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专利名称：一种电量信号在线检测方法
技术领域：
本发明涉及一种电量信号在线检测方法，尤其涉及用于智能电网和智能楼宇的电 量信号在线检测方法。
背景技术：
电量信号在线检测是智能电网和智能楼宇系统必备的手段。用于对电能质量的在 线检测和监控。由于现场负载变化较大，而且存在布线、零漂、温漂以及共模干扰信号引起 的测量误差，因此对电量信号在线检测的要求较高，尽可能消除此类误差。普通的电量信号检测，无法完全消除上述的误差，这样存在着效率低、精度差的缺 点o

发明内容
本发明的目的在于消除现场负载变化以及布线、零漂、温漂以及共模干扰信号引 起的测量误差，提供一种用于智能电网和智能楼宇的电量信号在线检测方法，它具有误差 小、精度高、成本低的优点。实现上述目的的技术方案是一种电量信号在线检测方法，其中，包括如下步骤电压运算放大步骤，通过一第一运算放大器~和一第二运算放大器A2分别接收被 检测电压信号的信号，输出信号分别为Vol和Vo2，该第一运算放大器~的正相输入端与被 检测电压信号的正极V+相连，反相输入端与被检测电压信号的负极V-相连，第二运算放大 器4的正相输入端与被检测电压信号的负极V-相连，反相输入端与被检测电压信号的正 极V+相连，计算出两个输出信号Vol和Vo2 Vol = (V+-V-) XRf/Ri，公式 1 ；Vo2 = - (V+-V-) X Rf/Ri，公式 2 ；其中，Rf为反馈电阻，Ri为输入电阻；电流运算放大步骤，通过一第三运算放大器^和一第四运算放大器A4分别接收被 检测电流信号的信号，输出信号分别为Vo3和Vo4，该第三运算放大器A3的正相输入端与被 检测电流信号的正极1+相连，反相输入端与被检测电流信号的负极I-相连，第四运算放大 器八4的正相输入端与被检测电流信号的负极I-相连，反相输入端与被检测电流信号的正 极1+相连，计算出两个输出信号Vo3和Vo4 Vo3 = (I+-I-) X Rf/Ri，公式 3 ；Vo4 = -(I+-I_)XRf/Ri，&S4;电压信号计算步骤，由所述公式1和公式2可以分别得到两个放大倍数相同，方向 相反，正比与被检测电压信号正负极之差的信号，第一运算放大器A1和所述的第二运算放 大器A2是位于同一集成电路内的两个相同参数的运算放大器，运算放大器产生的零漂、温 漂信号为Vw。则公式1和公式2转换成如下公式5和公式6 Vol+Vw = (V+-V-) XRf/Ri，公式 5
Vo2+Vw = - (V+-V-) X Rf/Ri，公式 6电流信号计算步骤，由所述公式3和公式4可以分别得到两个放大倍数相同，方向 相反，正比与被检测电流信号正负极之差的信号，第三运算放大器A3和第四运算放大器A4 是位于同一集成电路内的两个相同参数的运算放大器，运算放大器产生的零漂、温漂信号 为Iw，则公式3和公式4转换成如下公式7和公式8Vol+Iw = (V+-V-) X Rf/Ri，公式 7 ；Vo2+Iw = - (V+-V-) X Rf/Ri，公式 8 ；电量信号计算步骤，将公式5和公式6的结果向减，得到如下的结果公式9 电压信号Vn = 2 (V+-V-) X Rf/Ri，公式 9 ；将公式7和公式8的结果向减，得到如下的结果公式10 电流信号In = 2 (V+-V-) X Rf/Ri，公式 10 ；通过一 CPU，利用积分卷积计算可得到电量信号如公式11所示Pn = / Vn X In，公式 11。上述的电量信号在线检测方法，其中，所述的第一至第四运算放大器Ai至^的正 相输入端和反向输入端都串联有一输入电阻Ri，反响输入端与输出端之间都串联有反馈电 阻Rf，正相输入端与地线参考电平之间均串联有反馈电阻Rf，该四个运算放大器的输入端 均与一 CPU的输入端相连。上述的电量信号在线检测方法，其中，所述的四个输入电阻Ri的阻值相等，所述 的八个反馈电阻Rf的阻值相等。上述的电量信号在线检测方法，其中，所述的第一运算放大器~、所述的第二运算 放大器A2、第三运算放大器A3、第四运算放大器A4是位于同一集成电路内的四个相同参数 的运算放大器。上述的电量信号在线检测方法，其中，所述的CPU为具有A/D采样和计算功能的 CPU。本发明的有益效果是本发明用于智能电网和智能楼宇的电量信号在线检测，能 够自动消除现场负载变化以及布线、零漂、温漂以及共模干扰信号引起的测量误差，精度 高、成本低。


图1是本发明的电量信号在线检测方法的实施结构示意图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步说明。请参阅图1，图中示出了一种用于智能电网和智能楼宇的一种电量信号在线检测 方法的具体实施示意图，它包括第一运算放大器~、第二运算放大器A2、第三运算放大器 A3、第四运算放大器A4、八个输入电阻Ri、八个反馈电阻Rf、一个CPU。其中第一运算放大器~的正相输入端与被检测电压信号的正极V+之间串联有输入电 阻Ri，反相输入端与被检测电压信号的负极V-之间串联有输入电阻Ri ；正相输入端与地线 参考电平之间串联有反馈电阻Rf，反相输入端与放大器~的输出Vol之间串联有反馈电阻Rf ；输入电阻Ri的阻值完全相等；反馈电阻Rf的阻值完全相等；第一运算放大器~的输出Vol用公式1表示如下<formula>formula see original document page 6</formula>公式 1第二运算放大器A2的正相输入端与被检测电压信号的负极V-之间串联有输入电 阻Ri，反相输入端与被检测电压信号的正极V+之间串联有输入电阻Ri ；正相输入端与地线
参考电平之间串联有反馈电阻Rf，反相输入端与放大器~的输出Vo2之间串联有反馈电阻 Rf ；输入电阻Ri的阻值完全相等；反馈电阻Rf的阻值完全相等；第二运算放大器^的输出Vo2用公式2表示如下<formula>formula see original document page 6</formula>公式 2第三运算放大器^的正相输入端与被检测电流信号的正极1+之间串联有输入电 阻Ri，反相输入端与被检测电流信号的负极I-之间串联有输入电阻Ri ；正相输入端与地线
参考电平之间串联有反馈电阻Rf，反相输入端与放大器~的输出Vo3之间串联有反馈电阻 Rf ；输入电阻Ri的阻值完全相等；反馈电阻Rf的阻值完全相等；第三运算放大器A3的输出Vo3用公式3表示如下<formula>formula see original document page 6</formula>，公式 3第四运算放大器^的正相输入端与被检测电流信号的负极I-之间串联有输入电 阻Ri，反相输入端与被检测电流信号的正极1+之间串联有输入电阻Ri ；正相输入端与地线
参考电平之间串联有反馈电阻Rf，反相输入端与放大器~的输出Vo4之间串联有反馈电阻 Rf ；输入电阻Ri的阻值完全相等；反馈电阻Rf的阻值完全相等；第四运算放大器^的输出Vo4用公式4表示如下<formula>formula see original document page 6</formula>，公式 4由公式1和公式2可以分别得到两个放大倍数相同，方向相反，正比与被检测电压 信号正负极之差的信号。被检测信号中夹带的现场布线及共模干扰信号为同相信号Vr，在 公式1和公式2中，V+用Vr+V+代入，V-用Vr+V-代入，信号输入实际仍然为(V+-V-)，消 除了被检测信号中夹带的现场布线及共模干扰信号。第一运算放大器~和所述的第二运算放大器A2是位于同一集成电路内的两个相 同参数的运算放大器。运算放大器产生的零漂、温漂信号为Vw。则公式1和公式2转换成 如下公式5和公式6<formula>formula see original document page 6</formula>公式 5<formula>formula see original document page 6</formula>，公式 6由公式3和公式4可以分别得到两个放大倍数相同，方向相反，正比与被检测电流信号正负极之差的信号。被检测信号中夹带的现场布线及共模干扰信号为同相信号Ir，在 公式3和公式4中，1+用Ir+I+代入，I-用Ir+I-代入，信号输入实际仍然为(I+-I-)，消 除了被检测信号中夹带的现场布线及共模干扰信号。第三运算放大器A3和第四运算放大器A4是位于同一集成电路内的两个相同参数 的运算放大器。运算放大器产生的零漂、温漂信号为Iw。则公式3和公式4转换成如下公 式7和公式8Vol+Iw = (V+-V-) XRf/Ri，公式 7Vo2+Iw = - (V+-V-) X Rf/Ri，公式 8 在CPU的A/D采样电路中，公式5的结果是Vol经过CPU的A/D1通道转换得到，公 式6的结果是Vo2经过CPU的A/D2通道转换得到，只需要将公式5和公式6的结果向减， 得到如下的结果公式9:电压信号Vn = 2 (V+-V-) X Rf/Ri，公式 9公式9完全消除了零漂、温漂信号的误差，并且进一步提高了放大倍数，同时提高 了精度。在CPU的A/D采样电路中，公式7的结果是Vo3经过CPU的A/D3通道转换得到，公 式8的结果是Vo4经过CPU的A/D4通道转换得到，只需要将公式7和公式8的结果向减， 得到如下的结果公式10 电流信号In = 2 (V+-V-) X Rf/Ri，公式 10公式10完全消除了零漂、温漂信号的误差，并且进一步提高了放大倍数，同时提 高了精度。在CPU中，利用积分卷积计算可得到电量信号如公式11所示Pn = / Vn X In，公式 11本实施例中，第一、第二、第三、第四运放A:、A2、A3、々4为LM064，输入电阻Ri = 10KQ，反馈电阻 Rf = lOOKo CPU 为 DSP，型号 TSM320F2801。以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上 述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本 发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
权利要求
一种电量信号在线检测方法，其特征在于，包括如下步骤电压运算放大步骤，通过一第一运算放大器A1和一第二运算放大器A2分别接收被检测电压信号的信号，输出信号分别为Vo1和Vo2，该第一运算放大器A1的正相输入端与被检测电压信号的正极V+相连，反相输入端与被检测电压信号的负极V-相连，第二运算放大器A2的正相输入端与被检测电压信号的负极V-相连，反相输入端与被检测电压信号的正极V+相连，计算出两个输出信号Vo1和Vo2Vo1＝(V+-V-)×Rf/Ri，公式1；Vo2＝-(V+-V-)×Rf/Ri，公式2；其中，Rf为反馈电阻，Ri为输入电阻；电流运算放大步骤，通过一第三运算放大器A3和一第四运算放大器A4分别接收被检测电流信号的信号，输出信号分别为Vo3和Vo4，该第三运算放大器A3的正相输入端与被检测电流信号的正极I+相连，反相输入端与被检测电流信号的负极I-相连，第四运算放大器A4的正相输入端与被检测电流信号的负极I-相连，反相输入端与被检测电流信号的正极I+相连，计算出两个输出信号Vo3和Vo4Vo3＝(I+-I-)×Rf/Ri，公式3；Vo4＝-(I+-I-)×Rf/Ri，公式4；电压信号计算步骤，由所述公式1和公式2可以分别得到两个放大倍数相同，方向相反，正比与被检测电压信号正负极之差的信号，第一运算放大器A1和所述的第二运算放大器A2是位于同一集成电路内的两个相同参数的运算放大器，运算放大器产生的零漂、温漂信号为Vw。则公式1和公式2转换成如下公式5和公式6Vo1+Vw＝(V+-V-)×Rf/Ri，公式5Vo2+Vw＝-(V+-V-)×Rf/Ri，公式6电流信号计算步骤，由所述公式3和公式4可以分别得到两个放大倍数相同，方向相反，正比与被检测电流信号正负极之差的信号，第三运算放大器A3和第四运算放大器A4是位于同一集成电路内的两个相同参数的运算放大器，运算放大器产生的零漂、温漂信号为Iw，则公式3和公式4转换成如下公式7和公式8Vo1+Iw＝(V+-V-)×Rf/Ri，公式7；Vo2+Iw＝-(V+-V-)×Rf/Ri，公式8；电量信号计算步骤，将公式5和公式6的结果向减，得到如下的结果公式9电压信号Vn＝2(V+-V-)×Rf/Ri，公式9；将公式7和公式8的结果向减，得到如下的结果公式10电流信号In＝2(V+-V-)×Rf/Ri，公式10；通过一CPU，利用积分卷积计算可得到电量信号如公式11所示Pn＝∫Vn×In，公式11。
2.根据权利要求1所述的电量信号在线检测方法，其特征在于，所述的第一至第四运 算放大器~至^的正相输入端和反向输入端都串联有一输入电阻Ri，反响输入端与输出 端之间都串联有反馈电阻Rf，正相输入端与地线参考电平之间均串联有反馈电阻Rf，该四 个运算放大器的输入端均与一 CPU的输入端相连。
3.根据权利要求2所述的电量信号在线检测方法，其特征在于，所述的四个输入电阻Ri的阻值相等，所述的八个反馈电阻Rf的阻值相等。
4.根据权利要求1所述的电量信号在线检测方法，其特征在于，所述的第一运算放大 器~、所述的第二运算放大器A2、第三运算放大器A3、第四运算放大器A4是位于同一集成电 路内的四个相同参数的运算放大器。
5.根据权利要求1所述的电量信号在线检测方法，其特征在于，所述的CPU为具有A/D 采样和计算功能的CPU。
全文摘要
本发明公开了一种电量信号在线检测方法，它包括第一运算放大器A1、第二运算放大器A2、第三运算放大器A3、第四运算放大器A4、八个输入电阻Ri、八个反馈电阻Rf、一个CPU。一种电量信号在线检测方法，包括电压运算放大步骤、电流运算放大步骤、电压信号计算步骤、电流信号计算步骤、电量信号计算步骤。本发明用于智能电网和智能楼宇的电量信号在线检测，能够自动消除布线、零漂、温漂以及共模干扰信号引起的测量误差，精度高、成本低。
文档编号G01R22/00GK101825659SQ20101016722
公开日2010年9月8日 申请日期2010年5月10日 优先权日2010年5月10日
发明者李新育 申请人:上海信翊电气控制技术有限公司