专利名称：电压调制比的校验和测量方法
技术领域：
本发明属于信号测量技术领域，涉及到电能质量与电学计量领域，可用于电力闪变仪或闪变仪校验系统中的电压调制比的准确测量。
背景技术：
随着工业生产的发展和人们生活水平的提高，电网负荷的急剧增加，特别是冲击性、非线性负荷所占比重的不断加大，导致电网电压产生波动和闪变的因素越来越多，严重影响了电能质量。电压波动是指电压有效值的快速变化，闪变是指由于供电电压小幅度的快速变化导致电光源输出照度(或亮度)的闪烁对人眼所产生不良刺激的现象。已被公认的结论是，O. 05Hz 35Hz的电压波动对人眼视觉会产生影响。IEC61000-4-15 (IEC的全称International Electrotechnical Commission)提出了闪变仪的设计规范，并给出了闪变仪的检测要求，我国也采用IEC61000-4-15推荐的闪变测量方法。然而，IEC61000-4-15只 给出了闪变测量的模拟框图，并没有给出具体的实现方法，因而国内外出现了各种各样的闪变仪。对于这些闪变仪的准确性需要进行校验，其中最关键的环节是校验其电压调制比测量的准确性。目前校验电压调制比的方法大都建立在信号采样和数学处理的基础上，原理框图如图I所示。被校闪变仪和校验系统同时测量信号源输出的信号，然后通过比较两者的测量结果来校验被校闪变仪的性能。校验系统中信号源和数字电压表之间通过锁相环实现同步，由信号源输出方波调制电压信号，经辅助测试装置(例如分压器或变压器)后，变换成满足数字电压表量程的电压信号，再由数字电压表进行采样，并将样本送至计算机内通过不同的数学处理方法得到电压调制比。例如，澳大利亚计量院采用图I所示方式，其中计算机通过分析方波调制信号中基波电压半周期峰值的变化得出调制比。英国国家物理实验室也采用图I所示的源表同步方式测量调制比。在调制频率不高时，通过测量输出电压一个周期有效值的变化得出调制比；当调制频率较高时，通过输出电压的离散傅里叶变换在频域中分析一个周期的基波幅值来得出调制比。为了解决非同步采样条件下利用离散傅里叶变换计算一个周期的基波幅值所存在的误差问题，法国国家度量衡学实验室在采样频率和基波信号频率成整数倍的条件下，利用傅里叶变换分析多个周期的电压有效值的变化得出调制比。而中国计量科学研究院采用半周期补偿的方法，通过准确计算半个周期内基波幅值的变化得出调制比。这种方法若想获得较高的准确度，则需要准确已知非同步采样误差，这样进一步增加了测量的复杂性。上述方法中，时域内方波调制电压信号u(t)可利用下式表达a (O = /lsm(27r//)x|l + · sign[siu(27i/"M )]|，其中，t为时间；A和f分别为载波信号的幅值和频率；fM为调制频率，范围为(T30Hz ;k为调制比。载波信号的最大幅值为Umax = A(l+k/2)，最小幅值为Umin = A(l-k/2)，由最大幅值和最小幅值可得调制比为
权利要求
1.电压调制比的校验和测量方法，其特征在于包括如下步骤 第一步，利用数字电压表对信号源输出的方波调制信号进行采样，获取M个载波周期的信号样本，共N个，M、N分别为自然数，并传送至计算机内储存； 第二步，利用计算机将N个信号样本按照载波周期分成M组，M为载波的周期数；分组原则为每组的第一个样本应该大于等于零，最后一个样本应该小于零； 第三步，利用公开号为CN101603985的专利申请中的高准确度正弦信号测量方法计算每组样本的载波幅值，共得到M个载波幅值；对M个载波幅值从小到大排序，若排序后为“I”形状的三段曲线，舍弃中间过渡区曲线中的数据；对于下段曲线中的数据进行平均计算，得到对于上段曲线中的数据进行平均计算，得到已，若排序后的结果若无明显分区，则返回第一步重新选取M个载波周期进行信号样本采隼； 第四步，对于得到形状的三段曲线，将巧和Γ代入 ,.(^Un-Uh) K — 2~得电压调制比k。
2.根据权利要求I所述的电压调制比的校验和测量方法，其特征在于所述的信号样本的表达通式为 v(n) = Asm{2nf //s)x|l + *~sign[sm(2K/w / fs)]J， 其中n为大于等于O且小于等于(N-I)的整数，fs为数字电压表的采样频率，A和f 分别为载波信号的幅值和频率；fM为调制频率，其范围为(T30Hz ；k为调制比。
3.根据权利要求2所述的电压调制比的校验和测量方法，其特征在于所述的调制频率fM的范围为(Γ30Ηζ。
4.根据权利要求I所述的电压调制比的校验和测量方法，其特征在于第三步中所述的明显分区是通过如下方式进行判断 对于排序后的M个载波幅值A1, "·，ΑΜ，$& = Ain-Ai, i = I, "·，Μ-1，在由构成的数组中，如果存在数组as, as+1,…，arf, ar，并且这些元素比a1;…，和ar+1, - 均大10倍以上，则A1,…，As为小值区，对它们取平均值，得到氏；Art,…，Am为大值区，对它们取平均值，得到&，As+1,…，\为中间过渡区的载波幅值，对它们不予考虑；如果不存在as，或者不存在则返回第一步重新选取M个载波周期进行信号样本采集。
全文摘要
本发明公开了一种电压调制比的校验和测量方法，属于信号测量技术领域，涉及到电能质量与电学计量领域。本发明提供的调制比校验和测量方法中，在信号源和数字电压表之间没有锁相环，采用公开号为CN101603985的专利申请中的方法计算方波调制信号中载波电压每周期的最大幅值和最小幅值，再利用多个周期载波电压最大幅值的平均值和最小幅值的平均值，得到调制比。本发明计算调制比时，载波电压的最大值和最小值利用多个周期的平均值，减小了随机误差的影响。
文档编号G01R19/25GK102788965SQ20121025442
公开日2012年11月21日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者付静静, 吴静, 王彬 申请人:北京航空航天大学