专利技术简述跟踪系统频率中的小的偏移例如在以60Hz供给交流电的电力系统中是重要的，以确保由该系统内的监测点测量到的电流或电压与频率偏移同步。当数据测量结果未跟踪系统频率时，误差可能在整个系统中传播，影响基于原始数据测量结果的进一步计算和分析的完整性。本公开提出做一些反直觉的措施——以使模数转换器的时钟频率被固定并独立于系统频率。因此，采样率总是固定的。本公开提出使用内插算法对由模数转换器按所述采样率产生的数据的子集重新采样。根据一个实例，公开了一种将监测装置中所量化的采样的数据同步到系统频率的方法。在以根据固定频率时钟的固定频率采样的模数转换器中接收可变频率输出信号。以固定频率采样输出信号，以产生相应的高速样本。在预定的时间段期间来自模数转换器的一组初始的高速样本被暂时存储。所述一组初始的高速样本被内插，以从初始组的高速样本产生预定的时间段期间的一组较少的低速样本。所述一组低速样本被存储为可变频率输出信号的代表。另一实例是一种用于对由监测装置测量到的可变频率数据进行有效采样的系统。该系统包括固定频率时钟和耦合到所述固定频率时钟的模数转换器。模数转换器以固定频率采样由监测装置接收到的可变频率输出信号，所述固定频率由所述固定频率时钟确定。控制器被耦合到模数转换器的数字输出端。所述控制器在预定的时间段期间从由模数转换器从可变频率输出信号中获得的样本中获取一组初始高速样本点。控制器从该初始组的高速样本点生成一组低速样本点。所述一组低速样本点少于所述一组高速样本点，且通过内插在所述一组高速样本点之间而生成。另一实例是具有所存储的用于同步监测装置中的所量化的采样的数据的指令的非临时性机器可读介质。所述监测装置包括以固定频率采样可变频率输出信号的模数转换器。所述介质包括机器可执行代码，当由至少一个机器执行时，所述可执行代码使所述机器在预定的时间段期间存储来自所述模数转换器的一组初始高速样本。所述代码使所述机器内插所述一组初始高速样本，以从初始组高速样本生成所述固定的时间窗口期间的一组较少的低速样本。所述代码使所述机器将所述一组低速样本存储为可变频率输出信号的代表。鉴于参照附图对各种实施方式的详细描述，本专利技术的上述及另外的方面对本领域那些普通技术人员来说将是明显的，附图的简述将在下面被提供。附图简述在阅读以下详细描述并参照附图后，本专利技术的上述及其它优点将变得明显。附图说明图1是使用了由固定频率时钟驱动的模数转换器的监测装置的功能框图；图2是示出了由图1中的监测装置使用的较高的采样率和内插的较低的采样率数据点的曲线图；图3A-3B是根据本文中所公开的方面用于内插来自从固定时钟、模数转换器中获得的数据点的数据点的示例性算法的流程图；图4A-4B是根据本文中所公开的方面用于内插来自从固定时钟、模数转换器中获得的数据点的数据点的另一示例性算法的流程虽然本专利技术可能有各种修改和替代形式，但是特定的实施方式已借助实例在附图中被示出并且将在本文中被详细描述。然而，应理解，不旨在将本专利技术限制于所公开的特定形式。相反，本专利技术是要覆盖落入如所附的权利要求书所限定的本专利技术的精神和范围内的所有修改、等价和替换。详细描述图1示出了监测装置100，其是用于测量电气系统102中的电气特性的仪表。在该实例中，监测装置100可以是功率计或电路监测器。该实例中的电气系统102是被监测装置100监测的公用设施系统，在该实例中，其可以是由首字母简略词WAGES特指的或水、通风、燃气、电或蒸汽五个公用设施中的任一种。所测量到的特性，其可包括电流、电压、频率、功率、能量、每分钟的体积、体积、温度、压力、流速或水、通风、燃气、电或蒸汽公用设施中的其它特性，被记录为与这样的测量结果有关的输出数据。装置100能够将数据存储在板载存储器中，并且能够通过网络与数据收集系统通信以将测量到的特性传输到数据收集系统用于显示、存储、报告、报警及其它功能。监测装置100测量公用设施的特性，例如电压信号，并且将这些特性量化成可由软件进一步分析的数据。在电气背景下，监测装置100可以是从施耐德电气公司可得到的PowerLogic 系列 3000/4000 电路监测器或 PowerL本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.30 US 12/894,8561.一种将监测装置中的所量化的采样的数据同步到系统频率的方法，所述方法包括: 在以根据固定频率时钟的固定频率采样的模数转换器中接收可变频率输出信号； 以所述固定频率采样所述输出信号，以产生相应的高速样本； 暂时存储来自所述模数转换器的在预定的时间段期间的一组初始高速样本； 内插所述一组初始高速样本，以从所述一组初始高速样本产生所述预定的时间段期间的一组较少的低速样本；以及 将所述一组低速样本作为所述可变频率输出信号的代表来存储。2.如权利要求1所述的方法，还包括分析所存储的低速样本，用于与所述输出信号有关的数据功能。3.如权利要求1所述的方法，其中所述内插通过数字信号处理器上的指令被执行。4.如权利要求1所述的方法，其中所述内插借助固定的硬件装置执行。5.如权利要求1所述的方法，还包括测量所述输出信号的频率，所述预定的时间段基于所测量到的频率来确定。6.如权利要求1所述的方法，其中在所述一组低速样本中的低速样本的数量是所述预定的时间段的样本的预定数量。7.如权利要求1所述的方法，还包括在所述内插之后丢弃所述一组高速样本。8.如权利要求1所述的方法，其中所述输出信号来自电力系统，且所述可变频率输出信号具有电压或电流特性。9.如权利要求1所述的方法,其中所述内插通过如下步骤来执行:确定低速样本相对于两个高速样本的时间，确定所述低速样本出现在所述两个高速样本之间的时间之间的分数，使所述分数乘以所述两个高速样本的值中的差值以及将所得结果加到第一高速值中以获得所述低速样本的值。10.一种用于对由监测装置测量到的可变频率数据进行有效采样的系统，所述系统包括: 固定频率时钟； 模数转换器，其耦合到所述固定频率时钟并且以固定频率采样由所述监测装置接收到的可变频率输出信号，所述固定频率由所述固定频率时钟确定；以及 控制器，其耦合到所述模数转换器的数字输出端，所述控制器在预定的时间段期间从由所述模数转换器从所述可变频率输出信号中获得的样本中获...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗纳德·W·卡特，库尔特·科普利，
申请(专利权)人：施耐德电气美国股份有限公司，
类型：
国别省市：
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