【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于广域计量，具体涉及一种具有自校准功能的广域计量装置及其测量方法。
技术介绍
1、关口电能表是指安装运行在发电企业上网、跨区联络线、省网联络线及省内供电等关口的电能表，用于贸易结算和内部经济指标的考核，在整个电网的电能计量中起着重要作用，有必要保障关口电能表运行状态的正常、稳定。
2、现有技术中，对于电能表的校验，通常采用离线方式进行，无法实时监测和校验，且操作复杂，效率低下。同时，对于电能质量的监测，也缺乏有效的在线监测手段。此外，缺乏一种能够实现多路高频同步采集的装置，无法满足大规模、高效率的电能管理需求。
技术实现思路
1、针对上述对于电能表的校验无法实时监测和校验，且操作复杂，效率低下的技术问题，本专利技术提供了一种具有自校准功能的广域计量装置及其测量方法，可同步对n个关口电能表进行在线校验，并可实现电能质量在线监测和多路高频同步采集。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
3、一种具有自校准功能的广域计量装置，包括cpu模块、信号切换模块、信号调理模块、a/d采集模块、脉冲捕捉模块、自校准模块、人机交互模块、通信接口、校验脉冲输出接口和ram模块，所述cpu模块通过a/d采集模块与信号调理模块电性连接，所述信号调理模块与信号切换模块电性连接，所述脉冲捕捉模块电性连接在cpu模块上，所述自校准模块电性连接在信号切换模块上，所述人机交互模块、通信接口和校验脉冲输出接口均电性连接在cpu模块上，所述ram模块与c
4、所述cpu模块包括第一cpu处理单元和第二cpu处理单元，所述a/d采集模块的输出端通过数据总线与第一cpu处理单元电性连接，所述脉冲捕捉模块与第一cpu处理单元电性连接，所述第一cpu处理单元通过ram模块与第二cpu处理单元电性连接，所述第二cpu处理单元分别与人机交互模块、通信接口、校验脉冲输出接口电性连接，所述第二cpu处理单元与信号切换模块电性连接。
5、所述通信接口与远程主站通信连接，所述校验脉冲输出接口输出标准电能脉冲的接口，用于校准用途。
6、一种具有自校准功能的广域计量装置的测量方法，包括下列步骤：
7、s1、信号切换模块通过电压测试线和电流钳采集互感器二次侧接入电能表的电压信号和电流信号，将电压电流信号通过信号调理模块和a/d采集模块的处理转换成弱电压弱电流信号；同时脉冲捕捉模块采集关口电能表输出的电能脉冲信号，所述电能脉冲信号发送至第一cpu处理单元；第一cpu处理单元将采集的电压信号和电流信号计算出标准的电能脉冲信号，对输出的电能脉冲信号进行对比计算；
8、s2、第一cpu处理单元通过电压信号和电流信号计算实时电能信号和标准的电能脉冲信号，并存入ram模块中，第一cpu处理单元通过脉冲捕捉模块采集关口电能表输出的电能脉冲信号，并存入ram模块中，同时第二cpu处理单元通过读取ram模块的值，对标准的电能脉冲信号和采集的关口电能表输出的电能脉冲信号进行对比计算；同时第二cpu处理单元控制信号切换模块的开启；
9、s3、广域计量装置上电时自动唤醒自校准模块，进行自校准检查，自校准确认无误，装置进行电能表的实时在线监测，此后第二cpu处理单元按照预先设定的时间间隔t启动自校准模块，自校准模块内置标准信号源产生标准的电压电流信号，信号切换模块采集标准的电压电流信号和接入电能表的n路电压电流信号，信号混合输出至信号调理模块进行噪声过滤及增益放大处理，对处理后的信号进行a/d采集，第一cpu处理单元将采样的a/d数据存入ram模块中，第二cpu处理单元读取ram模块的值运行自校准算法进行计算，从而实现实时自校准。
10、所述s3中自校准模块的自校准方法为：
11、s3.1、标准信号源产生标准电压电流信号：自校准模块内部配置了一个标准信号源，该信号源能够产生标准的电压和电流信号，所述电压和电流信号的幅度、频率和波形的参数都是已知和可控的；
12、s3.2、信号切换模块采集信号：信号切换模块具有多个输入通道，采集的信号为标准的电压电流信号以及接入电能表的n路电压电流信号之和，所述标准的电压电流信号为第一参考信号，所述n路电压电流信号为第一负载信号；
13、s3.3、信号调理模块处理信号：信号调理模块对采集的混合信号进行处理，包括噪声过滤和增益放大；
14、s3.4、a/d采集与处理；
15、s3.5、第二cpu处理单元进行自校准算法计算；
16、s3.6、进行实时自校准。
17、所述s3.4中a/d采集与处理的方法为：a/d采集模块将经过调理的模拟信号转换为数字信号；第一cpu处理单元接收所述数字信号，并将所述数字信号存储在ram模块中。
18、所述s3.5中第二cpu处理单元进行自校准算法计算的方法为：
19、第二cpu处理单元从ram中读取数字信号，并进行信号分离处理，获取第二参考信号和第二负载信号；信号分离处理包括：
20、在时域上，在开始接入第一负载信号之前，利用标准信号源首先向采样通道输入第一参考信号，控制调节标准信号源可以获得第一参考信号的幅值信息、频率信息和相位信息，通道中第一参考信号经过ad采样并存储在寄存器后得到一串数字信号序列，所述数字信号序列为第二参考信号对应的序列；当正常测量采样第一负载信号时，在规定时刻启动注入第一参考信号，通过输出的包括叠加信号的数字信号的每个信号量减去对应的储存值，得到第二负载信号；或在频域上，将这些数字信号进行带阻滤波处理，并对经过带阻滤波滤处理后输出的信号进行移相，以获取第二负载信号；
21、通过在接入第一负载信号之前，利用标准信号源向采样通道注入第一参考信号，控制调节标准信号源获得第一参考信号的幅值信息、频率信息和相位信息，设计带通滤波器的系数，对数字信号进行信号分离处理、卷积运算，获取第二参考信号；
22、根据第一参考信号和第二参考信号确定测量回路的整体增益，并根据测量回路的整体增益和第二负载信号进行第一负载信号的还原；
23、根据测量回路的整体增益确定广域计量装置的实时误差，根据测量回路的整体增益对广域计量装置进行自校准。
24、所述s3.6中进行实时自校准的方法为：完成自校准算法计算，第二cpu处理单元将结果存储在ram模块中，并实时更新显示界面，告知用户当前的自校准状态和误差值；如果发现误差超出了预设的阈值，装置会发出报警，提醒用户对装置进行必要的调整或维修。
25、本专利技术与现有技术相比，具有的有益效果是：
26、本专利技术通过模块化设计，赋予了广域计量装置高度的灵活性和扩展性。本专利技术可同时对n个关口电能表进行在线校准，并可实现电能质量在线监测和多路高频同步采集。同时本专利技术的自校准方法集成在广域计量装置中，将已知的参考信号注入装置，并确保该参考信号与被检测的负载信号沿着相同的路径传播。通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有自校准功能的广域计量装置，其特征在于：包括CPU模块(1)、信号切换模块(2)、信号调理模块(3)、A/D采集模块(4)、脉冲捕捉模块(5)、自校准模块(6)、人机交互模块(7)、通信接口(8)、校验脉冲输出接口(9)和RAM模块(10)，所述CPU模块(1)通过A/D采集模块(4)与信号调理模块(3)电性连接，所述信号调理模块(3)与信号切换模块(2)电性连接，所述脉冲捕捉模块(5)电性连接在CPU模块(1)上，所述自校准模块(6)电性连接在信号切换模块(2)上，所述人机交互模块(7)、通信接口(8)和校验脉冲输出接口(9)均电性连接在CPU模块(1)上，所述RAM模块(10)与CPU模块(1)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有自校准功能的广域计量装置，其特征在于：所述CPU模块(1)包括第一CPU处理单元(101)和第二CPU处理单元(102)，所述A/D采集模块(4)的输出端通过数据总线与第一CPU处理单元(101)电性连接，所述脉冲捕捉模块(5)与第一CPU处理单元(101)电性连接，所述第一CPU处理单元(101)通过RAM模块(10)
3.根据权利要求1所述的一种具有自校准功能的广域计量装置，其特征在于：所述通信接口(8)与远程主站通信连接，所述校验脉冲输出接口(9)输出标准电能脉冲的接口，用于校准用途。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种具有自校准功能的广域计量装置的测量方法，其特征在于：包括下列步骤：
5.根据权利要求4所述的一种具有自校准功能的广域计量装置的测量方法，其特征在于：所述S3中自校准模块的自校准方法为：
6.根据权利要求5所述的一种具有自校准功能的广域计量装置的测量方法，其特征在于：所述S3.4中A/D采集与处理的方法为：A/D采集模块将经过调理的模拟信号转换为数字信号；第一CPU处理单元接收所述数字信号，并将所述数字信号存储在RAM模块中。
7.根据权利要求5所述的一种具有自校准功能的广域计量装置的测量方法，其特征在于：所述S3.5中第二CPU处理单元进行自校准算法计算的方法为：
8.根据权利要求5所述的一种具有自校准功能的广域计量装置的测量方法，其特征在于：所述S3.6中进行实时自校准的方法为：完成自校准算法计算，第二CPU处理单元将结果存储在RAM模块中，并实时更新显示界面，告知用户当前的自校准状态和误差值；如果发现误差超出了预设的阈值，装置会发出报警，提醒用户对装置进行必要的调整或维修。
...【技术特征摘要】
1.一种具有自校准功能的广域计量装置，其特征在于：包括cpu模块(1)、信号切换模块(2)、信号调理模块(3)、a/d采集模块(4)、脉冲捕捉模块(5)、自校准模块(6)、人机交互模块(7)、通信接口(8)、校验脉冲输出接口(9)和ram模块(10)，所述cpu模块(1)通过a/d采集模块(4)与信号调理模块(3)电性连接，所述信号调理模块(3)与信号切换模块(2)电性连接，所述脉冲捕捉模块(5)电性连接在cpu模块(1)上，所述自校准模块(6)电性连接在信号切换模块(2)上，所述人机交互模块(7)、通信接口(8)和校验脉冲输出接口(9)均电性连接在cpu模块(1)上，所述ram模块(10)与cpu模块(1)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有自校准功能的广域计量装置，其特征在于：所述cpu模块(1)包括第一cpu处理单元(101)和第二cpu处理单元(102)，所述a/d采集模块(4)的输出端通过数据总线与第一cpu处理单元(101)电性连接，所述脉冲捕捉模块(5)与第一cpu处理单元(101)电性连接，所述第一cpu处理单元(101)通过ram模块(10)与第二cpu处理单元(102)电性连接，所述第二cpu处理单元(102)分别与人机交互模块(7)、通信接口(8)、校验脉冲输出接口(9)电性连接，所述第二cpu处理单元(102)与信号切换模块(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨征英，薛东升，黄倩，赵利刚，路全，仇雅冰，高英才，王文文，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司阳泉供电公司，
类型：发明
国别省市：
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