一種電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)及比對(duì)、來(lái)源分析方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)及比對(duì)、來(lái)源分析方法，各比對(duì)裝置時(shí)鐘同步；對(duì)比裝置中，由同步采集模塊將電參量數(shù)據(jù)發(fā)送至電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊進(jìn)行計(jì)算；將計(jì)算出的電參量打上時(shí)標(biāo)，通過(guò)通信模塊傳輸至其他比對(duì)裝置或服務(wù)器上，同時(shí)通過(guò)通信模塊接收其他比對(duì)裝置傳輸過(guò)來(lái)的具有時(shí)標(biāo)的電參量與其本身打上時(shí)標(biāo)的電參量進(jìn)行比對(duì)，將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析記錄；同時(shí)，記錄環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)的當(dāng)前采集電參量的環(huán)境參數(shù)，并將這些環(huán)境參數(shù)同電測(cè)量計(jì)算結(jié)果、電參量比對(duì)結(jié)果同時(shí)保存。本系統(tǒng)和方法可以對(duì)電測(cè)量誤差進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)分析不同環(huán)境下的比對(duì)誤差關(guān)系及環(huán)境對(duì)誤差的影響，從而判斷計(jì)量系統(tǒng)存在的誤差，確定電測(cè)量的計(jì)量準(zhǔn)確度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)及比對(duì)、來(lái)源分析方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)及比對(duì)、來(lái)源分析方法，屬于電測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0003]在電測(cè)量領(lǐng)域，需要的對(duì)電壓、電流、功率等電測(cè)量量進(jìn)行計(jì)量，其電測(cè)量的計(jì)量準(zhǔn)確度是電計(jì)量專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域重點(diǎn)研究的方向之一。在電測(cè)量量計(jì)量系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于高頻信號(hào)、電磁干擾、溫度等各種因素的干擾，計(jì)量系統(tǒng)存在一定的誤差，分析出誤差來(lái)源對(duì)于電測(cè)量的準(zhǔn)確度確定非常重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于同步采集原理實(shí)現(xiàn)電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)及比對(duì)、來(lái)源分析方法，可以對(duì)電測(cè)量誤差進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)分析不同環(huán)境下的比對(duì)誤差關(guān)系及環(huán)境對(duì)誤差的影響。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)，其特征是，至少含有兩臺(tái)完全相同的比對(duì)裝置，比對(duì)裝置通過(guò)同步時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)或GPS進(jìn)行時(shí)鐘同步；每個(gè)對(duì)比裝置中包括同步采集模塊、電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊、通信模塊和環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊；
由同步采集模塊將采集到電參量數(shù)據(jù)發(fā)送至電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊進(jìn)行電測(cè)量參量的計(jì)算；將計(jì)算出的電參量打上時(shí)標(biāo)，通過(guò)通信模塊傳輸至其他比對(duì)裝置或服務(wù)器上，同時(shí)通過(guò)通信模塊接收其他比對(duì)裝置傳輸過(guò)來(lái)的具有時(shí)標(biāo)的電參量與其本身打上時(shí)標(biāo)的電參量進(jìn)行比對(duì)，將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析記錄；
在通過(guò)同步時(shí)鐘進(jìn)行電參量計(jì)算及比對(duì)的同時(shí)，記錄環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)的當(dāng)前采集電參量的環(huán)境參數(shù)，并將這些環(huán)境參數(shù)同電測(cè)量計(jì)算結(jié)果、電參量比對(duì)結(jié)果同時(shí)保存。
[0006]環(huán)境參數(shù)包括溫度、濕度和電場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)數(shù)據(jù)積累及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析不同環(huán)境下的比對(duì)誤差關(guān)系，用于分析環(huán)境對(duì)誤差的影響。
[0007]同步采集模塊采用AD采集芯片。
[0008]一種電測(cè)量誤差分布式比對(duì)、來(lái)源分析方法，其特征是，包括以下步驟:
1)通過(guò)同步時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)或GPS對(duì)多個(gè)比對(duì)裝置進(jìn)行時(shí)鐘同步；
2)將同步采集模塊采集到電參量數(shù)據(jù)發(fā)送至電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊，由該模塊進(jìn)行電測(cè)量參量的計(jì)算；
3)各比對(duì)裝置完成各自電參量的計(jì)算后，對(duì)每個(gè)計(jì)算的電參量打上時(shí)標(biāo)，將這些含有時(shí)標(biāo)的電參量通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至其他比對(duì)裝置或服務(wù)器上，同時(shí)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)接收其他比對(duì)裝置傳輸過(guò)來(lái)的具有時(shí)標(biāo)的電參量，對(duì)本比對(duì)裝置與接收的比對(duì)裝置的電參量進(jìn)行比對(duì)，并將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行記錄及顯示； 4)在通過(guò)同步時(shí)鐘進(jìn)行電參量計(jì)算及比對(duì)的同時(shí)，記錄環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)的當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)，并將這些環(huán)境參數(shù)同電測(cè)量計(jì)算結(jié)果、電參量比對(duì)結(jié)果同時(shí)保存，通過(guò)保存積累的數(shù)據(jù)分析不同環(huán)境下的比對(duì)誤差關(guān)系，分析環(huán)境對(duì)誤差的影響。
[0009]電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊計(jì)算的電測(cè)量參量包括:電壓幅值、相位及21次諧波含量，電流幅值、相位及21次諧波含量,有功功率電參量。
[0010]采用FFT快速傅里葉變換的方法通過(guò)頻域計(jì)算其幅值、相位及21次諧波的幅值，并對(duì)采集過(guò)程中出現(xiàn)的延時(shí)進(jìn)行修正。
[0011]對(duì)有功功率的電參量計(jì)算采用時(shí)域法。
[0012]步驟3)中比對(duì)的內(nèi)容包括:電壓幅值、相位及諧波分量，電流幅值、相位及諧波分量，電能量，功率因數(shù)。
[0013]以本比對(duì)裝置中的電參量為基準(zhǔn)量，其他比對(duì)裝置中的電參量為比對(duì)電參量，比對(duì)算法如下:
比差=(比對(duì)電參量-基準(zhǔn)電參量)/基準(zhǔn)電參量* 100%。
[0014]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:
本發(fā)明提供了一種基于同步采集原理實(shí)現(xiàn)電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)及比對(duì)、來(lái)源分析方法，可以對(duì)電測(cè)量誤差進(jìn)行比對(duì)，同時(shí)分析不同環(huán)境下的比對(duì)誤差關(guān)系及環(huán)境對(duì)誤差的影響，從而判斷計(jì)量系統(tǒng)存在的誤差，確定電測(cè)量的計(jì)量準(zhǔn)確度。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)示意圖；
圖2是幅值、相位計(jì)算流程圖；
圖3是有功功率的時(shí)域計(jì)算方法的計(jì)算流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明的電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)至少含有兩臺(tái)完全相同的比對(duì)裝置，比對(duì)裝置通過(guò)同步時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)(B碼、PPS秒脈沖或IEEE1588)或GPS進(jìn)行時(shí)鐘同步，保障各比對(duì)裝置能夠同時(shí)采集及計(jì)算。每個(gè)對(duì)比裝置中包括同步采集模塊、電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊、通信模塊、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊、同步模塊。
[0018]由同步采集模塊將采集到的電壓、電流等電參量數(shù)據(jù)發(fā)送至電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊進(jìn)行電測(cè)量參量的計(jì)算。完成各自電壓電流、有功等電參量的計(jì)算后，針對(duì)每個(gè)計(jì)算的電參量將打上時(shí)標(biāo)，將這些含有時(shí)標(biāo)的電參量通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至其他設(shè)備或服務(wù)器上，同時(shí)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)接收其他設(shè)備傳輸過(guò)來(lái)的具有時(shí)標(biāo)的電參量，可對(duì)這些電參量進(jìn)行比對(duì)，并將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行記錄及顯示。
[0019]同步采集模塊采用高精度AD采集芯片，通過(guò)已同步的時(shí)鐘進(jìn)行電壓、電流電參量的采集，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)比對(duì)裝置同時(shí)采集。AD采集芯片一般采用AD7606，采樣速率為12.8KHz，采樣精度為16位。
[0020]在通過(guò)同步時(shí)鐘進(jìn)行電參量計(jì)算及比對(duì)的同時(shí)，記錄環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)的當(dāng)前電參量采集的環(huán)境因素，含溫度、濕度、電場(chǎng)強(qiáng)度等，并將這些環(huán)境參數(shù)同電測(cè)量計(jì)算結(jié)果、電參量比對(duì)結(jié)果同時(shí)保存，通過(guò)數(shù)據(jù)積累及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析不同環(huán)境下的比對(duì)誤差關(guān)系，用于分析環(huán)境對(duì)誤差的影響。
[0021]本發(fā)明的基于時(shí)間同步的電測(cè)量誤差分布式比對(duì)、來(lái)源分析方法包括以下步驟:
1.通過(guò)同步時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)(B碼、PPS秒脈沖、IEEE1588)或GPS對(duì)多個(gè)比對(duì)裝置進(jìn)行時(shí)鐘同步，保障各比對(duì)裝置能夠同時(shí)采集及計(jì)算。
[0022]2.將同步采集模塊采集到的電壓、電流等電參量數(shù)據(jù)發(fā)送至電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊，由該模塊進(jìn)行電測(cè)量參量的計(jì)算，主要計(jì)算電壓幅值、相位及21次諧波含量，電流幅值、相位及21次諧波含量,有功功率電參量。
[0023]其中，電壓、電流幅值、相位及諧波分量的計(jì)算方法:針對(duì)電壓和電流的計(jì)算，本方法采用FFT快速傅里葉變換的方法通過(guò)頻域計(jì)算其幅值、相位及21次諧波的幅值，其幅值、相位計(jì)算流程圖如圖2，先對(duì)采集到的A/D數(shù)據(jù)流進(jìn)行1024點(diǎn)分段，如果不足則補(bǔ)零；然后對(duì)1024點(diǎn)進(jìn)行快速浮點(diǎn)FFT計(jì)算；然后在頻率譜中尋找最大能量譜線，即等價(jià)為O?PI數(shù)字頻率范圍內(nèi)最高幅度值的譜線，該譜線即為基波頻率，計(jì)算其幅值和相位；然后尋找諧波譜線，計(jì)算對(duì)應(yīng)幅值和相位；最后輸出結(jié)果。
[0024]在進(jìn)行相位計(jì)算過(guò)程中，因電壓電流的采集雖然通過(guò)同步時(shí)鐘進(jìn)行同步，但采集過(guò)程中仍然會(huì)出現(xiàn)一定延時(shí)，但該延時(shí)是固定延時(shí)，可通過(guò)軟件進(jìn)行修正，算法中已經(jīng)含有對(duì)延時(shí)的修正:
基波初始相位θ基波(?=θ基波計(jì)算-2* JI*f 諧波初始相位θ諧波ο=θ諧波計(jì)算-2* 諧波*t時(shí)延
式中，Θ ，為計(jì)算的基波相位，fss為基波頻率，為延時(shí)時(shí)間；Θ ，為計(jì)算的諧波相位，為諧波頻率。
[0025]有功功率的時(shí)域計(jì)算方法:針對(duì)有功功率的電參量計(jì)算采用時(shí)域法，相比頻域法計(jì)算，時(shí)域有功計(jì)算能夠?qū)㈦妷?、電流諧波的功率計(jì)算在內(nèi)，準(zhǔn)確度較高，計(jì)算簡(jiǎn)單速度快，其計(jì)算流程圖如圖3。
[0026]首先判斷有功功率計(jì)算結(jié)束否，如未結(jié)束則進(jìn)入計(jì)算微能量環(huán)節(jié)，如已完成，則結(jié)束全部計(jì)算；計(jì)算環(huán)節(jié)首先計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)的微能量dP，其中dU為采樣點(diǎn)電壓幅值，dl為采樣點(diǎn)電流幅值；然后進(jìn)行微電能累積計(jì)算accP ;判斷累積微電能accP的絕對(duì)值是否達(dá)到電能脈沖能量值的十分之一，如達(dá)到，則進(jìn)入電能能量統(tǒng)計(jì)計(jì)算環(huán)節(jié)，如未達(dá)到，則進(jìn)入判斷有功功率計(jì)算結(jié)束否環(huán)節(jié)；電能能量統(tǒng)計(jì)計(jì)算首先判斷累積微電能的符號(hào)Sign(accP),如果為正則，累加到正向電能totlPP，如果為負(fù)則，累加到反向電能totlNP，最后清零微電能累積值accP=0,進(jìn)入判斷有功功率計(jì)算結(jié)束否環(huán)節(jié)。
[0027]最后，
正向有功功率=正向電能totlPP/計(jì)算時(shí)長(zhǎng)反向有功功率=反向電能totlNP/計(jì)算時(shí)長(zhǎng)。
[0028]3.完成各自電壓電流、有功等電參量的計(jì)算后，針對(duì)每個(gè)計(jì)算的電參量將打上時(shí)標(biāo)，將這些含有時(shí)標(biāo)的電參量通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至其他設(shè)備或服務(wù)器上，同時(shí)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)接收其他設(shè)備傳輸過(guò)來(lái)的具有時(shí)標(biāo)的電參量，可對(duì)這些電參量進(jìn)行比對(duì)，并將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行記錄及顯示。
[0029]比對(duì)內(nèi)容含:電壓幅值、相位及諧波分量，電流幅值、相位及諧波分量，電能量，功率因數(shù)。比對(duì)算法(以本設(shè)備為基準(zhǔn)設(shè)備)如下:
比差=(比對(duì)電參量-基準(zhǔn)電參量)/基準(zhǔn)電參量* 100%
比對(duì)電參量:與之比對(duì)的電參量，有電壓幅值、相位、諧波分量、電能量等基準(zhǔn)電參量:本設(shè)備的電參量，有電壓幅值、相位、諧波分量、電能量等
4.在通過(guò)同步時(shí)鐘進(jìn)行電參量計(jì)算及比對(duì)的同時(shí)，記錄環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)的當(dāng)前電參量采集的環(huán)境因素，含溫度、濕度、電場(chǎng)強(qiáng)度等，并將這些環(huán)境參數(shù)同電測(cè)量計(jì)算結(jié)果、電參量比對(duì)結(jié)果同時(shí)保存，通過(guò)數(shù)據(jù)積累及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析不同環(huán)境下的比對(duì)誤差關(guān)系，用于分析環(huán)境對(duì)誤差的影響。
[0030]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)，其特征是，至少含有兩臺(tái)完全相同的比對(duì)裝置，比對(duì)裝置通過(guò)同步時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)或GPS進(jìn)行時(shí)鐘同步；每個(gè)對(duì)比裝置中包括同步采集模塊、電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊、通信模塊和環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊； 由同步采集模塊將采集到電參量數(shù)據(jù)發(fā)送至電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊進(jìn)行電測(cè)量參量的計(jì)算；將計(jì)算出的電參量打上時(shí)標(biāo)，通過(guò)通信模塊傳輸至其他比對(duì)裝置或服務(wù)器上，同時(shí)通過(guò)通信模塊接收其他比對(duì)裝置傳輸過(guò)來(lái)的具有時(shí)標(biāo)的電參量與其本身打上時(shí)標(biāo)的電參量進(jìn)行比對(duì)，將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析記錄； 在通過(guò)同步時(shí)鐘進(jìn)行電參量計(jì)算及比對(duì)的同時(shí)，記錄環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)的當(dāng)前采集電參量的環(huán)境參數(shù)，并將這些環(huán)境參數(shù)同電測(cè)量計(jì)算結(jié)果、電參量比對(duì)結(jié)果同時(shí)保存。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)，其特征是，環(huán)境參數(shù)包括溫度、濕度和電場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)數(shù)據(jù)積累及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析不同環(huán)境下的比對(duì)誤差關(guān)系，用于分析環(huán)境對(duì)誤差的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電測(cè)量誤差分布式比對(duì)系統(tǒng)，其特征是，同步采集模塊采用AD采集芯片。
4.基于權(quán)利要求1的電測(cè)量誤差分布式比對(duì)、來(lái)源分析方法，其特征是，包括以下步驟: 1)通過(guò)同步時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)或GPS對(duì)多個(gè)比對(duì)裝置進(jìn)行時(shí)鐘同步； 2)將同步采集模塊采集到電參量數(shù)據(jù)發(fā)送至電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊，由該模塊進(jìn)行電測(cè)量參量的計(jì)算； 3)各比對(duì)裝置完成各自電參量的計(jì)算后，對(duì)每個(gè)計(jì)算的電參量打上時(shí)標(biāo)，將這些含有時(shí)標(biāo)的電參量通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至其他比對(duì)裝置或服務(wù)器上，同時(shí)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)接收其他比對(duì)裝置傳輸過(guò)來(lái)的具有時(shí)標(biāo)的電參量，對(duì)本比對(duì)裝置與接收的比對(duì)裝置的電參量進(jìn)行比對(duì)，并將比對(duì)結(jié)果進(jìn)行記錄及顯示； 4)在通過(guò)同步時(shí)鐘進(jìn)行電參量計(jì)算及比對(duì)的同時(shí)，記錄環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)的當(dāng)前的環(huán)境參數(shù)，并將這些環(huán)境參數(shù)同電測(cè)量計(jì)算結(jié)果、電參量比對(duì)結(jié)果同時(shí)保存，通過(guò)保存積累的數(shù)據(jù)分析不同環(huán)境下的比對(duì)誤差關(guān)系，分析環(huán)境對(duì)誤差的影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電測(cè)量誤差分布式比對(duì)、來(lái)源分析方法，其特征是，電測(cè)量計(jì)算及比對(duì)算法模塊計(jì)算的電測(cè)量參量包括:電壓幅值、相位及21次諧波含量，電流幅值、相位及21次諧波含量,有功功率電參量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電測(cè)量誤差分布式比對(duì)、來(lái)源分析方法，其特征是，采用FFT快速傅里葉變換的方法通過(guò)頻域計(jì)算其幅值、相位及21次諧波的幅值，并對(duì)采集過(guò)程中出現(xiàn)的延時(shí)進(jìn)行修正。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電測(cè)量誤差分布式比對(duì)、來(lái)源分析方法，其特征是，對(duì)有功功率的電參量計(jì)算采用時(shí)域法。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電測(cè)量誤差分布式比對(duì)、來(lái)源分析方法，其特征是，步驟3)中比對(duì)的內(nèi)容包括:電壓幅值、相位及諧波分量，電流幅值、相位及諧波分量，電能量，功率因數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電測(cè)量誤差分布式比對(duì)、來(lái)源分析方法，其特征是，以本比對(duì)裝置中的電參量為基準(zhǔn)量，其他比對(duì)裝置中的電參量為比對(duì)電參量，比對(duì)算法如下:
比差=(比對(duì)電參量-基準(zhǔn)電參量)/基準(zhǔn)電參量* 100%。
【文檔編號(hào)】G01R15/00GK104237592SQ201410446161
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】楊世海, 王忠東, 陳剛, 倪時(shí)龍, 盧樹(shù)峰, 戴太文, 徐敏銳, 陳銘明, 趙雙雙, 田正其, 肖新華 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 福建億榕信息技術(shù)有限公司