[發明專利]量程自適應電力系統信號采集方法

在審

• 申請號: 202010460983.2
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111562521A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 劉金鑄
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01R31/52
• 分類號: G01R31/52;G01R1/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種量程自適應電力系統信號采集方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1將待采集的原始信號s₀(t)經傳感輸出信號

步驟2將傳感輸出信號轉換為標準的電壓信號u_i(t)，并完成與u_i(t)的電隔離，u_i(t)＝λs₀(t)，u_i(t)的動態范圍為0～±A_m(V)；

步驟3量程自適應控制，包括以下分步：

(1)將輸入信號u_i(t)的動態范圍分割成由小信號到大信號的K個量程；

(2)用K個放大器對u_i放大，得到K個不同的電壓信號u₁(t),…,u_K(t)；

(3)采用比較器對電路獲得放大器輸出信號u₁(t),…,u_K(t)的越限指示信號p_k(t),k＝1,…,K-1；

(4)由越限指示信號p_k(t)＝1,k＝1,…,K-1，經控制邏輯得到量程切換控制信號c_k(t),k＝1,…,K，用來分別控制K個模擬開關SW_k,k＝1,…,K，實現量程切換；

(5)輸出采集信號u_o(t)的同時，同步提供當前的量程指示Y_n(t),…,Y₁(t)，其中，量程指示信號數量n＝ceil(log₂ K)，K為量程數量，函數ceil(·)表示取不小于自變量的最小整數，量程指示Y_n(t),…,Y₁(t)由越限指示信號p_k(t)＝1,k＝1,…,K-1經由量程指示邏輯得到；

步驟4采集模擬信號后進行還原處理，還原原始信號計算為：

2.根據權利要求1所述的量程自適應電力系統信號采集方法，其特征在于：步驟3后增加電平移動和A/D轉換步驟后再進行還原處理；具體為：

電平移動：在輸出信號u_o(t)上加入A_m的直流電壓，

A/D轉換：對輸入進行等時間間隔采樣，將波形轉換為離散數據序列

還原處理：離散數據形式的還原處理計算為：：

3.根據權利要求1所述的量程自適應電力系統信號采集方法，其特征在于：步驟1中信號傳感采用電流互感器或電壓互感器，輸出同性質的電流或電壓信號。

4.根據權利要求1所述的量程自適應電力系統信號采集方法，其特征在于：步驟2中λ為常數，取值為：考慮原始信號s₀(t)可能出現的最大值，使u_i(t)的所有可能取值在0～±A_m(V)范圍之內。

5.根據權利要求1所述的量程自適應電力系統信號采集方法，其特征在于，步驟3：

分步(1)中，K個量程分別是：量程1：0～±A₁；量程2：±A₁～±A₂；…；量程k：±A_k-1～±A_k；…；量程K：±A_K-1～±A_K，各量程邊界對應的數值A_k,k＝1,…,K按照以Γ為底的指數遞增，規定為：

A_k＝Γ^k-KA_m,k＝1,…,K

令A₀＝0；

分步(2)中，放大器k,k＝1,…,K的放大倍數分別為：β_k＝Γ^K-k,k＝1,…,K，得到K個不同的電壓信號

分步(3)中，u_k(t),k＝1,…,K-1的絕對值若低于A_m，則越限指示信號p_k(t)＝0,k＝1,…,K-1；u_k(t),k＝1,…,K-1的絕對值若高于A_m，則越限指示信號p_k(t)＝1,k＝1,…,K-1；

分步(4)中，c_k(t),k＝1,…,K控制模擬開關SW_k,k＝1,…,K的方式為：c_k(t)為1時SW_k閉合，否則斷開，SW_k為常斷開關；

產生c_k(t),k＝1,…,K的K個控制邏輯如下：

控制邏輯1：其中表示p₁的非，下同；

控制邏輯k,1＜k＜K：

控制邏輯K：c_K＝p_K。