一种产生可溯源的任意波形模拟功率信号的方法与流程

本发明涉及电力设备检测技术领域，具体涉及一种产生可溯源的任意波形模拟功率信号的方法。

背景技术：

随着城市建设和电力系统的不断发展，智能电表得到越来越广泛的应用，智能电表的性能好坏将直接影响变电站及电力传输线路的正常运行，故在正式投入使用前需要对智能电表进行检定以保证其性能。目前对智能电能表基本误差的检定，通常有标准表法和标准源法两种，而不管采用哪种方法，其规定的参比条件都是在比较理想的正弦信号的情况下进行检定。但智能电表实际的运行工况为动态负荷，参比条件为正弦信号并不能完全模拟智能电表真实的运行工况，如果要考虑其动态负荷特性，首先需要能够产生任意波形的模拟功率源，同时，如果进一步对智能电表的基本误差进行评定，则该功率源还必须为可溯源的。

当前的功率源一种是标准功率源，能产生标准的正弦信号，可溯源；另一种是标准谐波功率源，能产生标准的谐波信号，可溯源；还有一种是能产生任意波形的功率源，但是无法溯源。上述功率源均无法满足既能产生任意波形信号、又可溯源的要求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是功率源既能产生任意波形信号，又可溯源，目的在于提供一种产生可溯源的任意波形模拟功率信号的方法，能够产生可溯源、任意波形的模拟功率信号，该信号作为输入信号接入智能电表，可以完全模拟智能电表真实的运行工况，对智能电表的基本误差进行评定，有利于了解 智能电表的真实性能。

本发明通过下述技术方案实现：

一种产生可溯源的任意波形模拟功率信号的方法，包括如下步骤：

A、接入任意波形，对接入波形进行分析，获得直流信号、基波信号及谐波信号；

B、将直流信号、基波信号和谐波信号同步输入各自对应的模拟功率源，模拟功率源将数字量信号转换为模拟量信号输出，其中，直流信号输入直流模拟功率源，基波信号输入基波模拟功率源，谐波信号具体的，N次谐波信号输入第N-1谐波模拟功率源，其中N为大于等于2的正整数；

C、将每个模拟功率源输出的模拟电压信号串联，获得任意波形模拟电压；将每个模拟功率源输出的模拟电流信号并联，获得任意波形模拟电流；

D、将每个模拟功率源输出的模拟电压信号和模拟电流信号接入各自对应的标准功率表，获得每个模拟功率源的功率值。

特别地，所述步骤A中对接入波形采用傅里叶分解进行分析。

特别地，所述步骤A中接入的任意波形可以是IEC国际电工标准中提到的典型波形、通过输入函数产生的波形以及变电站实际运行中电网的典型负荷波形中的任一种。

特别地，所述步骤B中N为小于等于30的正整数。

特别地，所述步骤C中各模拟功率源输出的模拟电压信号之间相互绝缘隔离。

特别地，所述步骤C中各模拟功率源输出的模拟电流信号之间相互绝缘隔离。

特别地，所述一种产生可溯源的任意波形模拟功率信号的方法还包括步骤E， 将每个模拟功率源的功率值相加，获得功率源标准功率值。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明所述一种产生可溯源的任意波形模拟功率信号的方法，能够产生可溯源、任意波形的模拟功率信号，该信号作为输入信号接入智能电表，可以完全模拟智能电表真实的运行工况，对智能电表的基本误差进行评定，有利于了解智能电表的真实性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例1提供的产生可溯源的任意波形模拟功率信号的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例中，产生可溯源的任意波形模拟功率信号的方法具体包括：

S101、接入任意波形，对接入波形进行分析，获得直流信号、基波信号及谐波信号；

接入任意波形，该波形可以是IEC国际电工标准中提到的典型波形或通过输入函数公式产生的波形或变电站实际运行中电网的典型负荷波形等，采用傅里叶分解对接入的任意波形进行分析，分解后的信号包括直流信号、基波信号及谐波信号，其中谐波信号包括二次谐波、三次谐波、四次谐波……直至N次 谐波，N为大于等于2的正整数。所述傅里叶分解公式为：

其中，即分解后获得的直流分量，n＝1为基波分量，n＝2为2次谐波分量，以此类推，n＝N为N次谐波分量。

S102、将直流信号、基波信号和谐波信号同步输入各自对应的模拟功率源，模拟功率源将数字量信号转换为模拟量信号并进行放大后输出；

在同步信号的控制下，将直流信号输入直流模拟功率源，基波信号输入基波模拟功率源，2次谐波信号输入第一谐波模拟功率源，3次谐波信号输入第二谐波模拟功率源，4次谐波信号输入第三谐波模拟功率源……以此类推，N次谐波信号输入第N-1谐波模拟功率源。直流信号、基波信号及谐波信号均为数字量信号，每个模拟功率源将各自输入的数字量信号转换为相应的模拟量信号并进行放大后输出。本实施例中，N取值为大于等于2小于等于30的正整数。需要说明的是，N随对电表检定精度及成本要求的变化做适当调整，可选用超过30的正整数，随着N取值的增大，则对电表的检定精度越高，相应地成本越高。反之，N值越小，则电表的检定精度及相应地成本越低。

S103、将每个模拟功率源输出的模拟电压信号串联，获得任意波形模拟电压；将每个模拟功率源输出的模拟电流信号并联，获得任意波形模拟电流；

模拟功率源输出的模拟量信号包括模拟电压信号和模拟电流信号，其中，各模拟功率源输出的模拟电压信号之间没有电气关系，也没有电位关系，互相绝缘隔离，将每个模拟功率源输出的模拟电压信号串联，通过串联的方法实现交直流的混合，获得任意波形模拟电压；各模拟功率源输出的模拟电流信号之间同样没有电气关系，也没有电位关系，互相绝缘隔离，将每个模拟功率源输 出的模拟电流信号并联，通过并联的方法实现交直流的混合，获得任意波形模拟电流。

S104、将每个模拟功率源输出的模拟电压信号和模拟电流信号接入各自对应的标准功率表，获得每个模拟功率源的功率值。

将直流模拟功率源输出的模拟量电压信号及模拟量电流信号输入直流功率表，获得直流模拟功率源的功率值，并在功率表上进行显示；将基波模拟功率源输出的模拟量电压信号及模拟量电流信号输入基波功率表，获得基波模拟功率源的功率值，并在功率表上进行显示；将第一谐波模拟功率源输出的模拟量电压信号及模拟量电流信号输入第一谐波功率表，获得第一谐波模拟功率源的功率值，并在功率表上进行显示；将第二谐波模拟功率源输出的模拟量电压信号及模拟量电流信号输入第二谐波功率表，获得第二谐波模拟功率源的功率值，并在功率表上进行显示……以此类推，第N-1谐波模拟功率源输出的模拟量电压信号及模拟量电流信号输入第N-1谐波功率表，获得第N-1谐波模拟功率源的功率值，并在功率表上进行显示。

S105、将每个模拟功率源的功率值相加，获得功率源标准功率值。

将直流模拟功率源、基波模拟功率源、第一谐波模拟功率源、第二谐波模拟功率源……第N-1谐波模拟功率源的功率值相加，获得功率源标准功率值。

溯源指将物理量追溯到一个基本物理量纲上，具有国家基准。可溯源功率源的准确度等级可评定，可对智能电表的基本误差进行检测，作为标准装置使用。但现有的功率源直接对接入波形进行D/A转换和放大后输出模拟功率信号，当接入波形为单一波形，如单一的50Hz正弦信号，则输出的模拟功率信号外接功率表，因标准功率表是通过国家检定的，其显示的值就是一个标准值，故可以实现可溯源；而当接入波形为任意波时，同样经D/A转换和放大后输出的模拟 功率信号外接功率表，但功率表显示标准值的前提是接入信号为单一波形，对于接入信号为任意波形时，其显示的值并非真正的标准值，则当接入任意波形时，功率源不能实现真正的可溯源，其准确度等级无法评定。本实施例将接入信号分解成单一的直流、基波、谐波信号后分别进行D/A转换和放大后再接入标准功率表，则可产生可溯源的任意波形模拟功率信号。

本发明的技术方案通过傅里叶分解，将接入的任意波信号分解为直流、基波和谐波三类信号，通过各自对应的模拟功率源将每类信号分别转换为对应的模拟量电压信号和模拟量电流信号，取每类信号的模拟量电压信号串联获得任意波形模拟电压，取每类信号的模拟量电流信号并联获得任意波形模拟电流，从而实现了产生任意波形的模拟功率信号。同时，每类信号的模拟量电压信号和模拟量电流信号接入对应的功率表，获得每类信号的功率值，从而实现了产生可溯源的任意波形的模拟功率信号。所述可溯源的任意波形的模拟功率信号作为输入信号接入智能电表，可以完全模拟智能电表真实的运行工况，对智能电表的基本误差进行评定，有利于了解智能电表的真实性能。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。