專利名稱：對電表中的計量芯片和錳銅片進行溫度補償?shù)姆椒?br> 技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)業(yè)務中的電能計量技術領域，特別涉及一種對電表中的計量芯片和錳銅片進行溫度補償?shù)姆椒ā?br> 背景技術：
隨著國家智能電網(wǎng)的不斷推進，智能電表逐漸普及，對電表的計量精度提出了更高的要求。錳銅片在電表中完成電流采樣，而錳銅片的阻值受溫度影響比較嚴重，使溫升過程中電表精度難以控制。目前對錳銅發(fā)熱還沒有完善的處理方法，一般都靠錳銅片自身的精度來保證電表的精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明實施例提供一種對電表中的計量芯片和錳銅片進行溫度補償?shù)姆椒?，綜合考慮了錳銅片和計量芯片的溫升效應，并對由于溫度上升所造成的誤差進行補償。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種對電表中的計量芯片和錳銅片進行溫度補償?shù)姆椒ǎ龇椒òǜ鶕?jù)計量芯片的當前溫度值確定計量芯片的溫升誤差Δ ； 根據(jù)錳銅片的電流有效值以及錳銅片的溫升誤差曲線確定錳銅片的溫升誤差α ；將所述芯片的溫升誤差Δ以及所述錳銅片的溫升誤差α轉換為所述電表的溫度補償值err ；采用所述電表的溫度補償值err對所述電表的輸出功率進行溫度補償。所述根據(jù)計量芯片的當前溫度值確定計量芯片的溫升誤差Δ包括測量計量芯片的當前溫度t ；如果t不高于常溫、，則不對計量芯片進行溫度補償，所述計量芯片的溫升誤差Δ =0;當1>、時，根據(jù)當前溫度t與常溫、之間的溫度差、以及芯片溫度每升高一度所導致的芯片誤差偏移量A，生成計量芯片的溫升誤差Δ。根據(jù)錳銅片的電流有效值以及錳銅片的溫升誤差曲線確定錳銅片的溫升誤差α 包括測量所述錳銅片的電流有效值I ；如果所述電流有效值I不高于預設下限值Itl,則不對錳銅片進行補償，所述錳銅片的溫升誤差α = O ；當I > Itl,根據(jù)所述錳銅片的溫升誤差曲線確定錳銅片的溫升誤差α。將所述芯片的溫升誤差Δ以及所述錳銅片的溫升誤差α轉換為所述電表的溫度補償值err包括獲取所述電表的功率增益調整寄存器GPQ中預先存儲的常溫時的固有增益補償值ErrPgain ；根據(jù)所述常溫時的固有增益補償值ErrPgairu溫度升高以后獲得的計量芯片的溫升誤差Δ、以及錳銅片的溫升誤差α，生成所述電表的溫度補償值err。采用所述電表的溫度補償值err對所述電表的功率進行溫度補償包括將所述溫度補償值err寫入所述電表的功率增益調整寄存器GPQ中；采用所述寄存器GPQ中的err 值，對輸出電表的輸出功率值進行微調。采用所述寄存器GPQ中的err值，對輸出電表的輸出功率值進行微調包括將所述溫度補償值err作為增益系數(shù)與實際測量功率值相乘，得到輸出功率值的微調量；將實際測量功率值與所述輸出功率值的微調量相加，得到調整后的輸出功率值。本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明實施例的方法綜合考慮了計量芯片的溫升誤差δ 與錳銅片的溫升誤差α，并能夠實現(xiàn)在不同的溫度條件下對電表輸出功率進行動態(tài)調整， 克服了溫度對電表精度造成的影響，對溫升過程中電表精度進行了有效控制。


圖Ia為兩種錳銅選型的溫升誤差曲線圖；圖Ib為另外兩種錳銅選型的溫升誤差曲線圖；圖2為本發(fā)明實施例電流通道的差模接線電路圖；圖3為本發(fā)明實施例計量芯片的內(nèi)部電路結構原理圖；圖4為本發(fā)明實施例的溫度補償整體流程圖；圖5為本發(fā)明實施例的一個具體的溫度補償方法流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例提供一種對電表中的計量芯片和錳銅片進行溫度補償?shù)姆椒?。為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。通過對電表進行發(fā)熱實驗得出，電表中的繼電器接觸電阻偏高導致電表發(fā)熱量比較大，從而帶動錳銅的溫度升高，導致其阻值發(fā)生變化。以200微歐的錳銅為例子，當其發(fā)生正負0. 5微歐的變化誤差時，會有0. 2%左右的電表偏差，可以推論電表計量誤差基本上來自于錳銅的阻值誤差。同時，當芯片溫度過高時(如高于30度)也會引入芯片誤差。本發(fā)明實施例綜合考慮了這兩種誤差對電表計量誤差帶來的影響，并根據(jù)這兩種誤差進行電表的溫度補償。為了使錳銅誤差盡量小，在普通繼電器的錳銅選型時要保證錳銅批次的一致性和方向性，即溫度在40度到60度的范圍內(nèi)誤差波動最小，或波動趨勢一致。圖Ia是兩種錳銅選型的溫升誤差曲線，圖Ib為另外兩種錳銅選型的溫升誤差曲線?？梢钥闯?，圖Ia中編號為FVF7. 731. 678-41的錳銅以及圖Ib中編號為FVF7. 731. 678-12的錳銅，波動小、趨勢
比較一致。當錳銅的溫升誤差曲線的波動較大時，如圖Ia所示，編號為FVF7. 731. 678-31的錳銅在30度到60度之間波動較大，且趨勢也不一致，為了減輕誤差影響，需要對錳銅片進行溫度補償。對編號為FVF7. 731. 678-31的錳銅，選取194. 5微歐作為參考值參與計算，實驗證明自熱溫度不會超過70度，因此選取補償范圍在30度到60度之間，這個范圍進行的恒定值補償是合理的，此時的錳銅溫升誤差α = (194. 5-195)/195 = -0. 00256。當選用大阻值的錳銅時，錳銅值隨溫度的波動很小時α可以忽略不計，電表誤差主要來至芯片。隨著溫度的升高，芯片發(fā)熱也會導致電表的誤差偏移。因溫升過程中芯片參考電壓與電壓通道共地，所以電壓通道信號采樣不會發(fā)生變化。而電流通道為差模接線方法，所以當參考電壓發(fā)生溫漂時即會帶來芯片誤差。圖2為本發(fā)明實施例電流通道的差模接線電路圖，如圖2所示，其中VINMnCuPl以及VINMnCum接錳銅片，而VlP和VlN接計量芯片。芯片溫度每升高一度所導致的芯片誤差偏移量A可以從手冊中查到。以ATT7053 為例，該偏移量A可以取值30ppm/°C，芯片溫升誤差Δ = (t-t0) X30ppm/°C ；t為當前溫度，這個溫度可以通過溫度傳感器讀取出來，、為常溫的溫度值，可以取25°C-30°C，得到的芯片誤差是一個無量綱的相對量，單位為ppm(百萬分之一)，本實施例以、=30°C為例進行說明。圖3為本發(fā)明實施例計量芯片的內(nèi)部電路結構原理圖。下面結合圖3詳細描述本發(fā)明實施例如何根據(jù)錳銅溫升誤差α和芯片溫升誤差△對電表進行溫度補償?shù)倪^程。(1)首先說明常溫時圖3所示的電路如何進行固有的誤差補償，該補償?shù)脑鲆嬷?ErrPgain可以是在出廠時就調好的并已寫入寄存器GPQ中。首先，電流通道的相位在模數(shù)轉換過程中以及在線路上的電子電容等元器件的影響下會導致電流相位發(fā)生偏移，先通過相位校正單元對電流相位進行校正1 = Im*C0S(on+cj5)，Φ就是電流的偏移。Phs是電流偏移調整寄存器，在功率因數(shù)為0. 5L的時候可以把這個值Φ求出來填入到這個寄存器Phs中。然后，通過高通濾波(主要是數(shù)字濾波)消除低頻噪聲和干擾后得到電流的數(shù)字采樣值I。同理，在電壓通道對電壓采樣值進行高通濾波后得到電壓的數(shù)字采樣值U。實際測量功率Wl = U*I。當輸入端的電流為零時，圖3所示電路中的元器件雖然未工作，但是會由于外界噪音干擾產(chǎn)生一個偏移誤差，使得電表在零輸入的時候其指示的位置也不在零點，因此需要進行過零調整。此時通過輸出端讀出這個偏移值，寫入到功率偏移調整部件(P0Q中。這個偏差很小，只是在零輸入的時候保證輸出為零而設置的。當輸入電流和電壓不為零時，電路中的元器件在工作時也會產(chǎn)生誤差，該誤差一般比過零調整的誤差要大很多，導致輸出值與標準值之間一定會存在一個偏差，即實際測量功率Wl的值與輸入的源端真實功率W2也會存在偏差。這個偏差經(jīng)過反運算填入到功率增益調整寄存器GPQ中，通過寄存器GPQ中的增益值ErrPgain來調整功率值，經(jīng)調整后的輸出端得到的值可以認為是等于源端真實功率W2。圖3中，經(jīng)調整后的功率值用P表示，經(jīng)過功率計算(包括有功、無功功率的分別計算)后，PowerP寄存器中保存的是計算后的有功功率值，而PowerP管腳輸出的是內(nèi)部經(jīng)過調整后的有功功率脈沖。整個過程可以理解為Y = KX為標準值參數(shù)方程(其中X = U*I)；這里的K為1， 但實際上這個1由于誤差不能被保證，所以要進行微調。即寄存增益ErrPgain是對1倍關系的微調，W2 = (l+ErrPgain)*U*I ；當ErrPgain = O時，Wl = 1*U*I。即被調整后的功率值可以認為等同于原功率值W2，而未被調整的功率值為實際測量功率Wl。所以常溫時的誤差Err= (Wl-ff2)/W2 = (1-(1+ErrPgain)) (1+ErrPgain)氺U氺I = (-ErrPgain)/ (1+ErrPgain)--------(1)；gp, ErrPgain = (-Err)/(1+Err)--------(2)；而ErrPgain是常溫時校表的增益，Errfgain可以是出廠時就已經(jīng)寫入寄存器GPQ 中的值。(2)接著說明溫度升高時圖3所示的電路如何進行溫度補償?？紤]到溫升過程額外的誤差因素，本實施例采用下述公式來獲得溫升過程的誤差，該誤差err將作為溫升過程的增益填入寄存器GPQ中。
5
err = - (Err+ δ ) / (1+Err+ δ )--------(3)其中，δ = Δ + α，Δ為芯片的溫升誤差，α為錳銅片的溫升誤差。綜合公式2和公式3可得err = ( δ -ErrPgain+ δ 氺ErrPgain) / (1+ δ 氺ErrPgain+ δ )--------(4)通過將err值重新寫入GPQ中，并對得到的功率值進行調整就可以得到最后輸出的功率。輸出段可以得到溫升過程中調整后的真實功率值W3。W3 = (l+err)*U*I--------(5)圖4為本發(fā)明實施例的溫度補償整體流程圖，如圖4所示該方法包括S401、根據(jù)計量芯片的當前溫度值確定計量芯片的溫升誤差Δ ；S402、根據(jù)錳銅片的電流有效值以及錳銅片的溫升誤差曲線確定錳銅片的溫升誤差α ；S403、將所述芯片的溫升誤差Δ以及所述錳銅片的溫升誤差α轉換為所述電表的溫度補償值err ；S404、采用所述電表的溫度補償值err對所述電表的輸出功率進行溫度補償。具體地，S401包括測量計量芯片的當前溫度t ；如果t不高于常溫、，則不對計量芯片進行溫度補償，所述計量芯片的溫升誤差Δ =0;當{>、時，根據(jù)當前溫度1與常溫、之間的溫度差、以及芯片溫度每升高一度所導致的芯片誤差偏移量Α，生成計量芯片的溫升誤差Δ。具體地，S402包括測量所述錳銅片的電流有效值I ；如果所述電流有效值I不高于預設下限值Itl,則不對錳銅片進行補償，所述錳銅片的溫升誤差α = 0 ；當I > Itl，根據(jù)所述錳銅片的溫升誤差曲線確定錳銅片的溫升誤差α。如何確定錳銅片的溫升誤差α。具體地，S403包括獲取所述電表的功率增益調整寄存器GPQ中預先存儲的常溫時的固有增益補償值ErrPgain ；根據(jù)所述常溫時的固有增益補償值ErrPgairu溫度升高以后獲得的計量芯片的溫升誤差△、以及錳銅片的溫升誤差α，生成所述電表的溫度補償值 err ο具體地，S404包括將所述溫度補償值err寫入所述電表的功率增益調整寄存器 GPQ中；采用所述寄存器GPQ中的err值，對電表的輸出功率值進行微調。其中，采用所述寄存器GPQ中的err值，對輸出電表的輸出功率值進行微調包括 將所述溫度補償值err作為增益系數(shù)與實際測量功率值相乘，得到輸出功率值的微調量； 將實際測量功率值與所述輸出功率值的微調量相加，得到調整后的輸出功率值。關于如何生成計量芯片的溫升誤差Δ的方法、如何確定錳銅片的溫升誤差α的方法、如何生成電表溫度補償值err的方法，以及如何根據(jù)err的值對電表的輸出功率值進行微調的方法已經(jīng)在前述實施例中舉例詳細說明，此處不再展開。需要聲明的是，前述實施例中對于圖4每個步驟的具體計算方法僅用于對本案進行解釋說明，而并非用于對本發(fā)明權利要求的保護范圍進行限定，凡是同時考慮錳銅片的溫升誤差α以及計量芯片的溫升誤差Δ來共同確定電表的溫度補償值err，并采用該err 來動態(tài)調整電表輸出功率的其他方法的合理變型均在本發(fā)明的權利要求的保護范圍之內(nèi)。圖5為本發(fā)明實施例的一個具體的溫度補償方法流程圖。該具體的溫度補償過程中，假設、= 30°C,I0 = 40A，芯片溫度每升高一度所導致的芯片誤差偏移量A為30ppm，并且錳銅片選用的型號為FVF7. 731. 678-31，其溫升誤差α采用前述實施例的算法獲得。如圖5所示測量芯片的溫度值，判斷當前溫度是否高于30°C，如果是則進行芯片的溫度補償， 其溫升誤差Δ = (t-30) °C X30ppm/°C，如果溫度不高于30°C，則不對芯片進行溫度補償， Δ = 0。讀取錳銅片的電流有效值，判斷電流有效值是否高于40Α，如果是則進行錳銅片的溫度補償，其溫升誤差α = (194. 5-195)/195 = -0. 00256，如果電流有效值不高于40Α，則不對錳銅片進行溫度補償，α = 0。將計量芯片的溫升誤差Δ與錳銅片的溫升誤差α相加，得到一個中間值δ，將 δ值轉換成寄存器中的電表溫度補償值err，并采用該err值對電表的輸出功率進行微調， 以使得溫度造成的誤差可以被抵消。本發(fā)明實施例的方法綜合考慮了計量芯片的溫升誤差Δ與錳銅片的溫升誤差 α，并能夠實現(xiàn)在不同的溫度條件下對電表輸出功率進行動態(tài)調整，克服了溫度對電表精度造成的影響，對溫升過程中電表精度進行了有效控制。以上實施例僅用以說明本發(fā)明實施例的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明實施例進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明實施例各實施例技術方案的精神和范圍。
權利要求
1.一種對電表中的計量芯片和錳銅片進行溫度補償?shù)姆椒?，其特征在于，所述方法包括根?jù)計量芯片的當前溫度值確定計量芯片的溫升誤差Δ ； 根據(jù)錳銅片的電流有效值以及錳銅片的溫升誤差曲線確定錳銅片的溫升誤差α ； 將所述芯片的溫升誤差△以及所述錳銅片的溫升誤差α轉換為所述電表的溫度補償值 err ；采用所述電表的溫度補償值err對所述電表的輸出功率進行溫度補償。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)計量芯片的當前溫度值確定計量芯片的溫升誤差Δ包括測量計量芯片的當前溫度t;如果t不高于常溫、，則不對計量芯片進行溫度補償，所述計量芯片的溫升誤差Δ =0 ；當t >、時，根據(jù)當前溫度t與常溫、之間的溫度差、以及芯片溫度每升高一度所導致的芯片誤差偏移量A，生成計量芯片的溫升誤差Δ。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)錳銅片的電流有效值以及錳銅片的溫升誤差曲線確定錳銅片的溫升誤差α包括測量所述錳銅片的電流有效值I ；如果所述電流有效值I不高于預設下限值Itl,則不對錳銅片進行補償，所述錳銅片的溫升誤差α = 0 ；當I > Itl,根據(jù)所述錳銅片的溫升誤差曲線確定錳銅片的溫升誤差α。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述芯片的溫升誤差△以及所述錳銅片的溫升誤差α轉換為所述電表的溫度補償值err包括獲取所述電表的功率增益調整寄存器GPQ中預先存儲的常溫時的固有增益補償值 ErrPgain ；根據(jù)所述常溫時的固有增益補償值ErrPgairu溫度升高以后獲得的計量芯片的溫升誤差Δ、以及錳銅片的溫升誤差α，生成所述電表的溫度補償值err。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，采用所述電表的溫度補償值err對所述電表的輸出功率進行溫度補償包括將所述溫度補償值err寫入所述電表的功率增益調整寄存器GPQ中； 采用所述寄存器GPQ中的err值，對輸出電表的輸出功率值進行微調。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，采用所述寄存器GPQ中的err值，對輸出電表的輸出功率值進行微調包括將所述溫度補償值err作為增益系數(shù)與實際測量功率值相乘，得到輸出功率值的微調量；將實際測量功率值與所述輸出功率值的微調量相加，得到調整后的輸出功率值。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種對電表中的計量芯片和錳銅片進行溫度補償?shù)姆椒?，所述方法包括根?jù)計量芯片的當前溫度值確定計量芯片的溫升誤差Δ；根據(jù)錳銅片的電流有效值以及錳銅片的溫升誤差曲線確定錳銅片的溫升誤差α；將所述芯片的溫升誤差Δ以及所述錳銅片的溫升誤差α轉換為所述電表的溫度補償值err；采用所述電表的溫度補償值err對所述電表的輸出功率進行溫度補償。本發(fā)明實施例的方法綜合考慮了計量芯片的溫升誤差Δ與錳銅片的溫升誤差α，并能夠實現(xiàn)在不同的溫度條件下對電表輸出功率進行動態(tài)調整，克服了溫度對電表精度造成的影響，對溫升過程中電表精度進行了有效控制。
文檔編號G01R11/185GK102445576SQ201110263080
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權日2011年9月8日
發(fā)明者李鵬 申請人:北京煜邦電力技術有限公司