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CN103076493A - 用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法 - Google Patents

用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法 Download PDF

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CN103076493A
CN103076493A CN2012105844977A CN201210584497A CN103076493A CN 103076493 A CN103076493 A CN 103076493A CN 2012105844977 A CN2012105844977 A CN 2012105844977A CN 201210584497 A CN201210584497 A CN 201210584497A CN 103076493 A CN103076493 A CN 103076493A
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CN
China
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reactive power
phase
signal
current
electric energy
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CN2012105844977A
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Inventor
潘科
韩明
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Shanghai Beiling Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Beiling Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明公开了种用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法，包括：计算各个单相无功功率；对各单相无功功率进行补偿，得到补偿后的单相无功功率；进行小信号检测，根据检测结果，选择单相无功功率或者补偿后的单相无功功率，进行总无功功率计算；对总无功功率进行逆补偿。本发明实现了三相无功功率的准确测量，解决了电能计量芯片中小信号容易受到串扰噪声影响，而造成无功功率计算误差的问题。

Description

用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法
技术领域
本发明涉及电能计量领域，尤其涉及一种用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法。
背景技术
电能计量是电力企业生产、科研和经营管理不可缺少的一项重要基础工作。现今主要通过电能表中的计量芯片完成无功功率的计算。
目前，三相电能计量芯片多使用模拟前端和数字信号处理来进行计量计算，测量三相无功功率时，需要同时采样三路电流及三路电压，共采用6路模拟到数字转换器，这些模拟电路与后续数字电路集成被在一个芯片中，不可避免的存在模拟通道间的串扰。串扰噪声在测量小信号功率时尤为明显，从而容易造成小信号功率计算误差，如图1、图2和图3所示。其中，图1表示计量芯片内电路串扰物理层示意图，图中Insulator表示绝缘层；Substrate（ground）表示载板；图2表示计量芯片内电路串扰layout（布线）示意图，A、B、C表示三相；图3表示计量芯片内电路串扰模型示意图，Aggressor net A表示干扰连线A；Victim net B表示受干扰连线B；Aggressor net C表示干扰连线C；Driver表示前级驱动电路；Receiver表示后级接收电路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法，实现了三相无功功率的准确测量，解决了芯片中小信号容易受到串扰噪声影响，而造成无功功率计算误差的问题。
实现上述目的的技术方案是：
一种用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法，所述电能计量芯片通过三个单相通道采样三路电流信号和三路电压信号，测量三相无功功率，一个单相通道对应一路电流信号和一路电压信号，所述方法包括下列步骤：
一个单相通道，执行一次步骤S1～S3：
步骤S1，根据对应于当前单相通道的一路电流信号和一路电压信号，计算该单相通道的单相无功功率
Figure BDA00002670483000021
其中：V为电压信号的电压值；I为电流信号的电流值；
Figure BDA00002670483000022
表示电压和电流的相位差；
步骤S2，对单相无功功率进行补偿，得到补偿后的单相无功功率VARS=单相无功功率+VAROS，其中，VAROS表示：无功功率失调校正；
步骤S3，对当前单相通道的电流信号和电压信号进行小信号检测，判断该电流信号和电压信号是否为小信号，若是，则选择所述补偿后的单相无功功率作为该单相通道的单相输出功率；若否，则选择步骤S1中所述单相无功功率作为该单相通道的单相输出功率；
步骤S4，将经历三次步骤S1～S3所得到三个单相输出功率相加，得到总无功功率，并对其进行逆补偿，得到逆补偿后的总无功功率FVAR＝总无功功率+FVAROS*VARFAT，其中，FVAROS表示：逆补偿后的无功功率失调校正；VARFAT表示逆补偿因数。
上述的用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法，其中，所述逆补偿因数根据三路路电流信号和三路电压信号，计算得到。
上述的用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法，其中，所述无功功率失调校正和逆补偿后的无功功率失调校正均通过寄存器配置。
本发明的有益效果是：本发明通过对每相无功功率测量进行小信号补偿，对总无功功率测量进行逆补偿，从而避免因小信号受到串扰噪声影响，而造成的无功功率计算误差问题，实现了电能计量芯片三相无功功率的准确测量。本发明实时性高，补偿方式灵活，易于实现，具有很高的实用价值。
附图说明
图1是计量芯片内电路串扰物理层示意图；
图2是计量芯片内电路串扰layout示意图；
图3是计量芯片内电路串扰模型示意图；
图4是本发明的用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
电能计量芯片通过三个单相通道采样三路电流信号和三路电压信号，测量三相无功功率，一个单相通道对应一路电流信号和一路电压信号。请参阅图4，本发明的用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法，包括下列步骤：
一个单相通道，执行一次步骤S1～S3，因为有三个单相通道，所以执行三次步骤S1～S3：
步骤S1，针对当前某个单相通道，根据该单相通道的一路电流信号和一路电压信号506（phase A、phase B或者phase C），计算该单相通道的单相无功功率VAR501；其中，单相无功功率
Figure BDA00002670483000031
V为电压信号的电压值；I为电流信号的电流值；
Figure BDA00002670483000032
表示电压和电流的相位差；
步骤S2，对当前的单相无功功率VAR501进行补偿，即通过公式VARS＝VAR+VAROS，得到补偿后的单相无功功率VARS(AVARS、BVARS或者CVARS)503，其中：VAROS（AVAROS、BVAROS或者CVAROS）502表示：无功功率失调校正，通过寄存器配置；
步骤S3，通过小信号检测单元（Small-signal detect）505，将对应于当前单相通道的电流信号和电压信号506（phase A、phase B或者phase C）进行小信号检测，判断该电流信号和电压信号506（phase A、phase B或者phase C）是否为小信号，若是，通过多路选择器504，选择补偿后的单相无功功率VARS(AVARS、BVARS或者CVARS)503，作为该单相通道的单相输出功率（AVAR、BVAR或者CVAR）；若否，通过多路选择器504，选择单相无功功率VAR501作为该单相通道的单相输出功率（AVAR、BVAR或者CVAR）；
步骤S4，经历三次步骤S1～S3，得到三个单相输出功率AVAR、BVAR和CVAR，将它们相加，得到总无功功率509，通过逆补偿单元（inverse compensation）507对总无功功率509进行逆补偿，即通过公式FVAR＝（AVAR+BVAR+CVAR）+（FVAROS*VARFAT），得到逆补偿后的总无功功率FVAR508，其中：FVAROS510表示逆补偿后的无功功率失调校正，通过寄存器配置；VARFAT表示逆补偿因数，通过小信号检测单元505检测三路电流信号和电压信号506phase A、phase B和phase C，然后通过软件算法计算得到。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (3)

1.一种用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法，所述电能计量芯片通过三个单相通道采样三路电流信号和三路电压信号，测量三相无功功率，一个单相通道对应一路电流信号和一路电压信号，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
一个单相通道，执行一次步骤S1～S3：
步骤S1，根据对应于当前单相通道的一路电流信号和一路电压信号，计算该单相通道的单相无功功率
Figure FDA00002670482900011
其中：V为电压信号的电压值；I为电流信号的电流值；
Figure FDA00002670482900012
表示电压和电流的相位差；
步骤S2，对单相无功功率进行补偿，得到补偿后的单相无功功率VARS=单相无功功率+VAROS，其中，VAROS表示：无功功率失调校正；
步骤S3，对当前单相通道的电流信号和电压信号进行小信号检测，判断该电流信号和电压信号是否为小信号，若是，则选择所述补偿后的单相无功功率作为该单相通道的单相输出功率；若否，则选择步骤S1中所述单相无功功率作为该单相通道的单相输出功率；
步骤S4，将经历三次步骤S1～S3所得到三个单相输出功率相加，得到总无功功率，并对其进行逆补偿，得到逆补偿后的总无功功率FVAR＝总无功功率+FVAROS*VARFAT，其中，FVAROS表示：逆补偿后的无功功率失调校正；VARFAT表示逆补偿因数。
2.根据权利要求1所述的用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法，其特征在于，所述逆补偿因数根据三路路电流信号和三路电压信号，计算得到。
3.根据权利要求1所述的用于电能计量芯片的三相无功功率测量及串扰补偿方法，其特征在于，所述无功功率失调校正和逆补偿后的无功功率失调校正均通过寄存器配置。
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