CN105223416B - 一种提高智能电表计量精度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高智能电表计量精度的方法。目的是提供一种提高智能电表计量精度的方法,计量量程宽,成本低。方案:将电表工作温度范围‑40℃—+70℃分成N1…Nm个区间,根据以下公式计算电压补偿增益值Ugain和电压补偿增益值Igain,并实时更新,Ugain=Ugb±(Tx‑Tn)*U;Igain=Igb±(Tx‑Tn)*I。本发明用于智能电表行业。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高智能电能表计量精度的方法,主要应用于智能电表行业。
背景技术
智能电能表作为计量电能的终端,电力公司以及电力用户不断的提出提高精度的需求,厂家试图通过不同的途径来实现,现在通常用的提高精度的方法有:选择动态范围更宽的计量芯片或者使用高精度AD,但是价格较贵。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:针对上述存在的问题提供一种提高智能电表计量精度的方法,计量量程宽,成本低。
本发明所采用的技术方案是:一种提高智能电表计量精度的方法,包括:
将电表工作温度范围-40℃—+70℃分成N1…Nm个区间,根据以下公式计算电压补偿增益值Ugain和电压补偿增益值Igain,并实时更新,
Ugain=Ugb±(Tx-Tn)*U;
Igain=Igb±(Tx-Tn)*I;
式中:Ugain为温度补偿后的电压增益值;
Igain为温度补偿后的电流增益值;
Ugb为基准校表点电压增益值;
Igb为基准校表点电流增益值;
U为每个温度区间需要改变的电压增益增量,通过实验数据线性化处理后得到;
I为每个温度区间需要改变的电流增益增量,通过实验数据线性化处理后得到;
Tx为表内当前温度值;
Tn为基准校表点对应的温度值。
所述基准校表点电压增益值是在25℃时的电压增益值;基准校表点电流增益值是在25℃时的电流增益值;Tn取值为25℃。
所述的提高智能电表计量精度的方法,还包括:
利用电流互感器进行电流采样,并根据采样电流值动态调整电流通电通道增益PGA_GAIN的值,当采样电流值落在10mA-500mA区间时,通道增益PGA_GAIN的值选择4;当采样电流值落在500mA-1A区间时,通道增益PGA_GAIN的值选择2;当采样电流值落在1A-80A区间时,通道增益PGA_GAIN的值选择1,使得电流采样有效值落在计量芯片电流通道的动态范围120uVrms-720mVrms之内。
所述电流互感器的负载电阻Rct须满足以下两个公式,
式中,PGA_GAIN为电流通电通道增益,Rct为电流互感器的负载电阻,Imin取值10mA,Imax取值80A,N为电流互感器的变比,取值3000。
所述电流互感器的负载电阻Rct小于或等于20欧姆。
所述的提高智能电表计量精度的方法,还包括:
在计量芯片单点校准时,对标定电流Ib点,功率因素为0.5L时的相位进行校准补偿,并通过公式X1=X±X2分别计算出0.05Ib和0.5Imax两个点的相位补偿值;式中,X为Ib点互感器角差补偿值,X1为负载点补偿值,X2为分段校表点相对Ib点角差偏移值,通过在分段校表点校准得该值。
所述实验数据通过以下方法获得:
随机抽取5个样品,按照每5℃一个区间测试一个误差数据,记录当前电压增益改变值即得。
本发明的有益效果在于:采用本发明方法进行补偿后,在工作温度范围内(-40℃~+70℃),电流量程在10mA-80A内,可以实现有功误差精度等级0.5S的要求,保证计量的精确性和公平性,保障用户利益。通过实验数据可以看出,本发明可以提高全温度范围不同负载点的误差精度,使其满足有功0.5S级精度标准。
附图说明
图1是本发明温度补偿前的测试数据图(横轴:温度,单位℃;纵轴:误差百分比%)。
图2是本发明温度补偿后的测试数据图(横轴:温度,单位℃;纵轴:误差百分比%)。
具体实施方式
本实施例一种提高智能电表计量精度的方法,包括:
将电表工作温度范围-40℃—+70℃分成N1…Nm个区间,根据以下公式计算电压补偿增益值Ugain和电压补偿增益值Igain,并实时更新,从而提高在不同温度点下电压、电流测量精度,根据P=U*I知,功率精度也提高了,计量精度和功率精度是一致的。
Ugain=Ugb±(Tx-Tn)*U;
Igain=Igb±(Tx-Tn)*I;
式中:Ugain为温度补偿后的电压增益值;
Igain为温度补偿后的电流增益值;
Ugb为基准校表点电压增益值,本方案中该基准是在25℃时的电压增益值;
Igb为基准校表点电流增益值,本方案中该基准是在25℃时的电流增益值;
U为每个温度区间需要改变的电压增益增量,通过大量实验数据(随机抽取5个样品,按照每5℃一个区间测试一个误差数据,记录当前电压增益改变值得到)线性化处理后得到;
I为每个温度区间需要改变的电流增益增量,通过大量实验数据(随机抽取5个样品,按照每5℃一个区间测试一个误差数据,记录当前电压增益改变值得到)线性化处理后得到;
Tx为表内当前温度值;
Tn为基准校表点对应的温度值,即25℃。
由图1、图2可知,经过温度补偿后,误差百分比得到大幅降低,计量精度得到提高。
为了进一步提高计量精度,本实施例方法还包括:
利用电流互感器进行电流采样,并根据采样电流值动态调整电流通电通道增益PGA_GAIN的值,当采样电流值落在10mA-500mA区间时,通道增益PGA_GAIN的值选择4;当采样电流值落在500mA-1A区间时,通道增益PGA_GAIN的值选择2;当采样电流值落在1A-80A区间时,通道增益PGA_GAIN的值选择1,使得电流采样有效值落在计量芯片电流通道的动态范围120uVrms-720mVrms之内。
所述电流互感器的负载电阻Rct需要根据实际量程范围进行选择,并满足以下两个公式,
式中,PGA_GAIN为电流通电通道增益,Rct为电流互感器的负载电阻,Imin取值10mA,Imax取值80A,N为电流互感器的变比,取值3000。
且Rct≤20Ω。
本例中,电流互感器技术参数如下表:
特征 | 参数 | 特征 | 参数 |
一次额定电流 | 1A | 二次额定电流 | 0.33mA |
一次最大电流 | 80A | 二次负载 | 20Ω |
精度等级 | 0.05 | 工作频率 | 50/60Hz |
电流互感器误差限值如下表:
额定电流百分数 | 2% | 5% | 20% | 100% | 200% | 400% | 800% |
比值差(±%) | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 | 0.05 |
相位差(±') | 5.5 | 5 | 4.5 | 4 | 4 | 4 | 4 |
由于互感器在不同负载点角差不同,而且芯片内部只能支持单点校准,为了提高计量精度,降低对互感器选型的要求,本例对电流互感器进行角差补偿,每补偿1分的角差,可以改善0.05%的误差。具体实施如下:
在计量芯片单点校准时,对标定电流Ib点,功率因素为0.5L时的相位进行校准补偿,假设在Ib点的误差值为Err0,根据Err0计算补偿值为X,计量芯片写入校准值X后,修正后0.5L Ib点误差小于0.05%;X的单位为分,表示角度大小;
通过公式X1=X±X2分别计算出0.05Ib和0.5Imax两个点的相位补偿值,式中,X为Ib点互感器角差补偿值,X1为负载点(0.05Ib和0.5Imax两个点)补偿值,X2为分段校表点相对Ib点角差偏移值,通过在分段校表点校准得该值(校准方法同0.5L Ib点)。所谓分段校表,指的是除了在0.5L Ib点校准后,还在0.5L Imax和0.5L 0.05Ib点进行误差校准。
采用本实施例方法校准后不同负载点测试数据(常温,即25℃),按照行业标准选取电流测试点,测试校准后数据,满足标准要求,即在10mA-80A的电流范围内计量误差符合0.5S精度等级要求。
正向误差 参比频率:50HZ电流:1(80)A参比电压:3X220/380V
反向误差 参比频率:50HZ电流:1(80)A参比电压:3X220/380V
Claims (6)
1.一种提高智能电表计量精度的方法,其特征在于包括:
将电表工作温度范围-40℃—+70℃分成N1…Nm个区间,根据以下公式计算电压补偿增益值Ugain和电流补偿增益值Igain,并实时更新,
Ugain=Ugb±(Tx-Tn)*U;
Igain=Igb±(Tx-Tn)*I;
式中:Ugain为温度补偿后的电压增益值;
Igain为温度补偿后的电流增益值;
Ugb为基准校表点电压增益值;
Igb为基准校表点电流增益值;
U为每个温度区间需要改变的电压增益增量,通过实验数据线性化处理后得到;
I为每个温度区间需要改变的电流增益增量,通过实验数据线性化处理后得到;
Tx为表内当前温度值;
Tn为基准校表点对应的温度值;
利用电流互感器进行电流采样,并根据采样电流值动态调整电流通电通道增益PGA_GAIN的值,使得电流采样有效值落在计量芯片电流通道的动态范围120uVrms-720mVrms之内;
所述电流互感器的负载电阻Rct须满足以下两个公式,
<mrow>
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</mrow>
式中,PGA_GAIN为电流通电通道增益,Rct为电流互感器的负载电阻,Imin取值10mA,Imax取值80A,N为电流互感器的变比,取值3000。
2.根据权利要求1所述的提高智能电表计量精度的方法,其特征在于:所述基准校表点电压增益值是在25℃时的电压增益值;基准校表点电流增益值是在25℃时的电流增益值;Tn取值为25℃。
3.根据权利要求1或2所述的提高智能电表计量精度的方法,其特征在于,根据采样电流值动态调整电流通电通道增益PGA_GAIN的值,具体为:
当采样电流值落在10mA-500mA区间时,通道增益PGA_GAIN的值选择4;当采样电流值落在500mA-1A区间时,通道增益PGA_GAIN的值选择2;当采样电流值落在1A-80A区间时,通道增益PGA_GAIN的值选择1,使得电流采样有效值落在计量芯片电流通道的动态范围120uVrms-720mVrms之内。
4.根据权利要求1或2所述的提高智能电表计量精度的方法,其特征在于:所述电流互感器的负载电阻Rct小于或等于20欧姆。
5.根据权利要求1或2所述的提高智能电表计量精度的方法,其特征在于还包括:
在计量芯片单点校准时,对标定电流Ib点,功率因素为0.5L时的相位进行校准补偿,并通过公式X1=X±X2分别计算出0.05Ib和0.5Imax两个点的相位补偿值;式中,X为Ib点互感器角差补偿值,X1为负载点补偿值,X2为分段校表点相对Ib点角差偏移值,通过在分段校表点校准得该值。
6.根据权利要求1或2所述的提高智能电表计量精度的方法,其特征在于,所述实验数据通过以下方法获得:随机抽取5个样品,按照每5℃一个区间测试一个误差数据,记录当前电压增益改变值即得。
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