[發明專利]一種高精度交流電能計量方法

在審

• 申請號: 202210889490.X
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115639400A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 張杰;高榮志;李勝平;白利兵;周權;陳聰
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R22/06
• 分類號: G01R22/06;G01R22/10
• 代理公司: 成都行之智信知識產權代理有限公司 51256
• 代理人: 溫利平

本發明公開了一種高精度交流電能計量方法，在較高的采樣頻率下，通過定頻采樣方式獲取電壓信號及電流信號的原始數據；在諧波環境下，通過數字濾波及軟件過零點判斷的方式獲取電壓信號與電流信號的相位差；在特定的測試時間段，通過點積和方法計計算單次采樣過程瞬時功率，周期累加作為有功電能值。在引入了濾波環節的情況下可提高過零點判斷的精確度，進而提高有功電能的計量精度。

技術領域

本發明屬于電力系統技術領域，更為具體地講，涉及一種高精度交流電能計量方法。

背景技術

對于電能的準確計量是電力系統的重要保障，亦是促進新能源市場推廣的必要技術。對于交流用電場合，較為典型的電能計量方法為瞬時功率積分法：先計算電流瞬時值及電壓瞬時值的乘積，再結合兩者的相位差進行校正，最后累加計算電能值。其中，電流信號及電壓信號計量的準確性依賴于采集通道的精度；相位差的準確計量則依賴于系統計時器的精度，當采用過零點檢測方法時，信號噪聲波動亦會對相位判斷造成影響。基于以上原理設計的電子式電能計量裝置對于動態畸變的抗擾度較差，計量精度有待進一步提高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高精度交流電能計量方法，在指定測試時間段，通過點積和方法計計算單次采樣過程瞬時功率，周期累加作為有功電能值。

為實現上述發明目的，本發明一種高精度交流電能計量方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、通過控制單元提供采樣時鐘及采樣通道的量程范圍，并通過實時反饋的方式將采樣通道量程設定為當前信號幅值的1.5倍至3倍以保證較高分辨率，然后以高采樣率采集電壓數據及電流數據；

(2)、通過低通濾波器與高通濾波器級聯方式對采集的電壓數據及電流數據進行濾波處理；

(3)、將濾波處理后的電壓數據及電流數據由過零點比較器計算相位差及頻率值；

(4)、將過零點比較器計算得到相位差用于校正瞬時功率，將頻率值用于動態設定系統采樣頻率；

(5)、通過點積和累加公式計算單次采樣過程的有功電能值。

本發明的發明目的是這樣實現的：

本發明一種高精度交流電能計量方法，在較高的采樣頻率下，通過定頻采樣方式獲取電壓信號及電流信號的原始數據；在諧波環境下，通過數字濾波及軟件過零點判斷的方式獲取電壓信號與電流信號的相位差；在特定的測試時間段，通過點積和方法計計算單次采樣過程瞬時功率，周期累加作為有功電能值。在引入了濾波環節的情況下可提高過零點判斷的精確度，進而提高有功電能的計量精度。

附圖說明

圖1是本發明一種高精度交流電能計量方法流程圖；

圖2是本發明系統結構用于具體實施例示意圖；

圖3是數字濾波器組運算前后的波形效果。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行描述，以便本領域的技術人員更好地理解本發明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當已知功能和設計的詳細描述也許會淡化本發明的主要內容時，這些描述在這里將被忽略。

實施例

圖1是本發明一種高精度交流電能計量方法流程圖。

在本實施例中，請參閱圖2，一種高精度交流電能計量方法用于三相四線制大功率回路的計量測試案例，圖中由電壓調理通道、ADC采樣電路、電流調理通道實現采樣過程；由DSP單元實現數字濾波環節及過零點判斷并累加電能值；由控制單元實現采樣率實時設置及通道量程設置；由系統程序輸出電能數據并控制電能計量試驗進程。

如圖1所示，本發明一種高精度交流電能計量方法，包括以下步驟：