一种基于AD采样的测量装置精度补偿方法与流程

一种基于ad采样的测量装置精度补偿方法
技术领域
1.本发明涉及采样测量精度补偿技术领域，尤其涉及一种基于ad采样的测量装置的采样测量精度补偿方法。


背景技术：

2.测量装置采样测量精度直接决定了自动化监控系统能否准确监视电网运行状况，而测量装置的采样数据从电压电流互感器转换之后进入装置，依次经过互感器转换为模拟量小信号、模数转换ad采样芯片转换为数字信号，进一步通过后续的fft分解、插值计算等最终得到对应电压、电流、频率及等功率等测量数据。在整个数据转换过程中，采样回路元器件的性能，特别是ad转换的精度是主要影响精度指标的关键因素。目前测量装置采样回路采用的相关元器件，特别是ad采样芯片等硬件受技术工艺等方面限制，转换一致性离散度比较大、温度一致性比较差，导致采样测量误差离散性较大以及高低温环境下采样测量误差较大，甚至超过标准规定的误差允许范围，需要对采样回路进行算法上的动态精度补偿。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明的目的在于提供一种能够对基于ad采样的测量装置采样测量精度进行补偿的方法，大幅提升测量装置采样测量精度。
4.技术方案：本发明的测量装置的采样测量精度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.(1)将测量装置放置于温度可调节的烤箱中，并接入自动化测试系统；
6.(2)自动化测试系统内的烤箱温度控制器按照程序设定调节烤箱环境温度，待烤箱内温度稳定特定时间后，触发测试仪输出模拟量采样信号；
7.(3)测量装置根据采集到的模拟量采样信号计算出采样测量结果，将采样测量结果及测量装置内部实际运行温度，传递至自动化测试系统；
8.(4)自动化测试系统根据测量装置的采样测量结果及测试仪输出的模拟量采样信号计算得到采样补偿系数，并结合测量装置内部运行温度，形成一条对应的运行温度+补偿系数记录；
9.(5)自动化测试系统按照设定程序改变烤箱环境温度，重复执行步骤(2)～(4)，最终完成设定范围内若干个预设温度点补偿系数的计算，形成若干条运行温度+补偿系数记录；
10.(6)自动化测试系统将记录的运行温度和补偿系数传递至测量装置，测量装置将若干条运行温度+补偿系数存储于装置中；
11.(7)测量装置初始化过程中，按照存储的记录中最小温度和最大温度之间的区间划分为若干不同的区段，同时按照设定步长选取若干温度点；
12.(8)在每个区段内计算各个温度点对应的补偿系数；
13.(9)测量装置运行过程中，根据测量装置内部运行温度，结合初始化过程中计算得到各个温度点的补偿系数进行采样测量精度实时动态补偿。
14.步骤(1)中，所述烤箱中可同时放入多台测量装置，烤箱内环境温度可通过自动化测试系统进行自动调节，自动化测试系统可同时接入多台测量装置。
15.自动化测试系统与测量装置之间通过有线方式进行通信连接，通过信号电缆进行模拟量采样信号传递。
16.步骤(2)中，所述测试仪输出模拟量采样信号，包括但不限于三相电压及三相电流、同期电压、零序电压、零序电流等模拟量信号。
17.步骤(3)中，所述测量装置计算出的采样测量结果，包括但不限于电压电流采样波形、有效值幅值及相角，装置内部实际运行温度通过装置内部温度传感器采集。
18.步骤(4)中，所述自动化测试系统计算得到的采样补偿系数包括但不限于每个采样通道的幅值补偿系数及相角补偿系数。
19.步骤(8)中，所述测量装置动态计算各个温度点对应的补偿系数的方法，包括但不限于在每个区段内运用非线性拟合算法计算各个离散温度点对应的补偿系数。
20.步骤(9)中，所述测量装置在运行过程中，将装置内部实时运行温度归算至初始化阶段拟合得到的离散温度点上，归算方法包括但不限于四舍五入方式，根据归算后的离散点温度，查找得到对应的补偿系数，装置计算出的采样测量结果乘以对应补偿系数得到补偿后的采样测量值。
21.有益效果：本发明与现有技术相比，其有益效果在于：(1)本发明通过自动化测试系统完成测量装置多个温度基准点下采样测量精度补偿系数，并在测量装置初始化阶段完成各个温度点补偿系数计算，测量装置运行过程中只需要将采样测量值乘以补偿系数即实现采样测量精度补偿功能，只增加极小的在线运算量即提升了测量装置采样测量精度；(2)通过动态补偿解决了测量装置采样回路ad芯片等元器件受技术工艺等方面限制，本身一致性及高低温特性较差的问题，消除了硬件瓶颈对测量装置采样测量精度的影响。
附图说明
22.图1为本发明流程图；
23.图2为自动化测试系统架构示意图。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰明了，下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明做进一步详细描述。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
25.如图1所示，本发明的测量装置的采样测量精度补偿方法，其中，测量装置是指以芯片及操作系统为基础的测量装置，采样测量精度补偿是指采用软件动态实时补偿的方式弥补硬件采样回路元器件一致性及温度特性差导致的采样测量精度无法满足应用需求的问题，使得最终采样测量精度满足应用需求；具体包括以下步骤：
26.(1)将测量装置放置于温度可调节的烤箱中，并接入自动化测试系统；具体地，将
若干台测量装置顺序放置于烤箱中，烤箱内环境温度可通过自动化测试系统进行自动调节，测量装置上电运行，通过有线通信方式接入自动化测试系统的客户端，实现与自动化测试系统的通信数据交互，通过信号电缆与自动化测试系统的测试仪连接，实现测试仪输出模拟量采样信号的采集。
27.如图2所示，自动化测试系统包括烤箱温度控制器和高精度测试仪，烤箱温度控制器与烤箱连接，测量仪与测量装置连接。自动化测试系统与测量装置为一对一或者一对多关系，当自动化测试系统与测量装置之间为一对多关系时，自动化测试系统可以同时与多台测量装置连接，同时进行多台测量装置的采样测量精度补偿。
28.(2)调节烤箱环境温度，待温度稳定特定时间后触发测试仪输出模拟量采样信号；具体地，自动化测试系统的程序预先设定好n个温度点，温度点的选择以及个数取决于测量装置应用环境需求以及采样回路元器件受温度影响的程度，例如：-40℃～+80℃的温度范围内，按照20℃为间隔进行测试，则n选取为7，温度点分别为-40℃、-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃；系统运行过程中，按顺序调节烤箱环境温度为第i(1≤i≤n)个温度点的温度，待烤箱内环境温度达到设定温度后，等待特定的时间，使得烤箱中的测量装置内部运行温度稳定，触发测试仪输出设定好的电压电流模拟量采样数据，采样数据通过信号电缆施加至测量装置。
29.(3)测量装置计算出采样测量结果，连同采集的测量装置内部运行温度一起传递至自动化测试系统；具体地，测量装置根据采集到的电压电流模拟量采样数据，经过装置内部一系列转换运算过程，得到电压电流采样测量计算结果，测量结果包括幅值、角度以及原始采样波形等，测量结果通过通信方式传递给自动化测试系统。
30.测量装置内嵌温度传感设备及采集回路，实时采集计算得到装置内部运行温度，采集到的温度信息连同采样测量结果一起通过通信方式传递给自动化测试系统。
31.(4)自动化测试系统根据测量装置模拟量测量结果以及测试仪输出的理论值进行比较计算，得到测量装置各个采样通道模拟量采样角度补偿系数及幅值补偿系数，结合测量装置内部运行温度，形成一条对应的温度+补偿系数记录。
32.(5)完成一个温度点下补偿系数的计算后，自动化测试系统根据程序设定，调节烤箱温度至下一个测试点温度，待温度稳定特定时间后，再触发测试仪输出设定好的电压电流模拟量采样数据，进而完成该温度点下测量装置运行温度+补偿系数记录，重复此过程，最终完成n个温度点下测量装置运行温度+补偿系数记录。
33.(6)通过通信方式将n个温度点下测量装置运行温度+补偿系数记录传送至测量装置，测量装置将n个运行温度+补偿系数的记录存储于装置中。
34.(7)测量装置上电初始化过程中，程序按照存储的温度划分为若干不同的区段，在每个区段内，采用线性或非线性拟合算法，进一步逐点计算各个离散温度点对应的补偿系数，从而形成整个温度范围内补偿系数阵列，例如：按照1℃为步长，则-40℃～+80℃的温度范围内，最终会形成121个温度点的补偿序列，每个序列里均包含所有采样通道在该温度点下的补偿系数，具体步长和温度范围在测量装置及自动化测试系统中提前设定。
35.(8)测量装置运行过程中，将装置内部实时运行温度归算至初始化阶段拟合得到的离散温度点上，根据归算后的离散点温度，查找得到对应的补偿系数，装置计算出的采样测量值乘以对应补偿系数得到补偿后的采样测量值。
36.上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体详细，但不能以此理解为对本发明专利的限制。因此，在不偏离本发明构思的前提下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种基于ad采样的测量装置的采样测量精度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将测量装置放置于温度可调节的烤箱中，并接入自动化测试系统，其中自动化测试系统包括烤箱温度控制器和测量仪，烤箱温度控制器与烤箱连接，测量仪与测量装置连接；(2)烤箱温度控制器按照预设程序调节烤箱温度，待烤箱内温度持续稳定设定时间后，触发测试仪输出模拟量采样信号；(3)测量装置根据采集到的模拟量采样信号计算出采样测量结果，将采样测量结果及测量装置内部实际运行温度传递至自动化测试系统；(4)自动化测试系统根据测量装置的采样测量结果及测试仪的模拟量采样信号计算得到采样补偿系数，并结合测量装置内部实际运行温度，形成一条运行温度+补偿系数的记录；(5)在设定的温度范围内，调节烤箱温度，重复执行步骤(2)～(4)，得到若干条运行温度+补偿系数的记录；(6)自动化测试系统将若干条运行温度+补偿系数的记录传递至测量装置进行存储；(7)测量装置初始化过程中，将存储的记录中最小温度和最大温度之间的区间划分为若干区段，同时按照设定步长选取若干温度点；(8)在每个区段内通过拟合算法计算各个温度点对应的补偿系数；(9)测量装置运行过程中，根据测量装置内部运行温度，(8)中各温度点对应的补偿系数，进行采样测量结果的实时动态补偿。2.根据权利要求1所述的基于ad采样的测量装置的采样测量精度补偿方法，其特征在于：自动化测试系统与测量装置之间通过信号电缆进行通信。3.根据权利要求1所述的基于ad采样的测量装置的采样测量精度补偿方法，其特征在于：步骤(2)中，所述测试仪输出的模拟量采样信号包括三相电压、三相电流、同期电压、零序电压、零序电流模拟量信号。4.根据权利要求1所述的基于ad采样的测量装置的采样测量精度补偿方法，其特征在于：步骤(3)中，所述测量装置的采样测量结果包括电压电流采样波形、有效值幅值及相角。5.根据权利要求1所述的基于ad采样的测量装置的采样测量精度补偿方法，其特征在于：所述测量装置通过内置的温度传感器采集其内部的实际运行温度。6.根据权利要求1所述的基于ad采样的测量装置的采样测量精度补偿方法，其特征在于：步骤(4)中，所述自动化测试系统计算得到的采样补偿系数包括测量装置每个采样通道的幅值补偿系数及相角补偿系数。7.根据权利要求1所述的基于ad采样的测量装置的采样测量精度补偿方法，其特征在于：步骤(8)中，在每个区段内运用非线性拟合算法计算各个温度点对应的补偿系数。8.根据权利要求1所述的基于ad采样的测量装置的采样测量精度补偿方法，其特征在于：步骤(9)中，所述测量装置在运行过程中，将内部运行温度归算至温度点上，其中归算方法为四舍五入方式。9.根据权利要求1所述的基于ad采样的测量装置的采样测量精度补偿方法，其特征在于：步骤(9)中，所述测量装置计算出的采样测量结果乘以对应补偿系数，即得到补偿后的采样测量值。

技术总结
本发明公开了一种基于AD采样的测量装置精度补偿方法，包括：将测量装置放入烤箱并接入自动化测试系统；调节烤箱温度并触发测试仪输出模拟量信号，测量装置根据模拟量信号计算出测量结果，连同装置内部运行温度一起传给自动化测试系统；自动化测试系统根据测量结果计算出补偿系数，连同装置内部运行温度一起形成一条补偿系数记录；重复调节烤箱温度得到不同运行温度下的补偿系数记录，并存储至测量装置中；根据装置内部运行温度采用不同的补偿系数实现对采样测量精度的补偿。本发明解决了基于AD采样的测量装置采样回路使用的元器件精度一致性以及温度特性较差，导致采样测量误差超过标准规定范围的问题，大幅提升测量装置采样测量精度。测量精度。测量精度。


技术研发人员：朱何荣 王敏 贺欢 陈桂友
受保护的技术使用者：国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司
技术研发日：2022.01.26
技术公布日：2023/8/4