CN115102275A - 一种电力***数据采集通道自适应调整方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力***数据采集通道自适应调整方法及装置，其中方法包括如下步骤：获取CPU的温度实际检测值；依据温度实际检测值，获取若干个数据采集通道分别对应的采样系数；依据采样系数，对数据采集通道进行采样误差的动态补偿。通过对CPU温度的监测，记录装置上电时各个数据采样通道的起始误差，并随着温度的变化，自适应地调整各采样通道，提高了保护和计量的精度，在一定程度上避免了采用突变量启动元件的数字化控制保护***的频繁启动，减少了数字化控制保护***误出口几率。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备数据检测技术领域，特别涉及一种电力***数据采集通道自适应调整方法及装置。
背景技术
数字化控制保护***中，现场的物理量一般都要通过电压、电流等类型的传感器将物理量送入到采集***，如何在同一通道上实现对众多不同信号的采集将成为通用数据采集的核心。一般都需要信号调理电路将采集到的非电压信号转换为A/D转换器能够识别电压信号。在数据采集过程中，需要经过开关选通，决定对哪个通道的信号进行采集，其模拟量输入框图如图1所示。
根据上述的设计原理及思路，传感器输入信号进入采集模块后，经过信号调理模块完成对输入信号的滤波和放大，将输入信号的频率范围调理为适合采集***所采集的频率范围，同时对其进行阻抗变换，之后进入模拟切换开关进行通道的选择切换，最终实现将输入信号依次送入到A/D转换模块中进行A/D转换。
数字化控制保护***中，需要前级信号调理电路对信号进行放大处理，放大电路中一般都会使用专用运放，运放因其固有特性，会存在零点漂移与温度漂移，再加上模数转换器(ADC)使用中产生的误差会导致采集结果对控制保护***产生较大的偏差，DSP2812的典型转换特性曲线如图2所示。
消除ADC的量化误差可通过中值滤波的方式。消除运放所产生的零点漂移与温度漂移一般使用两点校准法，即采用两点固定电压作为基准，通过计算得到偏移误差与增益误差，并对转换结果进行相应补偿，从而提高数据采集***的精度。根据ADC实际转换特性曲线可知，假设实际增益为ma，实际偏移为b，则模拟量输入X与数字量输出Y之间满足下式：
Y＝ma*X+b (1)
此时，通过引入两个精准基准源的模拟量输入X1和X2，则可通过解二元一次方程组(2)得到实际增益ma以及实际偏移b，根据表达式(1)则可计算出任意通道模拟量输入经过校准后的数据。
Y1＝ma*X1+b (2)
Y2＝ma*X2+b (3)
目前现有的保护控制装置，一般都是在装置出厂前或投运前进行零漂校正和系数校正。这里所说的零漂校正，是指在装置出厂前或投运前测量出零漂，作为一个定值固化在保护装置中。实际运行时，保护装置每次采样时都减去这个固定的零漂值。系数校正是指在装置出厂前或投运前，利用外部的标准电源进行校准，把每一路通道的校正系数作为一个定值固化在保护装置中。实际运行时，保护装置每次采样时都会考虑这个校正系数。该方法未考虑随着运行年限的增长，采集回路的器件随温度发生老化产生的偏差的校正。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种电力***数据采集通道自适应调整方法及装置，通过对CPU温度的监测，记录装置上电时各采样通道的起始误差，并随着温度的变化，自适应地调整各采样通道，提高了保护和计量的精度，在一定程度上避免了采用突变量启动元件的数字化控制保护***的频繁启动，减少了数字化控制保护***误出口几率。
为解决上述技术问题，本发明实施例的第一方面提供了一种电力***数据采集通道自适应调整方法，包括如下步骤：
获取CPU的温度实际检测值；
依据所述温度实际检测值，获取若干个数据采集通道分别对应的采样系数；
依据所述采样系数，对所述数据采集通道进行采样误差的动态补偿。
进一步地，所述获取CPU的温度实际检测值之前，还包括：
通过标准测试源对所述若干个数据采集通道进行误差校准，得到每个所述数据采集通道的温度-采样系数对应关系。
进一步地，所述通过标准测试源对所述若干个数据采集通道进行误差校准以得到每个所述数据采集通道的温度-采样系数对应关系，具体包括如下步骤：
基于所述标准测试源对每个所述数据采集通道施加额定电流值或额定电压值；
获取第一预设温度对应的若干个周波采样数据，并计算其平均值，作为一个周波的标准输出波形；
将环境温度调整为第二预设温度值，并获取CPU记录的温度及每个所述数据采集通道连续若干个周波的实际输出值，并计算一个周波内的平均值，得到所述第二预设温度值时一个周波的对应输出波形；
计算所述第二预设温度值时每个所述数据采集通道对应的所述采样系数。
进一步地，所述第二预设温度值的范围为电力***数据采集通道能适应的最低温度至最高温度。
进一步地，所述采样系数为所述第二预设温度值时一个周波内的实际输出/标准输出的平均值。
相应地，本发明实施例的第二方面提供了一种电力***数据采集通道自适应调整装置，包括：
温度检测模块，其用于获取CPU的温度实际检测值；
数据计算模块，其用于依据所述温度实际检测值，获取若干个数据采集通道分别对应的采样系数；
数据补偿模块，其用于依据所述采样系数，对所述数据采集通道进行采样误差的动态补偿。
进一步地，所述电力***数据采集通道自适应调整装置还包括：
系数计算模块，其用于通过标准测试源对所述若干个数据采集通道进行误差校准，得到每个所述数据采集通道的温度-采样系数对应关系。
进一步地，所述系数计算模块包括：
测试单元，其用于基于所述标准测试源对每个所述数据采集通道施加额定电流值或额定电压值；
第一计算单元，其用于获取第一预设温度对应的若干个周波采样数据，并计算其平均值，作为一个周波的标准输出波形；
第二计算单元，将环境温度调整为第二预设温度值，并获取CPU记录的温度及每个所述数据采集通道连续若干个周波的实际输出值，并计算一个周波内的平均值，得到所述第二预设温度值时一个周波的对应输出波形；
第三计算单元，其用于计算所述第二预设温度值时每个所述数据采集通道对应的所述采样系数。
进一步地，所述第二预设温度值的范围为电力***数据采集通道能适应的最低温度至最高温度。
进一步地，所述采样系数为所述第二预设温度值时一个周波内的实际输出波形/标准输出波形的平均值。
相应地，本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述一个处理器执行的指令，所述指令被所述一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行上述电力***数据采集通道自适应调整方法。
相应地，本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述电力***数据采集通道自适应调整方法。
本发明实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
通过对CPU温度的监测，记录装置上电时各采样通道的起始误差，并随着温度的变化，自适应地调整各采样通道，提高了保护和计量的精度，在一定程度上避免了采用突变量启动元件的数字化控制保护***的频繁启动，减少了数字化控制保护***误出口几率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的数据模拟量输入的框图；
图2是本发明实施例提供的转换特性曲线图；
图3是本发明实施例提供的模拟量输入的原理框图；
图4是本发明实施例提供的电力***数据采集通道自适应调整方法流程图；
图5是本发明实施例提供的采集通道自适应调整流程图；
图6是本发明实施例提供的采样系数随温度变化曲线图；
图7是本发明实施例提供的电力***数据采集通道自适应调整装置模块框图；
图8是本发明实施例提供的系数计算模块框图。
附图标记：
1、系数计算模块，11、测试单元，12、第一计算单元，13、第二计算单元，14、第三计算单元，2、温度检测模块，3、数据计算模块，4、数据补偿模块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。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。
数字化控制保护***的测量采样回路由电阻、电容等一系列元器件构成，输入的测量采样信号经过这些元器件的传变接入到ADC芯片，由FPGA控制总线，将双端口SRAM缓存的采样数据通过右端口传送到存储SRAM中去，从而完成数据的采样存储，等整个采样过程结束后，FPGA将总线控制权恢复给CPU，CPU就可以将存储后的数据进行处理或向外发送。
请参照图3和图4，本发明实施例的第一方面提供了一种电力***数据采集通道自适应调整方法，包括如下步骤：
S200，获取CPU的温度实际检测值；
S300，依据温度实际检测值，获取若干个数据采集通道分别对应的采样系数；
S400，依据采样系数，对数据采集通道进行采样误差的动态补偿。
进一步地，步骤S200中获取CPU的温度实际检测值之前，还包括：
S100，通过标准测试源对若干个数据采集通道进行误差校准，得到每个数据采集通道的温度-采样系数对应关系。
进一步地，步骤S100中，通过标准测试源对若干个数据采集通道进行误差校准以得到每个数据采集通道的温度-采样系数对应关系，具体包括如下步骤：
S110，基于标准测试源对每个数据采集通道施加额定电流值或额定电压值；
S120，获取第一预设温度对应的若干个周波采样数据，并计算其平均值，作为一个周波的标准输出波形；
S130，将环境温度调整为第二预设温度值，并获取CPU记录的温度及每个数据采集通道连续若干个周波的实际输出值，并计算一个周波内的平均值，得到第二预设温度值时一个周波的对应输出波形；
S140，计算第二预设温度值时每个数据采集通道对应的采样系数。
具体的，第二预设温度值的范围为电力***数据采集通道能适应的最低温度至最高温度。
在本发明实施例的一个具体方式中，请参照图5，上述过程实例的具体步骤如下：
1.每一个数据采集通道用标准的测试源施加额定电流值或额定电压量值，记录当时的温度t1，连续记录n个(n取1到10中的任何一个整数)周波采样数据，求取一个周波内的对应采样数据的平均值，作为一个周波的标准输出波形；
2.将设备放在温变箱内，调节温度为t2，读取CPU记录的温度以及每个采样回路连续n周波的实际输出值，求取一个周波内的采样数据的平均值，作为温度t2下一个周波的对应输出波形。
3.计算t2温度点下的采样系数γj(j为1到装置采样通道个数m)。γ定义为t2温度下的一周波内实际输出/标准输出的平均值。
4.重复步骤5和6，得到不同通道的采样系数和温度的对应关系表。
具体的，相邻温度间隔的曲线近似成正比例关系。如图6所示，温度在T1和T2之间，系数和温度的函数曲线取S1，T2和T3取S2,T3以上取S3。分别计算两温度点之间的直线的斜率k1、k2、k3、和截距b1、b2、b3。将拟合后的曲线存储到装置中。
进一步的，温度测试范围为ta℃～tb℃。ta℃为装置能适应的最低温度，tb℃为装置能适应的最高温度。例如：温度测试范围可以取-25℃～55℃。
此外，确定的温度测试点的原则是覆盖装置能适应的最低温度到装置能适应的最高温度，每一个温度间隔为Δt℃(n取1到10中的任何一个整数)。例如：每一个温度间隔可以取0.5℃。
具体的，采样系数为第二预设温度值时一个周波内的实际输出/标准输出的平均值。
上述电力***数据采集通道自适应调整方法通过对CPU温度的监测，记录装置上电时各采样通道的起始误差，并随着温度的变化，自适应地调整各采样通道，提高了保护和计量的精度，在一定程度上避免了采用突变量启动元件的数字化控制保护***的频繁启动，减少了数字化控制保护***误出口几率。上述方法简单有效，响应速度快，可靠性高，不受频率变化的影响，有较好的适用性。此外无需硬件开支，克服了硬件测量方法的不足，消除了硬件回路由于器件的因素而引入的误差，提高保护和计量的精度。
相应地，请参照图7，本发明实施例的第二方面提供了一种电力***数据采集通道自适应调整装置，包括：
温度检测模块2，其用于获取CPU的温度实际检测值；
数据计算模块3，其用于依据温度实际检测值，获取若干个数据采集通道分别对应的采样系数；
数据补偿模块4，其用于依据采样系数，对数据采集通道进行采样误差的动态补偿。
进一步地，电力***数据采集通道自适应调整装置还包括：
系数计算模块1，其用于通过标准测试源对若干个数据采集通道进行误差校准，得到每个数据采集通道的温度-采样系数对应关系。
进一步地，请参照图8，系数计算模块1包括：
测试单元11，其用于基于标准测试源对每个数据采集通道施加额定电流值或额定电压值；
第一计算单元12，其用于获取第一预设温度对应的若干个周波采样数据，并计算其平均值，作为一个周波的标准输出波形；
第二计算单元13，将环境温度调整为第二预设温度值，并获取CPU记录的温度及每个数据采集通道连续若干个周波的实际输出值，并计算一个周波内的平均值，得到第二预设温度值时一个周波的对应输出波形；
第三计算单元14，其用于计算第二预设温度值时每个数据采集通道对应的采样系数。
进一步地，第二预设温度值的范围为电力***数据采集通道能适应的最低温度至最高温度。
进一步地，采样系数为第二预设温度值时一个周波内的实际输出波形/标准输出波形的平均值。
相应地，本发明实施例的第三方面提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器连接的存储器；其中，存储器存储有可被一个处理器执行的指令，指令被一个处理器执行，以使至少一个处理器执行上述电力***数据采集通道自适应调整方法。
相应地，本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述电力***数据采集通道自适应调整方法。
本发明实施例旨在保护一种电力***数据采集通道自适应调整方法及装置，具备如下效果：
通过对CPU温度的监测，记录装置上电时各采样通道的起始误差，并随着温度的变化，自适应地调整各采样通道，提高了保护和计量的精度，在一定程度上避免了采用突变量启动元件的数字化控制保护***的频繁启动，减少了数字化控制保护***误出口几率。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电力***数据采集通道自适应调整方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取CPU的温度实际检测值；
依据所述温度实际检测值，获取若干个数据采集通道分别对应的采样系数；
依据所述采样系数，对所述数据采集通道进行采样误差的动态补偿。
2.根据权利要求1所述的电力***数据采集通道自适应调整方法，其特征在于，所述获取CPU的温度实际检测值之前，还包括：
通过标准测试源对所述若干个数据采集通道进行误差校准，得到每个所述数据采集通道的温度-采样系数对应关系。
3.根据权利要求2所述的电力***数据采集通道自适应调整方法，其特征在于，所述通过标准测试源对所述若干个数据采集通道进行误差校准以得到每个所述数据采集通道的温度-采样系数对应关系，具体包括如下步骤：
基于所述标准测试源对每个所述数据采集通道施加额定电流值或额定电压值；
获取第一预设温度对应的若干个周波采样数据，并计算其平均值，作为一个周波的标准输出波形；
将环境温度调整为第二预设温度值，并获取CPU记录的温度及每个所述数据采集通道连续若干个周波的实际输出值，并计算一个周波内的平均值，得到所述第二预设温度值时一个周波的对应输出波形；
计算所述第二预设温度值时每个所述数据采集通道对应的所述采样系数。
4.根据权利要求3所述的电力***数据采集通道自适应调整方法，其特征在于，
所述第二预设温度值的范围为电力***数据采集通道能适应的最低温度至最高温度。
5.根据权利要求3所述的电力***数据采集通道自适应调整方法，其特征在于，
所述采样系数为所述第二预设温度值时一个周波内的实际输出/标准输出的平均值。
6.一种电力***数据采集通道自适应调整装置，其特征在于，包括：
温度检测模块，其用于获取CPU的温度实际检测值；
数据计算模块，其用于依据所述温度实际检测值，获取若干个数据采集通道分别对应的采样系数；
数据补偿模块，其用于依据所述采样系数，对所述数据采集通道进行采样误差的动态补偿。
7.根据权利要求6所述的电力***数据采集通道自适应调整装置，其特征在于，还包括：
系数计算模块，其用于通过标准测试源对所述若干个数据采集通道进行误差校准，得到每个所述数据采集通道的温度-采样系数对应关系。
8.根据权利要求7所述的电力***数据采集通道自适应调整装置，其特征在于，所述系数计算模块包括：
测试单元，其用于基于所述标准测试源对每个所述数据采集通道施加额定电流值或额定电压值；
第一计算单元，其用于获取第一预设温度对应的若干个周波采样数据，并计算其平均值，作为一个周波的标准输出波形；
第二计算单元，将环境温度调整为第二预设温度值，并获取CPU记录的温度及每个所述数据采集通道连续若干个周波的实际输出值，并计算一个周波内的平均值，得到所述第二预设温度值时一个周波的对应输出波形；
第三计算单元，其用于计算所述第二预设温度值时每个所述数据采集通道对应的所述采样系数。
9.根据权利要求8所述的电力***数据采集通道自适应调整装置，其特征在于，
所述第二预设温度值的范围为电力***数据采集通道能适应的最低温度至最高温度。
10.根据权利要求8所述的电力***数据采集通道自适应调整装置，其特征在于，
所述采样系数为所述第二预设温度值时一个周波内的实际输出波形/标准输出波形的平均值。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115598579A (zh) * | 2022-10-11 | 2023-01-13 | 辉羲智能科技（上海）有限公司（Cn） | 车载域控电压采样***及其误差补偿方法、*** |
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2022
- 2022-04-28 CN CN202210469782.8A patent/CN115102275A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115598579A (zh) * | 2022-10-11 | 2023-01-13 | 辉羲智能科技（上海）有限公司（Cn） | 车载域控电压采样***及其误差补偿方法、*** |
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