專利名稱：提高電子電能表計量精度的補償方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種提高電子電能表計量精度的方法，屬于計算機技術領域。
電子電能表是以計算機技術為基礎進行電能計量的。電能計量的基本過程是利用電壓、電流傳感器感知負載電壓、電流，再經模數(shù)轉換器把電壓、電流模擬量數(shù)字化。數(shù)字化后的電壓、電流在電能表內的計算機中進行運算，求出有功、無功等各種電能值。在批量生產中，利用上述原理進行電能計量時，由于電壓傳感器和電流傳感器兩者間產生的附加相移及線性放大器等元器件的分散性，使得實際值與理論值之間存在一個分散的隨機誤差。
為了提高計量精度，過去的做法有兩種一種是在傳感器線路中加可調元器件(如電位器、可調電容等)，以調節(jié)放大倍數(shù)和傳感器相移，解決一致性。這種方法既增加了元器件，使費用加大，又增加了調校時間;另一種方法是對元器件進行嚴格的挑選、分選或提高元器件的等級，這種方法也同樣費時和加大成本。
本發(fā)明的目的是提出一種軟件補償方法來提高電子電能表的計量精度。它可降低對元器件的要求，傳感器放大電路不需設置補償元件，軟件對放大倍數(shù)和相移的補償可以自動進行。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種基于電子電能表內的包含中央處理器、存儲器、模數(shù)轉換器的微機系統(tǒng)的提高電子電能表計量精度的補償方法，該方法首先在電能表的有功電能計算式中引入相位修正系數(shù)ε和幅值修正系數(shù)γ，設定ε隨電壓相位變化的曲線和γ隨電壓幅值變化的曲線，然后進行如下計量精度的補償調整過程1.將ε、γ曲線存入微機系統(tǒng)的存儲器中;
2.通過微機系統(tǒng)的模數(shù)轉換器對傳感器測得的電壓模擬量進行變換;
3.根據(jù)變換后的電壓數(shù)字量，從微機系統(tǒng)的存儲器的對應單元中取出ε和γ值;
4.微機系統(tǒng)按下式計算電能值W′W ′=Σn = 1Nγ ·in· UmCOS ( θn+ ε ) · △ t]]>式中in為電流瞬時值Um為電壓峰值△t為采樣時間θn為電壓相角5.在自動校表機上與標準表進行電能計量精度比較;
6.若比較結果未達到要求的計量精度，則修正ε、γ曲線，此后重復上述過程;若達到預定的精度，便停止修正ε、γ曲線。
本發(fā)明運用軟件取代了傳統(tǒng)的硬件計量精度補償，用計算機控制自動計量精度調整，可節(jié)約調整時間;電路對元器件要求低，減少了調節(jié)元件，可以用常規(guī)傳感器件實現(xiàn)高精度交流電能計量，故使得成本降低;電能計量精度高，精度平均可提高1～2級。本發(fā)明適合自動化校表。
以下結合實施例對本發(fā)明作詳細描述。
本發(fā)明是基于電子電能表內的包含中央處理器、存儲器、模數(shù)轉換器的微機系統(tǒng)的提高電子電能表計量精度的補償方法，其基本依據(jù)是在電能表內，微機系統(tǒng)用下式計算有功電能
其中Vn為電壓瞬時值;
in為電流瞬時值;
△t為采樣時間。
如果計算值W與理論值Wo百分誤差超差，則引入兩個修正系數(shù)ε、γ，ε稱為相位修正系數(shù)，γ稱為幅值修正系數(shù)。修正后的計算電能值用W′表示，則
其中θn= arc COS｜Vn｜Um,當Vn＞0 且Vn＜Vn - 1時；]]>= π - arc COS｜Vn｜Um,當Vn＜0 且｜Vn｜＞｜Vn - 1｜ 時；]]>= π + arc COS｜Vn｜Um,當Vn＜0 且｜Vn｜＜｜Vn - 1｜ 時；]]>= 2 π - arc COS｜Vn｜Um,當Vn＞0 且 Vn＞Vn - 1時；]]>式中Um為電壓峰值;θn是電壓相角。
利用上式，總可找到一組(ε、γ)，使得W′與理論值Wo的百分偏差δ小于基本誤差限A。A為各級電能表計量誤差檢定標準，即｜δ ｜= ｜W ′- WOWO｜≤ A]]>本方法的關鍵在于怎樣求得ε、γ。實驗發(fā)現(xiàn)，對于某一電子電能表的具體電路，其ε與電壓的相位之間、γ與電壓的幅值之間分別存在著一一對應的關系，因此若連續(xù)改變電壓的相位和幅值，即可求得初始ε、γ曲線。求得ε、γ曲線后，提高電子電能表計量精度，補償誤差的調整過程如下1.將ε、γ曲線存入微機系統(tǒng)的存儲器中;
2.通過微機系統(tǒng)的模數(shù)轉換器對傳感器測得的電壓模擬量進行變換;
3.根據(jù)變換后的電壓數(shù)字量，從微機系統(tǒng)的存儲器的對應單元中取出ε和γ值;
4.微機系統(tǒng)按下式計算電能值W′W′=Σn=1Nγ·in·UmCOS(θn+ϵ)·Δt]]>5.在自動校表機上與標準表進行電能計量精度比較;
6.若比較結果未達到要求的計量精度，則修正ε、γ曲線，此后重復上述過程;若達到預定的精度，便停止修正ε、γ曲線。
最終得到的ε、γ曲線將存入微機系統(tǒng)的不易揮發(fā)存儲器中。
應該說明的是，初始ε、γ曲線亦可隨意設定，只不過上述調整過程所需時間被延長而已。
權利要求
1.一種基于電子電能表內的包含中央處理器、存儲器、模數(shù)轉換器的微機系統(tǒng)的提高電子電能表計量精度的補償方法，其特征是在電能表的有功電能計算式中引入相位修正系數(shù)ε和幅值修正系數(shù)γ，設定ε隨電壓相位變化的曲線和γ隨電壓幅值變化的曲線，并進行如下計量精度的補償調整過程1.將ε、γ曲線存入微機系統(tǒng)的存儲器中；2.通過微機系統(tǒng)的模數(shù)轉換器對傳感器測得的電壓模擬量進行變換；3.根據(jù)變換后的電壓數(shù)字量，從微機系統(tǒng)的存儲器的對應單元中取出ε和γ值；4.微機系統(tǒng)按下式計算電能值W′W′=Σn=1Nγ·in·UmCOS(θn+ϵ)·Δt]]>式中in為電流瞬時值Um為電壓峰值Δt為采樣時間θn為電壓相角5.在自動校表機上與標準表進行電能計量精度比較；6.若比較結果未達到要求的計量精度，則修正ε、γ曲線，此后重復上述過程；若達到預定的精度，便停止修正ε、γ曲線。
全文摘要
本發(fā)明首先引入相位修正系數(shù)ε和幅值修正系數(shù)γ，設定ε、γ隨電壓變化的曲線，然后進行如下補償調整過程1.輸入ε、γ曲線；2.測取電壓；3.根據(jù)電壓值取出ε和γ值；4.計算電能值W′＝∑γ·i
文檔編號G01R21/133GK1091834SQ9410100
公開日1994年9月7日 申請日期1994年2月8日 優(yōu)先權日1994年2月8日
發(fā)明者丁云峰, 高宇英, 攸寶成, 王學信, 鄭小平, 范治華 申請人:湖南永勝國際工程有限公司