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交流采样中角差的一阶修正算法

来源: 编者:刘万山 发布时间:2014-01-14

摘要:当采用交流采样技术对电网信号进行采样时,由于采样电路参数不可能完全一致,软件上对多路信号也不可能做到绝对的同步采样,多通道之间必然存在角差,在测量和计算线电压、功率、功率因数以及正序、负序、零序分量等参数时,若不采取适当办法修正,必将导致误差。本文提出了一阶移相修正算法,并做了详细的误差分析。算法已成功的应用于实际产品的开发,实践证明,可以有效修地修正角差,算法计算量小,且适用于畸变信号的处理。
关键词:交流采样;同步;角差;一阶移相
Abstract:
Keyword:

1.引言

伴随着智能电网时代的到来,各种电力监测与保护产品不断升级换代,在新型智能电表与电量传感器行业,各种采样方式交互发展,交流采样方法以其电路简洁、测量准确、反映参数全面,成本低等优点,正逐步得到广泛的运用。事实上绝对同步采样与异步采样较少被采用,主要采用准同步或软同步采样方式来实现。然而,由于信号采样电路的元件参数不可能完全一致,软件上对多路信号也不可能做到绝对的同步采样,以及存在时钟误差等情况,多通道AD采样之间必然存在角差,在测量和计算相关参数时,若不采取适当办法加以修正,必将导致误差。在功率测量中,用结果修正法作补偿计算简单,但对类似于可控硅移相类的畸变信号响应稍差;在高精度三相三线法电压测量中,相当多的厂家不惜增加成本和产品接线端子,采用6线接入法,在电路中加入电压互感器隔离以实现对各相的单独采样;在正、负、零序分量的高精度计算时,角差也是不可忽略的。为合理控制成本、简化产品设计、提高响应速度,本文提出了一阶移相算法,给出了具体的计算方法,并做了详细的误差分析。用以对采样综合角差进行准确的修正。 

2.概述

实际电路与程序设计中,综合角差因电压互感器、电流互感器、信号处理电路、AD采样顺序的不同以及采样时钟的误差是可正可负的,实际处理中,确定角差后,仅对电压、电流中的任意一相采样序列进行一阶移相即可。算法本身是基于一阶滤波原理的,软件一阶滤波算法本身具有移相性,相当于硬件电路中的RC滤波电路,对于交流采样,当采样点较多时,可以将两个采样点之间的曲线近看作直线,进行分段处理,这样就可以根据实测角差进行准确的移相修正了,算法对实际波形影响极小,不仅可对畸变波形进行测量,而且比常规的FIR算法计算量要小。

3.算法描述

实际的角差可在产品校准时可采用特定的标定条件确定,对于功率类参数一般取功率因为为0.5L,在此标准输入条件下,通过测量值与实际值的偏差可计算出综合角差。由于互感器的非线性,有必要时可分多段标定角差,采用不同的修正系数。

设待修正角差为AD采样间隔为,对离散采样序列移相处理后的数据序列为,一般情况下,则计算方法如下:

序例前移:

            (1

序例后移:

            (2

≤  ≤ 1 = 123……,若 < 1,则),其中为采样点数。

.......



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