[發明專利]一種可濾除交流采樣中殘余直流分量的饋線終端計量方法

在審

• 申請號: 201810597330.1
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108957111A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 曾繁憶;王建華;范建華;趙鋒;徐劍英;張亞南;董永波
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種可濾除交流采樣中殘余直流分量的饋線終端計量方法，包括以下步驟，步驟一，建立直流濾波器差分方程；步驟二，根據濾波器原理及差分方程推導出濾波算法；步驟三，采用單片機進行數字化處理，根據采樣定理對所需要采集的交流模擬量進行等間隔采樣，從而獲得一個離散信號序列；步驟四，在單片機的AD中斷中部署交流采樣及信號處理、濾波算法，當采集的數據量累積到一定數量時，程序前端會根據累積的緩存數據進行周期任務或秒任務計算，計算電壓和電流的有效值、電網頻率、功率參數及相關電氣參數；在測量前完成對交采得到的每相的電壓、電流進行殘余直流濾波，以消除直流分量對測量的影響，實現AD中斷計量。

技術領域

本發明涉及配電網自動化系統領域，涉及一種可濾除交流采樣中殘余直流分量的饋線終端計量方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，伴隨著配電網自動化技術的不斷革新，不論是從硬件設計還是從算法創新，多種多樣的配電終端設備都處在不斷地更新換代中。近幾年，隨著國家電網智能化水平的不斷提升，人們對配電設備的要求越來越高，除了硬件上的不斷完善，配電設備在數據采集及控制算法上的創新與優化也越來越受到人們的重視。在智能電表及配電終端領域，饋線終端(Feeder Terminal Unit，FTU)作為一種集采集、監測和控制于一體的配電自動化設備，被廣泛地應用于配電網自動化系統的升級和改造中來。數據采集作為FTU的一項基本功能，其采集的精度將直接影響到配電網參數的測量，甚至影響FTU對配電線路上相關設備的控制。因此，提高數據采集的精度顯得尤為重要。

目前，針對饋電線路上三相交流電的數據采集，一般的做法是利用交流采樣技術將電網二次側的電壓和電流經高精度的PT或CT變換成小電流，再通過FTU中的采樣電路進行AD采樣并數字化，然后通過MCU進行數字化處理。這種交流采樣方法是按照一定的采樣頻率對施加于電網二次側的電壓和電流的瞬時值進行采樣，具有實時性好、方便處理的優點。但是這種數據采集方式要求采樣電路有很高的穩定性，并且要求互感器有較高的精度，在不同的采集環境下或在有外界電磁干擾的情況下，都有可能會對采集的數據造成影響，使采樣數據中引入誤差，從而影響對配電網參數的測量精度或影響FTU對饋電線路上相關設備的控制判斷等。

殘余直流分量作為一種在交采前端由傳感器或板級電路引入的采樣誤差，其對數據采集精度的影響不容忽視，需要采取一定的手段將其濾除。而且在實際應用中，殘余直流不是一成不變的，而是隨著數據的采集而不斷變化的。在進行數字化信號處理時，信號中的直流分量通常需要去除。在配電網自動化應用中，FTU在進行數據采集時，第一步是采集經過PT或CT轉換而來的小電流，經采樣電路進入單片機。但是，在交采的前端會因為傳感器、采樣電路或外界電磁干擾等因素的存在，引入殘余直流分量，使交采數據存在誤差。由于采用模擬電路去除直流分量則比較復雜，目前，通常的做法是在交采后端也即單片機中通過算法進行數字化濾波，去除直流分量。常規去直流的方法是對單片機采集到的數字量進行累加，然后將累加值進行移位操作即可獲得直流分量，如累加8192個瞬時值數據點，則直流分量可由累加總和右移13位得到。但是根據該算法原理便可看出該方法所得到的直流分量為常數，而且需要有足夠的采樣點進行計算得到。并且在實際配電網應用中，每個瞬時采樣點對應的直流分量并不一致，如果按照一個常數去濾除會引入新的誤差。現有的方法無法解決上述問題，因此，需要發展一種自適應的濾波算法，能夠根據當前采樣值進行計算，得到當前值對應的直流分量并濾除，提高采樣精度，同時，發展和實現配電終端的軟件計量方法也急需解決。

發明內容

本發明針對上述問題，克服現有技術的不足，提出一種可濾除交流采樣中殘余直流分量的饋線終端計量方法，通過FTU內置單片機的濾波算法根據采集到的電壓、電流瞬時值實現自適應的濾除殘余直流分量，使交采得到的電壓、電流值更加準確，確保配電網參數的測量有更高的精度，同時減少硬件設備的投資、省略實際的濾波電路，能夠實現饋線終端的軟件計量，充分發揮計算機算法具有的計算高精度的優點。