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专利名称：用于电能计量芯片的三相有功功率测量及串扰补偿方法
技术领域：
本发明涉及电能计量领域，尤其涉及一种用于电能计量芯片的三相有功功率測量及串扰补偿方法。
背景技术：
电能是重要的二次能源，在现代社会中普遍使用。电カ的生产和其他产品的生产不同，其特点是发电厂发电、供电部门供电、用户用电这三个部门形成一个系统，互相紧密联系缺一不可，它们之间的相互销售就需要一种计量技术在三个部门之间进行电能的用量计算，这种技术就是电能计量。电能计量是电カ企业生产、科研和经营管理不可缺少的ー项重要基础工作。从某种意义上说，电能计量工作是代表电カ企业效益和质量水平的重要标志，是电カ企业參与市场竞争的首要条件。没有准确的电能计量，就没有科学、合理性的电量数据。现今主要通过电能表中的计量芯片完成有功功率的计算。目前，三相电能计量芯片多使用模拟前端和数字信号处理来进行计量计算，測量三相有功功率时，需要同时采样三路电流及三路电压。电流电压的采样共采用6路模拟到数字转换器，这些模拟电路与后续数字电路集成被在一个芯片中，不可避免的存在模拟通道间的串扰。串扰噪声在測量小信号功率时尤为明显，信号串扰噪声造成的测量误差最大可达小信号功率测量值的0.5%，从而造成小信号功率计算误差，如图1、图2和图3所示。其中，图1表示计量芯片内电路串扰物理层示意图，图中Insulator表示绝缘层；Substrate(ground)表示载板；图2表示计量芯片内电路串扰layout (布线)示意图，A、B、C表示三相；图3表示计量芯片内电路串扰模型示意图，Aggressor net A表示干扰连线A ;Victimnet B表示受干扰连线B !Aggressor net C表示干扰连线C ；Driver表示前级驱动电路；Receiver表示后级接收电路。

发明内容
本发明的目的在于提供一种用于电能计量芯片的三相有功功率測量及串扰补偿方法，解决了芯片中小信号容易受到串扰噪声影响，而造成有功功率计算误差的问题，实现三相有功功率的准确测量。实现上述目的的技术方案是:—种用于电能计量芯片的三相有功功率測量及串扰补偿方法，所述电能计量芯片通过三个単相通道采样三路电流信号和三路电压信号，測量三相有功功率，一个单相通道对应一路电流信号和一路电压信号，所述方法包括下列步骤:步骤SI，分别根据对应于各単相通道的一路电流信号和一路电压信号，计算各单相通道的単相有功功率WATT= VIcosq);其中:V为电压信号的电压值；1为电流信号的电流值；cP表不电压和电流的相位差；步骤S2，通过公式WATTS=单相有功功率+WATT0S，实现对各个单相有功功率的补偿，其中=WATTS表示补偿后的単相有功功率，WATTOS表示:有功功率失调校正；步骤S3，分别针对每个单相通道，进行:将对应于单相通道的一路电流信号和一路电压信号进行小信号检测，判断该电流信号和电压信号是否为小信号，若是，则选择所述补偿后的単相有功功率作为该单相通道的单相输出功率；若否，则选择步骤Si中所述单相有功功率作为该单相通道的单相输出功率；步骤S4，将步骤S3中所得到三个单相输出功率相加，得到总有功功率，并通过公式FWATT=总有功功率+FWATTOS*WATTFAT，实现总有功功率的逆补偿，其中:FWATT表示逆补偿后的总有功功率，FffATTOS表示逆补偿后的有功功率失调校正；WATTFAT表示逆补偿因数。上述的用于电能计量芯片的三相有功功率測量及串扰补偿方法，其中，所述逆补偿因数根据三路路电流信号和三路电压信号，计算得到。上述的用于电能计量芯片的三相有功功率測量及串扰补偿方法，其中，所述的有功功率失调校正和逆补偿后的有功功率失调校正均通过寄存器配置。本发明的有益效果是:本发明通过对每相有功功率测量进行小信号补偿，对总有功功率测量进行一定数量的逆补偿，从而抵消由于串扰噪声带来的误差变化，避免因小信号受到串扰噪声影响，而造成的有功功率计算误差问题，实现电能计量芯片三相有功功率的准确测量。本发明实时性高，补偿方式灵活，易于实现，具有很高的应用价值。


图1是计量芯片内电路串扰物通层不意图；图2是计量芯片内电路串扰layout不意图；图3是计量芯片内电路串扰ネ旲型不意图；图4是本发明的用于电能计量芯片的三相有功功率測量及串扰补偿方法的流程示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进ー步说明。电能计量芯片通过三个单相通道采样三路电流信号和三路电压信号，測量三相有功功率，一个单相通道对应一路电流信号和一路电压信号。请參阅图4，本发明的用于电能计量芯片的三相有功功率測量及串扰补偿方法，包括下列步骤:步骤SI，分别根据对应于各単相通道的一路电流信号和一路电压信号406 (phaseA、phase B或者phase C)，计算各单相通道的单相有功功率WATT401 ;其中，单相有功功率WATT=VIcosq), V为电压信号的电压值；1为电流信号的电流值；f表不电压和电流的相位差；步骤S2，对各个单相有功功率WATT401补偿，即通过公式WATTS=WATT+WATTOS，得到补偿后的单相有功功率 WATTS(AWATTS、BWATTS 或者 CWATTS) 403，其中:WATT0S(AWATT0S、BffATTOS或者CWATT0S) 402表示:有功功率失调校正，通过寄存器配置；步骤S3，分别针对每个单相通道，进行:通过小信号检测单元(Smal 1-signal detect )405,将对应于单相通道的一路电流信号和一路电压信号406( phaseA、phase B或者phase C)进行小信号检测,判断该电流信号和电压信号406(phaseA、phaseB或者phase C)是否为小信号，若是，通过多路选择器404，选择补偿后的単相有功功率WATTS (AWATTS, BffATTS或者CWATTS) 403作为该单相通道的单相输出功率(AWATT、BWATT或者CWATT);若否，通过多路选择器404，选择单相有功功率WATT401作为该单相通道的单相输出功率(AWATT、BffATT 或者 CWATT )；步骤S4，通过步骤S3，得到三个单相输出功率AWATT、BffATT和CWATT，将它们相カロ，得到总有功功率409,通过逆补偿单元(inverse compensation) 407对总有功功率409进行逆补偿，得到逆补偿后的总有功功率FWATT408，其中:FWATT= (AWATT+BWATT+CWATT)+ (FffATTOS^ffATTFAT), FWATT0S410表示逆补偿后的有功功率失调校正，通过寄存器配置；WATTFAT表示逆补偿因数，通过小信号检测单元405检测三路电流信号和电压信号406phase A、phase B和phase C,然后通过软件算法计算得到。综上，实现了电能计量芯片三相有功功率的准确测量。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应`由各权利要求所限定。
权利要求
1.一种用于电能计量芯片的三相有功功率測量及串扰补偿方法，所述电能计量芯片通过三个単相通道采样三路电流信号和三路电压信号，測量三相有功功率，一个单相通道对应一路电流信号和一路电压信号，其特征在于，所述方法包括下列步骤: 步骤Si，分别根据对应于各単相通道的一路电流信号和一路电压信号，计算各単相通道的単相有功功率WATT=VIcos(p，其中:V为电压信号的电压值；1为电流信号的电流值；(P表示电压和电流的相位差； 步骤S2，通过公式WATTS=单相有功功率+WATTOS，实现对各个单相有功功率的补偿，其中=WATTS表示补偿后的単相有功功率，WATTOS表示:有功功率失调校正； 步骤S3，分别针对每个单相通道，进行:将对应于单相通道的一路电流信号和一路电压信号进行小信号检测，判断该电流信号和电压信号是否为小信号，若是，则选择所述补偿后的単相有功功率作为该单相通道的单相输出功率；若否，则选择步骤SI中所述单相有功功率作为该单相通道的单相输出功率； 步骤S4，将步骤S3中所得到三个单相输出功率相加，得到总有功功率，并通过公式FffATT=总有功功率+FWATTOS*WATTFAT，实现总有功功率的逆补偿，其中:FWATT表示逆补偿后的总有功功率，FffATTOS表示逆补偿后的有功功率失调校正；WATTFAT表示逆补偿因数。
2.根据权利要求1所述的用于电能计量芯片的三相有功功率測量及串扰补偿方法，其特征在于，所述逆补偿因数根据三路路电流信号和三路电压信号，计算得到。
3.根据权利要求1所述的用于电能计量芯片的三相有功功率測量及串扰补偿方法，其特征在于，所述的有功功率失调校正和逆补偿后的有功功率失调校正均通过寄存器配置。
全文摘要
本发明公开了一种用于电能计量芯片的三相有功功率测量及串扰补偿方法，包括计算各个单相有功功率；对各个单相有功功率进行补偿；进行小信号检测，根据结果，选择单相有功功率或者补偿后的单相有功功率，进行总有功功率计算；对总有功功率进行逆补偿。本发明解决了芯片中小信号容易受到串扰噪声影响，而造成有功功率计算误差的问题，从而实现了三相有功功率的准确测量。
文档编号G01R11/50GK103091525SQ20121058512
公开日2013年5月8日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者潘科, 韩明 申请人:上海贝岭股份有限公司