专利名称：对电表中的计量芯片和锰铜片进行温度补偿的方法
技术领域：
本发明涉及数据业务中的电能计量技术领域，特别涉及一种对电表中的计量芯片和锰铜片进行温度补偿的方法。
背景技术：
随着国家智能电网的不断推进，智能电表逐渐普及，对电表的计量精度提出了更高的要求。锰铜片在电表中完成电流采样，而锰铜片的阻值受温度影响比较严重，使温升过程中电表精度难以控制。目前对锰铜发热还没有完善的处理方法，一般都靠锰铜片自身的精度来保证电表的精度。
发明内容
为了解决现有技术的缺陷，本发明实施例提供一种对电表中的计量芯片和锰铜片进行温度补偿的方法，综合考虑了锰铜片和计量芯片的温升效应，并对由于温度上升所造成的误差进行补偿。为了实现上述目的，本发明实施例提供一种对电表中的计量芯片和锰铜片进行温度补偿的方法，所述方法包括根据计量芯片的当前温度值确定计量芯片的温升误差Δ ； 根据锰铜片的电流有效值以及锰铜片的温升误差曲线确定锰铜片的温升误差α ；将所述芯片的温升误差Δ以及所述锰铜片的温升误差α转换为所述电表的温度补偿值err ；采用所述电表的温度补偿值err对所述电表的输出功率进行温度补偿。所述根据计量芯片的当前温度值确定计量芯片的温升误差Δ包括测量计量芯片的当前温度t ；如果t不高于常温、，则不对计量芯片进行温度补偿，所述计量芯片的温升误差Δ =0;当1>、时，根据当前温度t与常温、之间的温度差、以及芯片温度每升高一度所导致的芯片误差偏移量A，生成计量芯片的温升误差Δ。根据锰铜片的电流有效值以及锰铜片的温升误差曲线确定锰铜片的温升误差α 包括测量所述锰铜片的电流有效值I ；如果所述电流有效值I不高于预设下限值Itl,则不对锰铜片进行补偿，所述锰铜片的温升误差α = O ；当I > Itl,根据所述锰铜片的温升误差曲线确定锰铜片的温升误差α。将所述芯片的温升误差Δ以及所述锰铜片的温升误差α转换为所述电表的温度补偿值err包括获取所述电表的功率增益调整寄存器GPQ中预先存储的常温时的固有增益补偿值ErrPgain ；根据所述常温时的固有增益补偿值ErrPgairu温度升高以后获得的计量芯片的温升误差Δ、以及锰铜片的温升误差α，生成所述电表的温度补偿值err。采用所述电表的温度补偿值err对所述电表的功率进行温度补偿包括将所述温度补偿值err写入所述电表的功率增益调整寄存器GPQ中；采用所述寄存器GPQ中的err 值，对输出电表的输出功率值进行微调。采用所述寄存器GPQ中的err值，对输出电表的输出功率值进行微调包括将所述温度补偿值err作为增益系数与实际测量功率值相乘，得到输出功率值的微调量；将实际测量功率值与所述输出功率值的微调量相加，得到调整后的输出功率值。本发明的有益效果在于，本发明实施例的方法综合考虑了计量芯片的温升误差δ 与锰铜片的温升误差α，并能够实现在不同的温度条件下对电表输出功率进行动态调整， 克服了温度对电表精度造成的影响，对温升过程中电表精度进行了有效控制。
图Ia为两种锰铜选型的温升误差曲线图；图Ib为另外两种锰铜选型的温升误差曲线图；图2为本发明实施例电流通道的差模接线电路图；图3为本发明实施例计量芯片的内部电路结构原理图；图4为本发明实施例的温度补偿整体流程图；图5为本发明实施例的一个具体的温度补偿方法流程图。
具体实施例方式本发明实施例提供一种对电表中的计量芯片和锰铜片进行温度补偿的方法。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。通过对电表进行发热实验得出，电表中的继电器接触电阻偏高导致电表发热量比较大，从而带动锰铜的温度升高，导致其阻值发生变化。以200微欧的锰铜为例子，当其发生正负0. 5微欧的变化误差时，会有0. 2%左右的电表偏差，可以推论电表计量误差基本上来自于锰铜的阻值误差。同时，当芯片温度过高时(如高于30度)也会引入芯片误差。本发明实施例综合考虑了这两种误差对电表计量误差带来的影响，并根据这两种误差进行电表的温度补偿。为了使锰铜误差尽量小，在普通继电器的锰铜选型时要保证锰铜批次的一致性和方向性，即温度在40度到60度的范围内误差波动最小，或波动趋势一致。图Ia是两种锰铜选型的温升误差曲线，图Ib为另外两种锰铜选型的温升误差曲线。可以看出，图Ia中编号为FVF7. 731. 678-41的锰铜以及图Ib中编号为FVF7. 731. 678-12的锰铜，波动小、趋势
比较一致。当锰铜的温升误差曲线的波动较大时，如图Ia所示，编号为FVF7. 731. 678-31的锰铜在30度到60度之间波动较大，且趋势也不一致，为了减轻误差影响，需要对锰铜片进行温度补偿。对编号为FVF7. 731. 678-31的锰铜，选取194. 5微欧作为参考值参与计算，实验证明自热温度不会超过70度，因此选取补偿范围在30度到60度之间，这个范围进行的恒定值补偿是合理的，此时的锰铜温升误差α = (194. 5-195)/195 = -0. 00256。当选用大阻值的锰铜时，锰铜值随温度的波动很小时α可以忽略不计，电表误差主要来至芯片。随着温度的升高，芯片发热也会导致电表的误差偏移。因温升过程中芯片参考电压与电压通道共地，所以电压通道信号采样不会发生变化。而电流通道为差模接线方法，所以当参考电压发生温漂时即会带来芯片误差。图2为本发明实施例电流通道的差模接线电路图，如图2所示，其中VINMnCuPl以及VINMnCum接锰铜片，而VlP和VlN接计量芯片。芯片温度每升高一度所导致的芯片误差偏移量A可以从手册中查到。以ATT7053 为例，该偏移量A可以取值30ppm/°C，芯片温升误差Δ = (t-t0) X30ppm/°C ；t为当前温度，这个温度可以通过温度传感器读取出来，、为常温的温度值，可以取25°C-30°C，得到的芯片误差是一个无量纲的相对量，单位为ppm(百万分之一)，本实施例以、=30°C为例进行说明。图3为本发明实施例计量芯片的内部电路结构原理图。下面结合图3详细描述本发明实施例如何根据锰铜温升误差α和芯片温升误差△对电表进行温度补偿的过程。(1)首先说明常温时图3所示的电路如何进行固有的误差补偿，该补偿的增益值 ErrPgain可以是在出厂时就调好的并已写入寄存器GPQ中。首先，电流通道的相位在模数转换过程中以及在线路上的电子电容等元器件的影响下会导致电流相位发生偏移，先通过相位校正单元对电流相位进行校正1 = Im*C0S(on+cj5)，Φ就是电流的偏移。Phs是电流偏移调整寄存器，在功率因数为0. 5L的时候可以把这个值Φ求出来填入到这个寄存器Phs中。然后，通过高通滤波(主要是数字滤波)消除低频噪声和干扰后得到电流的数字采样值I。同理，在电压通道对电压采样值进行高通滤波后得到电压的数字采样值U。实际测量功率Wl = U*I。当输入端的电流为零时，图3所示电路中的元器件虽然未工作，但是会由于外界噪音干扰产生一个偏移误差，使得电表在零输入的时候其指示的位置也不在零点，因此需要进行过零调整。此时通过输出端读出这个偏移值，写入到功率偏移调整部件(P0Q中。这个偏差很小，只是在零输入的时候保证输出为零而设置的。当输入电流和电压不为零时，电路中的元器件在工作时也会产生误差，该误差一般比过零调整的误差要大很多，导致输出值与标准值之间一定会存在一个偏差，即实际测量功率Wl的值与输入的源端真实功率W2也会存在偏差。这个偏差经过反运算填入到功率增益调整寄存器GPQ中，通过寄存器GPQ中的增益值ErrPgain来调整功率值，经调整后的输出端得到的值可以认为是等于源端真实功率W2。图3中，经调整后的功率值用P表示，经过功率计算(包括有功、无功功率的分别计算)后，PowerP寄存器中保存的是计算后的有功功率值，而PowerP管脚输出的是内部经过调整后的有功功率脉冲。整个过程可以理解为Y = KX为标准值参数方程(其中X = U*I)；这里的K为1， 但实际上这个1由于误差不能被保证，所以要进行微调。即寄存增益ErrPgain是对1倍关系的微调，W2 = (l+ErrPgain)*U*I ；当ErrPgain = O时，Wl = 1*U*I。即被调整后的功率值可以认为等同于原功率值W2，而未被调整的功率值为实际测量功率Wl。所以常温时的误差Err= (Wl-ff2)/W2 = (1-(1+ErrPgain)) (1+ErrPgain)氺U氺I = (-ErrPgain)/ (1+ErrPgain)--------(1)；gp, ErrPgain = (-Err)/(1+Err)--------(2)；而ErrPgain是常温时校表的增益，Errfgain可以是出厂时就已经写入寄存器GPQ 中的值。(2)接着说明温度升高时图3所示的电路如何进行温度补偿。考虑到温升过程额外的误差因素，本实施例采用下述公式来获得温升过程的误差，该误差err将作为温升过程的增益填入寄存器GPQ中。
5
err = - (Err+ δ ) / (1+Err+ δ )--------(3)其中，δ = Δ + α，Δ为芯片的温升误差，α为锰铜片的温升误差。综合公式2和公式3可得err = ( δ -ErrPgain+ δ 氺ErrPgain) / (1+ δ 氺ErrPgain+ δ )--------(4)通过将err值重新写入GPQ中，并对得到的功率值进行调整就可以得到最后输出的功率。输出段可以得到温升过程中调整后的真实功率值W3。W3 = (l+err)*U*I--------(5)图4为本发明实施例的温度补偿整体流程图，如图4所示该方法包括S401、根据计量芯片的当前温度值确定计量芯片的温升误差Δ ；S402、根据锰铜片的电流有效值以及锰铜片的温升误差曲线确定锰铜片的温升误差α ；S403、将所述芯片的温升误差Δ以及所述锰铜片的温升误差α转换为所述电表的温度补偿值err ；S404、采用所述电表的温度补偿值err对所述电表的输出功率进行温度补偿。具体地，S401包括测量计量芯片的当前温度t ；如果t不高于常温、，则不对计量芯片进行温度补偿，所述计量芯片的温升误差Δ =0;当{>、时，根据当前温度1与常温、之间的温度差、以及芯片温度每升高一度所导致的芯片误差偏移量Α，生成计量芯片的温升误差Δ。具体地，S402包括测量所述锰铜片的电流有效值I ；如果所述电流有效值I不高于预设下限值Itl,则不对锰铜片进行补偿，所述锰铜片的温升误差α = 0 ；当I > Itl，根据所述锰铜片的温升误差曲线确定锰铜片的温升误差α。如何确定锰铜片的温升误差α。具体地，S403包括获取所述电表的功率增益调整寄存器GPQ中预先存储的常温时的固有增益补偿值ErrPgain ；根据所述常温时的固有增益补偿值ErrPgairu温度升高以后获得的计量芯片的温升误差△、以及锰铜片的温升误差α，生成所述电表的温度补偿值 err ο具体地，S404包括将所述温度补偿值err写入所述电表的功率增益调整寄存器 GPQ中；采用所述寄存器GPQ中的err值，对电表的输出功率值进行微调。其中，采用所述寄存器GPQ中的err值，对输出电表的输出功率值进行微调包括 将所述温度补偿值err作为增益系数与实际测量功率值相乘，得到输出功率值的微调量； 将实际测量功率值与所述输出功率值的微调量相加，得到调整后的输出功率值。关于如何生成计量芯片的温升误差Δ的方法、如何确定锰铜片的温升误差α的方法、如何生成电表温度补偿值err的方法，以及如何根据err的值对电表的输出功率值进行微调的方法已经在前述实施例中举例详细说明，此处不再展开。需要声明的是，前述实施例中对于图4每个步骤的具体计算方法仅用于对本案进行解释说明，而并非用于对本发明权利要求的保护范围进行限定，凡是同时考虑锰铜片的温升误差α以及计量芯片的温升误差Δ来共同确定电表的温度补偿值err，并采用该err 来动态调整电表输出功率的其他方法的合理变型均在本发明的权利要求的保护范围之内。图5为本发明实施例的一个具体的温度补偿方法流程图。该具体的温度补偿过程中，假设、= 30°C,I0 = 40A，芯片温度每升高一度所导致的芯片误差偏移量A为30ppm，并且锰铜片选用的型号为FVF7. 731. 678-31，其温升误差α采用前述实施例的算法获得。如图5所示测量芯片的温度值，判断当前温度是否高于30°C，如果是则进行芯片的温度补偿， 其温升误差Δ = (t-30) °C X30ppm/°C，如果温度不高于30°C，则不对芯片进行温度补偿， Δ = 0。读取锰铜片的电流有效值，判断电流有效值是否高于40Α，如果是则进行锰铜片的温度补偿，其温升误差α = (194. 5-195)/195 = -0. 00256，如果电流有效值不高于40Α，则不对锰铜片进行温度补偿，α = 0。将计量芯片的温升误差Δ与锰铜片的温升误差α相加，得到一个中间值δ，将 δ值转换成寄存器中的电表温度补偿值err，并采用该err值对电表的输出功率进行微调， 以使得温度造成的误差可以被抵消。本发明实施例的方法综合考虑了计量芯片的温升误差Δ与锰铜片的温升误差 α，并能够实现在不同的温度条件下对电表输出功率进行动态调整，克服了温度对电表精度造成的影响，对温升过程中电表精度进行了有效控制。以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.一种对电表中的计量芯片和锰铜片进行温度补偿的方法，其特征在于，所述方法包括根据计量芯片的当前温度值确定计量芯片的温升误差Δ ； 根据锰铜片的电流有效值以及锰铜片的温升误差曲线确定锰铜片的温升误差α ； 将所述芯片的温升误差△以及所述锰铜片的温升误差α转换为所述电表的温度补偿值 err ；采用所述电表的温度补偿值err对所述电表的输出功率进行温度补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据计量芯片的当前温度值确定计量芯片的温升误差Δ包括测量计量芯片的当前温度t;如果t不高于常温、，则不对计量芯片进行温度补偿，所述计量芯片的温升误差Δ =0 ；当t >、时，根据当前温度t与常温、之间的温度差、以及芯片温度每升高一度所导致的芯片误差偏移量A，生成计量芯片的温升误差Δ。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据锰铜片的电流有效值以及锰铜片的温升误差曲线确定锰铜片的温升误差α包括测量所述锰铜片的电流有效值I ；如果所述电流有效值I不高于预设下限值Itl,则不对锰铜片进行补偿，所述锰铜片的温升误差α = 0 ；当I > Itl,根据所述锰铜片的温升误差曲线确定锰铜片的温升误差α。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述芯片的温升误差△以及所述锰铜片的温升误差α转换为所述电表的温度补偿值err包括获取所述电表的功率增益调整寄存器GPQ中预先存储的常温时的固有增益补偿值 ErrPgain ；根据所述常温时的固有增益补偿值ErrPgairu温度升高以后获得的计量芯片的温升误差Δ、以及锰铜片的温升误差α，生成所述电表的温度补偿值err。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用所述电表的温度补偿值err对所述电表的输出功率进行温度补偿包括将所述温度补偿值err写入所述电表的功率增益调整寄存器GPQ中； 采用所述寄存器GPQ中的err值，对输出电表的输出功率值进行微调。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用所述寄存器GPQ中的err值，对输出电表的输出功率值进行微调包括将所述温度补偿值err作为增益系数与实际测量功率值相乘，得到输出功率值的微调量；将实际测量功率值与所述输出功率值的微调量相加，得到调整后的输出功率值。
全文摘要
本发明实施例提供一种对电表中的计量芯片和锰铜片进行温度补偿的方法，所述方法包括根据计量芯片的当前温度值确定计量芯片的温升误差Δ；根据锰铜片的电流有效值以及锰铜片的温升误差曲线确定锰铜片的温升误差α；将所述芯片的温升误差Δ以及所述锰铜片的温升误差α转换为所述电表的温度补偿值err；采用所述电表的温度补偿值err对所述电表的输出功率进行温度补偿。本发明实施例的方法综合考虑了计量芯片的温升误差Δ与锰铜片的温升误差α，并能够实现在不同的温度条件下对电表输出功率进行动态调整，克服了温度对电表精度造成的影响，对温升过程中电表精度进行了有效控制。
文档编号G01R11/185GK102445576SQ201110263080
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者李鹏 申请人:北京煜邦电力技术有限公司