[發(fā)明專利]電參量計量過程中的噪聲功率估計裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610096853.9
• 申請日: 2016-02-23
• 公開（公告）號: CN107104674B
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹汝潑
• 申請（專利權(quán)）人: 上海貝嶺股份有限公司
• 主分類號: H03M3/00
• 分類號: H03M3/00
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 薛琦;羅朗

本發(fā)明公開了一種電參量計量過程中的噪聲功率估計裝置，包括波形處理模塊、信號補償模塊及噪聲功率估計模塊；波形處理模塊采樣模擬信號，并將模擬信號轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號并輸出至噪聲功率估計模塊；噪聲功率估計模塊將所述第一數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號并輸出至信號補償模塊；信號補償模塊對第二數(shù)字信號中的信號分量進行同步跟蹤和反相補償，以生成第三數(shù)字信號并輸出至噪聲功率估計模塊；噪聲功率估計模塊根據(jù)第三數(shù)字信號估計計量噪聲的平均功率。本發(fā)明利用信號本身提取噪聲中的關(guān)鍵分量，估計噪聲平均功率，通過信號波形的自適應(yīng)估計和補償，降低噪聲功率估計對信號強度的依賴，改進噪聲功率估計的精度，改善小信號計量性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電參量計量過程中的噪聲功率估計裝置，特別是涉及一種電參量計量過程中的自適應(yīng)噪聲功率估計裝置。

背景技術(shù)

伴隨電網(wǎng)智能化的快速發(fā)展和普及，處于智能電網(wǎng)終端電量計量也提出了越來越高的要求，除了不斷增強的通信、信息處理和豐富應(yīng)用能力，作為其基礎(chǔ)功能，智能化對電參量計量的首要影響就是計量精度或性能的大幅提升，如在萬分之一的信號動態(tài)范圍內(nèi)實現(xiàn)千分之一的計量精度已經(jīng)成為現(xiàn)實，這也成為目前眾多廠家競相逐鹿的一個焦點。計量性能的提升是一個系統(tǒng)性工程，橫跨模擬電路、數(shù)字電路設(shè)計和數(shù)據(jù)信息軟處理。提高模擬采樣電路的精度可從根源影響并提升電路的輸出性能，但也會帶來電路結(jié)構(gòu)和設(shè)計的較大變化，如基于Sigma-Delta調(diào)制器模擬ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器)在傳統(tǒng)電量計量電路中應(yīng)用比較普遍，輸出精度一般在16bit-19bit之間。而計量終端對成本較為敏感，數(shù)字信號處理實現(xiàn)成本較低，在模擬精度提升受限的情況下，將數(shù)字信號處理作為一種輔助的補償方式，成為解決性能問題的關(guān)鍵途徑。傳統(tǒng)數(shù)字補償多通過簡單增益和偏置校正，未考慮信號噪聲的隨機性，其偏差和非線性在小信號計量時表現(xiàn)最為明顯。通過數(shù)字濾波方式從信號本身自適應(yīng)提取噪聲的關(guān)鍵分量，可改善小信號計量性能，但存在信號跟蹤范圍受限的問題，且噪聲估計精度與濾波器帶寬設(shè)計之間存在一定矛盾。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中電參量計量過程中噪聲估計方法對信號適應(yīng)能力不足的缺陷，提供一種電參量計量過程中的噪聲功率估計裝置。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：

本發(fā)明提供了一種電參量計量過程中的噪聲功率估計裝置，其特點在于，包括波形處理模塊、信號補償模塊及噪聲功率估計模塊；

所述波形處理模塊用于采樣模擬信號，并將所述模擬信號轉(zhuǎn)換為第一數(shù)字信號并輸出至所述噪聲功率估計模塊；

所述噪聲功率估計模塊用于將所述第一數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為第二數(shù)字信號并輸出至所述信號補償模塊；

所述信號補償模塊用于對所述第二數(shù)字信號中的信號分量進行同步跟蹤和反相補償，以生成第三數(shù)字信號并輸出至所述噪聲功率估計模塊；

所述噪聲功率估計模塊還用于根據(jù)所述第三數(shù)字信號估計計量噪聲的平均功率。

較佳地，所述波形處理模塊包括依次連接的增益放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、高通濾波器及增益補償器；

所述增益放大器用于將所述模擬信號縮放至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的線性工作區(qū)間，并輸出至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器；

所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將所述模擬信號轉(zhuǎn)換為第一精度數(shù)字信號，并將所述第一精度數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為精度更高的第二精度數(shù)字信號后輸出至所述高通濾波器；

所述高通濾波器用于濾除所述第二精度數(shù)字信號中的直流分量后輸出至所述增益補償器；

所述增益補償器用于對所述第二精度數(shù)字信號進行全局增益校正，并生成所述第一數(shù)字信號。

較佳地，所述模擬信號包括模擬電流信號及模擬電壓信號，所述第一數(shù)字信號包括第一數(shù)字電流信號及第一數(shù)字電壓信號。

較佳地，所述噪聲功率估計模塊包括低通濾波器及信號抽取器；