[發明專利]一種基于數字微差法的模擬量輸入合并單元校驗儀溯源的方法

有效

• 申請號: 201811150793.X
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN110967658B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 竇峭奇
• 申請（專利權）人: 武漢格藍若智能技術有限公司
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 廉海濤

本發明公開了一種基于數字微差法的模擬量輸入合并單元校驗儀溯源的方法，本方法提出了一種基于數字微差法的模擬量適用于合并單元校驗儀的溯源系統，通過構建具有疊加微差功能的0.02級標準合并單元，實現基于數字微差的溯源方法，本方法包含有一種基于Hilbert變換的相位微差算法，該算法在頻率偏移、含有諧波等各種常見參比條件綜合影響下，具有優于10^?10分的移相精度，且不影響幅值，使用數字微差法能夠為0.05級及以下精度等級的合并單元校驗儀提供溯源，優點：該方法采用數字算法實現微差疊加，簡化了硬件結構，穩定性好，不易受環境影響，算法精度高，具有較好的工程應用價值。

技術領域

本發明屬于數字化電能表校驗技術領域，具體涉及一種基于數字微差法的 模擬量輸入合并單元校驗儀溯源的方法。

背景技術

目前，其模擬量輸入合并單元校驗儀原理為：

模擬量輸入合并單元校驗儀主要由標準功率源、同步時鐘源、標準信號變 換器、同步A/D采樣器和計算單元構成，其結構如圖2所示，標準功率源在不 同測試點輸出兩路相同的模擬信號，一路送給被測合并單元，一路送給合并單 元校驗儀。被測合并單元校驗儀與標準A/D采樣器同時接收同步秒脈沖信號 (PPS)進行同步采樣，輸入信號經過標準信號變換器變換后，被標準A/D采樣 器同步采樣為標準通道數字信號。被測通道數據為被測校驗儀發出的符合 IEC61950-9-2的以太網報文，由基于虛擬儀器的計算機或DSP構成的計算單元 使用快速傅里葉算法(FFT)計算出標準通道電壓幅值和被檢通道電壓幅值、標 準通道電壓相位和被檢通道電壓相位。兩路數字信號的比值誤差與相位誤差分 別為：和由其工作原理可知，合并單元校驗儀 校驗結果的誤差主要來源于兩部分，分別為硬件系統誤差和軟件(即算法)誤 差。硬件系統誤差主要包括標準信號變換器和A/D采樣器帶來的誤差；算法誤 差來源于各種加窗FFT算法對頻譜泄漏和柵欄效應的抑制程度不同，其精度也 有所不同。

目前的合并單元校驗儀溯源方法：

目前使用的合并單元校驗儀溯源方法是在傳統的互感器校驗儀整檢裝置的 基礎上組合標準A/D采樣器和基于計算機的IEC61850-9-2協議轉換以及報文發 送裝置構成，可以稱之為模擬微差法。互感器校驗儀整檢裝置的工作回路能夠 輸出一路試驗電壓或電流向量，同時誤差回路能夠輸出一路可調節幅值和相位 的標準誤差電壓或電流向量，以電壓通道校準為例，原理如圖3。

校準時，互感器校驗儀整體檢定裝置輸出一路試驗電壓給合并單元校驗儀 的模擬量輸入標準通道，另一路將在試驗電壓上疊加了誤差電壓信號的之后的 模擬量送給標準A/D采樣器，并將采樣值按照符合IEC61850-9-2協議格式組幀 并發送給被檢校驗儀。在極坐標下，被測合并單元校驗儀計算得到的誤差與兩 路信號相差已知的標準比差與角差相比較就可以獲得被測合并單元校驗儀的誤 差。

該溯源方法以傳統互感器校驗儀的直角坐標系測差法為基礎，其測試方法 研究和產品研制都比較成熟。然而，合并單元校驗儀與傳統互感器校驗儀在信 號輸入和校驗原理上已經有了極大的差異。合并單元校驗儀被測輸入通道為符 合IEC61850的數據幀，其采用極坐標下直接測量法，如果仍采用傳統的直角坐 標系測差法整體檢定裝置，一定程度上將引入不小的理論誤差。

此外，模擬微差源中的關鍵部分功率放大器工作時不可避免會產生較大的 耗散功率，影響其自身和周邊器件的工作性能，造成輸出電壓電流的不穩定， 受溫漂和時漂的影響，器件參數會發生變化，導致性能發生變化，微差量輸出 精度難以保證。同時，采用高精度的模擬器件成本將大大提高。所以針對合并 單元校驗儀的發展特點提出數字微差法。

發明內容

本發明的一種基于數字微差法的模擬量輸入合并單元校驗儀溯源的方法， 該方法采用數字算法實現微差疊加，簡化了硬件結構，穩定性好，不易受環境 影響，算法精度高，具有較好的工程應用價值。

本發明的一種基于數字微差法的模擬量輸入合并單元校驗儀溯源的方 法，具體步驟如下：