一种基于自适应调零技术的调节配电装置零飘的方法

摘要

本发明公开了一种基于自适应调零技术的调节配电装置零飘的方法，步骤为：配电装置实时采集各通道的模拟量；经过配电装置内CT/PT组成的采样回路，运放电路，进入片内AD转换；装置内设置运算/逻辑处理模块，定期读取AD转换后的24点离散值，再进行傅里叶转换成有效值、实部、虚部供后续使用；考虑不同采样通道的通道系数，辅以温度系数，加以综合补偿，从而抑制零飘至合理范围内。本发明能有效地抑制固有零飘，并考虑环境温度对其影响，加以综合补偿，能够快速、准确地调节装置零飘至合理范围内，进而对装置的批量生产、现场调试带来很大的便利性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于自适应调零技术的调节配电装置零飘的方 法，属于电力技术领域。

背景技术

配电装置，一般会采集被监测对象输入的电压、电流量，并据此 计算产生频率、相角、功率等。因此对电压、电流等测量的精确度， 就影响后续一系列计算量的精度。

零飘，即输入端无信号时，输出端的电压偏离初始值而上下漂动 的现象。零漂一般是由于元器件参数变值、温度变化、电源电压的不 稳定等原因造成的。

例如，监控装置要达到0.5级(0.5％)的性能指标要求。针对额 定电流5A(安培)，0.5级的要求就是0.5％*5A＝0.025A；也就是 输入信号是5A时，要求测量值介于5±0.025A范围内，才算合格； 同理，当无输入信号(0A)时，要求测量值(即零飘值)应小于0.025A。

零飘是避免不了的，但工程上可以控制零飘至合理的范围内。抑 制零漂，可以通过精选元件、对元件进行老化处理、选用高稳定度电 源以及用稳定静态工作点等方法来实现，这些措施也会导致装置成本 的上升。另外，软件方案中，通过调整通道系数、对零飘值进行算术 处理，虽然能够控制零飘，也可能会导致牺牲小的测量值(小值)的 精度，甚至牺牲额定值的精度。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题作出了改进，在不增加现有 装置成本的前提下，综合运用自适应调零方案，能有效地抑制零飘， 同时不牺牲小值、额定值的精度，提供了一种基于自适应调零技术的 调节配电装置零飘的方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于自适应调零技术的调节配电装置零飘的方法，所述步骤 为：

(1)、配电装置实时采集各通道的模拟量；

(2)、经过配电装置内CT/PT组成的采样回路，运放电路，进入 片内AD转换；

(3)、装置内设置运算/逻辑处理模块，定期读取AD转换后的 24点离散值，再进行傅里叶转换成有效值、实部、虚部供后续使用； 考虑不同采样通道的通道系数，辅以温度系数，加以综合补偿，从而 抑制零飘至合理范围内。

上述步骤(1)中模拟量包括三相电流Ia、Ib、Ia，三相电压Ua、 Ub、Uc，以及遥信开入。

上述步骤(2)中外部输入经过装置内CT变换后,经过数个阻容 件组成的滤波电路，生成SINIA信号，送往后续运放电路。

上述步骤(3)中运算/逻辑处理模块的处理方法如下：

(a)、定期读取以1周波24点采样为周期，在每个采样周期内， 读取AD转换后的电流值，依次保存进三相电流采样数组Ia_Smpl[N]、 Ib_Smpl[N]、Ic_Smpl[N]，以及三相电压采样数组Ua_Smp[l]N、 Ub_Smpl[N]、Uc_Smpl[N]，N是数组维数；

(b)、在无输入信号时，上述数组记录了电流、电压各个通道的 零飘值；当选择零飘调整时，根据上述各相电流、电压采样数组，进 行数学平均得出平均误差，得出偏差值；

A相电压的偏差值为：

$\mathrm{dev}\_\mathrm{Ua}=\frac{1}{N}\underset{i=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{Ua}\_\mathrm{Smpl}\left[i\right]$     公式1

式中，N为数组维数；

(c)、考虑到温度变化等因素对滤波电路的影响，以室温20度 为基准值，定其温度补偿系数为1.0，通过温度试验，实际每5度， 测量所得经验补偿系数记录入温度补偿系数数组K_tmp[M]中，从而 产生综合的补偿系数：

$K_0\_\mathrm{Ua}=\frac{1}{N}\underset{i=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{Ua}\_\mathrm{Smpl}\left[i\right]\times K\_\mathrm{tmp}\left[j\right]$     公式2

同理产生K₀_Ub、K₀_Uc，以及K₀_Ia、K₀_Ib、K₀_Ic；

式中，j为在调零命令发出时的环境温度对应的温度系数数组 下标值；

然后得到修正后的采样值：

Val_Ua[N]＝Ua_Smpl[N]-K₀_Ua      公式3

同理产生Val_Ub[N]、Val_Uc[N]、Val_Ia[N]、Val_Ib[N]、Val_Ic[N]。

本发明所达到的有益效果：

本发明在不增加现有硬件成本的前提下，采用简单可靠的设计思 路，并考虑了温度等对零飘的影响，采用综合补偿并抑制零飘，使装 置能达到应有的性能指标；同时，简化了调零步骤，有效的减小了出 厂调试以及工程维护的工作量，降低了装置的生产和维护成本。

附图说明

图1为配电装置功能模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清 楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于自适应调零技术的调节配电装置零飘的方 法，所述步骤为：

(1)、配电装置实时采集各通道的模拟量；

(2)、经过配电装置内CT/PT组成的采样回路，运放电路，进入 片内AD转换；

(3)、装置内设置运算/逻辑处理模块，定期读取AD转换后的 24点离散值，再进行傅里叶转换成有效值、实部、虚部供后续使用； 考虑不同采样通道的通道系数，辅以温度系数，加以综合补偿，从而 抑制零飘至合理范围内。

上述步骤(1)中模拟量包括三相电流Ia、Ib、Ia，三相电压Ua、 Ub、Uc，以及遥信开入。

上述步骤(2)中外部输入经过装置内CT变换后,经过数个阻容 件组成的滤波电路，生成SINIA信号，送往后续运放电路。

上述步骤(3)中运算/逻辑处理模块的处理方法如下：

(a)、定期读取以1周波24点采样为周期，在每个采样周期内， 读取AD转换后的电流值，依次保存进三相电流采样数组Ia_Smpl[N]、 Ib_Smpl[N]、Ic_Smpl[N]，以及三相电压采样数组Ua_Smp[l]N、 Ub_Smpl[N]、Uc_Smpl[N]，N是数组维数；

(b)、在无输入信号时，上述数组记录了电流、电压各个通道的 零飘值；当选择零飘调整时，根据上述各相电流、电压采样数组，进 行数学平均得出平均误差，得出偏差值；

A相电压的偏差值为：

$\mathrm{dev}\_\mathrm{Ua}=\frac{1}{N}\underset{i=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{Ua}\_\mathrm{Smpl}\left[i\right]$    公式1

式中，N为数组维数，一般取1周波采样点数的整数倍，例如 N＝72；

(c)、考虑到温度变化等因素对滤波电路的影响，以室温20度 为基准值，定其温度补偿系数为1.0，通过温度试验，实际每5度， 测量所得经验补偿系数记录入温度补偿系数数组K_tmp[M]中，在装 置可能使用的温度范围内，如-40°～+70°范围内，每5°生成一个 补偿系数，这样共产生22个温度补偿系数。从而产生综合的补偿系 数：

$K_0\_\mathrm{Ua}=\frac{1}{N}\underset{i=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\mathrm{Ua}\_\mathrm{Smpl}\left[i\right]\times K\_\mathrm{tmp}\left[j\right]$       公式2

同理产生K₀_Ub、K₀_Uc，以及K₀_Ia、K₀_Ib、K₀_Ic；

式中，j为在调零命令发出时的环境温度对应的温度系数数组 下标值；

然后得到修正后的采样值：

Val_Ua[N]＝Ua_Smpl[N]-K₀_Ua      公式3

同理产生Val_Ub[N]、Val_Uc[N]、Val_Ia[N]、Val_Ib[N]、Val_Ic[N]。

综上，在不增加现有硬件成本的前提下，采用简单可靠的设计思 路，并考虑了温度等对零飘的影响，采用综合补偿并抑制零飘，使装 置能达到应有的性能指标；同时，简化了调零步骤，有效的减小了出 厂调试以及工程维护的工作量，降低了装置的生产和维护成本。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出 若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。