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1、冲击负荷电能表电流采样方法讨论马建,等冲击负荷电能表电流采样方法讨论DiscussiononCurrentSamplingMethodfortheSurgeLoadEnergyMeters马建陈克绪赵燕(江西省电力科学研究院,江西南昌330096)摘要:特殊运行环境下,一些常规电能测量方法可能出现问题。仿真计算揭示了目前宽量程电能表常用的量程切换机制产生误差的原因,介绍了一种新的电流采样方法及其实现方案。新方法采用多调理采样支路并列运行方式,消除量程切换导致的采样数据误差,实现电流宽范围快速波动运行环境下的电流准确采样。以该方法研制的设
2、备经计量部门测试合格。该方法可用于安装式冲击负荷电能表及其检定用标准电能表设计。关键词:冲击负荷电流采样宽量程电能表量程切换信号调理A/D转换信噪比中图分类号:TM933文献标志码:AAbstract:Underspecialworkingconditions,problemsmayoccurinconventionalmeasurementmethodsforelectricenergy.Thesimulationcalculationrevealsthereasonoferrorcomesfromtherangeswitchingm
3、echanismthatcommonlyusedinwiderangeenergymetersatpresent.Thenewcurrentsamplingmethodanditsimplementingstrategyarepresented.Byadoptingparalleloperationmodewithmultipleconditioningandsamplingbranches,thesamplingdataerrorcausedbyrangeswitchingiseliminated,thusaccuratecurren
4、tsamplingunderoperatingenvironmentwithrapidfluctuationofcurrentinwiderangeisrealized.Theequipmentdevelopedwiththismethodhasbeentestedandqualifiedbythemetrologydepartment.Themethodcanbeusedforpanel-mountedloadenergymetersandthedesignofstandardenergymetersforcalibration.Ke
5、ywords:SurgeloadCurrentsamplingWiderangeelectricenergymeterRangeswitchingSignalconditioningA/DconversionSignal-to-noiseratio0引言1宽量程的电流采样技术根据规程,电能表的检定是在实验室静态条件下宽量程电能表的电流采样部分由A/D转换器及进行的,即被检表各项技术指标的测试必须在设定的前、后向处理功能块构成。前向处理功能块负责模拟电压电流信号稳定后才能进行。这样就不能保证检定信号调理,包括前置放大、量程控制和低通滤波等
6、功能合格的表计在某些特殊运行工况下也能准确计量。冲电路;后向处理功能块负责A/D转换后的数字信号处[1-2]击负荷线路的电流信号,其幅值常出现宽范围快理,如数字滤波等。一个理想n位A/D转换器的信噪速波动。在此信号环境下,采用怎样的电流采样方式比(signal-to-noiseratio,SNR)为(6.02n+1.76)dB。增才能准确地将快速大幅变化的电流信号转换成二进制大A/D转换器的位数n,可以提高SNR;而在n一定采样信号,这是本文要讨论的主要问题。时,良好的前、后向处理功能块设计可以保证A/D转本文将简要介绍目前宽量程电能表
7、主要采用的电换器工作时SNR始终处于较高水平。[4-5]流采样方法,并通过仿真计算,分析常用的量程切换机安装式电能表中采用的∑-△型A/D转换是制在快速波动信号条件下产生计量误差的原因。同利用后向数字处理功能来大幅提高SNR。它通过过采时,将重点介绍一种能消除上述误差的宽量限电流采样、噪声整形和数字低通滤波完成模数转换。其中,过样方法及其实现方案[3]。需要说明的是,本文为叙述采样通过远高于奈奎斯特频率的采样频率,将A/D转方便,将数字式电能表电流通道的信号调理和A/D转换固有的量化噪声散布到更宽的频带。噪声整形再进换部分合称为电流采样
8、。一步将信号频带内的量化噪声转移到高频段。最后由数字低通滤波将高频段的噪声滤除,从而使SNR大幅提高。∑-△型A/D转换的突出特点是采用数字处理修改稿收到日期:2013-12-24。方式,便于集成。其可以在
