本发明属于配电、馈电或发电监测、保护领域，尤其涉及一种配电装置的电压、电流采样及采样值角度校准方法
背景技术：
配电网作为电网的重要组成部分，直接面向终端用户，与广大人民群众的生产生活息息相关，是服务民生的重要基础设施。
配电终端作为配电网中重要的监测、保护设备，需要实时的采集电网的电流、电压值，通过电压、电流的指标，可以判断出电网是否处于过负荷、前负荷、过电压、低电压等状态，也可以通过电流、电压计算出线路的有功功率、无功功率、视在功率，其采样值的精度及准确性会直接影响到功率计算值的准确度。而现在的配电装置在采集线路的电压和电流的时候，很难做到对电流和电压的采集在时间上完全同步。
此外，一次采样中获取的三相电压Ua、Ub及Uc具有不同的采样角，一次采样中获取的三相电流Ia、Ib及Ic也具有不同的采样角。采样角度差的存在，导致计算出来的线电压、线电流、功率存在误差，所以在电能计算的时候出现偏差，长时间统计出来的电能量误差较大。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种配电装置的电压、电流采样及采样值角度校准方法，其技术方案如下：
一种配电装置的电压、电流采样及采样值角度校准方法，其特征在于：其通过配电装置的CPU、第一数模处理芯片ADC0、第二数模处理芯片ADC1、第一直接内存存储器DMA0、第二直接内存存储器DMA1、第三直接内存存储器DMA2、第四直接内存存储器DMA3及第一硬件定时器PIT0完成电压、电流的采样，其中：
所述第一数模处理芯片ADC0的采样通道与所述配电装置的馈线线路连接以执行电压采样，所述第二数模处理芯片ADC1的采样通道与所述配电装置的馈线线路连接以执行电流采样；
所述第一硬件定时器PIT0按预定的第一时间间隔同步触发所述第一直接内存存储器DMA0及所述第二直接内存存储器DMA0；
所述第一直接内存存储器DMA0基于所述第一时间间隔触发所述第一数模处理芯片ADC0执行电压采样并将电压采样值存储至缓冲存储器中，所述第二直接内存存储器DMA1基于所述第一时间间隔切换所述第一数模处理芯片ADC0的采样通道；
所述第三直接内存存储器DMA2基于所述第一时间间隔触发所述第二数模处理芯片ADC1执行电流采样并将电流采样值存储至缓冲存储器中，所述第四直接内存存储器DMA3基于所述第一时间间隔切换所述第二数模处理芯片ADC1的采样通道。
在一个具体实施例中，所述第一数模处理芯片ADC0的采样通道与所述配电装置的馈线线路之间连接有电压互感器、运放电路及抗干扰电路；所述第二数模处理芯片ADC1的采样通道与所述配电装置的馈线线路之间连接有电流互感器、运放电路及抗干扰电路。
在一个具体实施例中，所述CPU采用型号为K60的处理器芯片。
本发明的技术效果在于：在所述第一硬件定时器PIT0的统一控制下，本发明能够实现电压和电流的同步采样。同时，所述第一数模处理芯片ADC0的各个采样通道之间、所述第二数模处理芯片ADC1的各个采样通道之间的采样角度差由第一硬件定时器PIT0直接确定，该采样角度差固定不变，方便了后续的角度差校准。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明提供的配电装置的电压、电流采样及采样值角度校准方法的原理框图。
具体实施方式
为了更详细地介绍本发明，下面结合实施例和附图对本发明作出进一步详述，该实施例用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
一个具体实施例中，使用本发明的配电装置的电压、电流采样及采样值角度校准方法对配电装置上的一条三相四线的馈电线路的电压、电流进行采样，电压采样a、b、c三相，分别记为Ua、Ub及Uc；电流采样a、b、c三相,，分别记为Ia、Ib及Ic。
本实施例中，所述配电装置所采用的CPU为飞科思公司提供的型号为K60的处理器芯片，其内部包括两个数模处理芯片ADC，四个直接内存存储器DMA及四个硬件定时器PIT。
所述数模处理芯片ADC具有四个采样通道；所述直接内存存储器DMA具有多路复用的16个通道，每个通道都有63个触发源可选；所述硬件定时器PIT能够产生触发脉冲及可屏蔽的中断。
本发明需要使用两个数模处理芯片ADC、四个直接内存存储器DMA及两个硬件定时器PIT，分别记为：第一数模处理芯片ADC0、第二数模处理芯片ADC1；第一直接内存存储器DMA0、第二直接内存存储器DMA1、第三直接内存存储器DMA2及第四直接内存存储器DMA3；第一硬件定时器PIT0及第二硬件定时器PIT1。
如图1所示，本发明提供的配电装置的电压、电流采样及采样值角度校准方法的具体原理如下：
所述第一数模处理芯片ADC0的三个采样通道分别通过电压互感器、运放电路及抗干扰电路连接所述馈电线路以采集三相电压Ua、Ub及Uc，所述第一数模处理芯片ADC0预留一个采样通道；所述第二数模处理芯片ADC1的三个采样通道分别通过电流互感器、运放电路及抗干扰电路连接所述馈电线路以采集三相电流Ia、Ib及Ic，所述第二数模处理芯片ADC1预留一个采样通道。
所述第一硬件定时器PIT0按预定的第一时间间隔同步触发所述第一直接内存存储器DMA0及所述第二直接内存存储器DMA0。
所述第一直接内存存储器DMA0基于所述第一时间间隔触发所述第一数模处理芯片ADC0执行电压采样并将电压采样值存储至缓冲存储器中，所述第二直接内存存储器DMA1基于所述第一时间间隔切换所述第一数模处理芯片ADC0的采样通道。
所述第三直接内存存储器DMA2基于所述第一时间间隔触发所述第二数模处理芯片ADC1执行电流采样并将电流采样值存储至缓冲存储器中，所述第四直接内存存储器DMA3基于所述第一时间间隔切换所述第二数模处理芯片ADC1的采样通道。
可见，在所述第一硬件定时器PIT0的统一控制下，所述第一数模处理芯片ADC0及所述第二数模处理芯片ADC1能够实现电压和电流的同步采样。同时，所述第一数模处理芯片ADC0的各个采样通道之间、所述第二数模处理芯片ADC1的各个采样通道之间的采样角度差均由所述第一时间间隔所决定，根据所述第一时间间隔能够方便地计算出各个采样通道之间的采样角度差。
然后根据各个采样通道之间的采样角度差对采样数据进行角度校准，保证了线电压、线电流、功率的计算精度。
下面，详细介绍采样值得角度差校准的具体校准过程：
所述三相四线的馈线线路上的工频为50Hz，则其上的交流电的一个周期为20ms。本实施例中，一个周期采集24个采样点，每个采样点包括一组三相电压采样值(Ua，Ub及Uc)或一组三相电流采样值(Ia、Ib及Ic)。那么，每个采样点的采样时间间隔为20ms/24＝0.8333ms，相邻两个采样点之间的采样角度差为360°/24＝15°。
由于第一数模处理芯片ADC0及所述第二数模处理芯片ADC1均拥有4路采样通道，即：相邻两个采样通道的采样时间间隔为0.8333ms/4＝0.20833ms，相邻两个采样通道之间的采样角度差为15°/4＝3.75°。
本实施例中，第一硬件定时器PITO所设定的第一时间间隔即为0.20833ms，第二硬件定时器PITO所设定的第二时间间隔即为0.8333ms。
第一硬件定时器PITO按第一时间间隔(0.20833ms)同步触发第一直接内存存储器DMA0及第三直接内存存储器DMA2，第一直接内存存储器DMA0及第三直接内存存储器DMA2分别触发第一数模处理芯片ADC0及第二数模处理芯片ADC1按第一时间间隔(0.20833ms)切换各自的采样通道进行三相电压及三相电流采样，其中：
三相电压的一个采样点的采样值被存放进第一数模处理芯片ADC0的缓存中，以数组ADC0[4]表示：Ua存入ADC0[0]、Ub存入ADC0[1]、Uc存入ADC0[2]，ADC0[3]预留。同步地，三相电流的一个采样点的采样值被存放进第二数模处理芯片ADC1的缓存中，以数组ADC1[4]表示：Ia存入ADC1[0]、Ib存入ADC1[1]、Ic存入ADC1[2]，ADC1[3]预留。
当完成一个采样点采样后，第二硬件定时器PIT1按第二时间间隔(0.8333ms)中断并将当前的采样点的数据写入CPU的缓存中，其中：
第二硬件定时器PIT1将缓存ADC0[4]中的当前电压采样点的数据分别存入CPU的缓存：ADC0[0]中的数据Ua存入smpl_bas.Ua[72]，ADC0[1]中的数据Ub存入smpl_bas.Ub[72]，ADC0[2]中的数据Uc存入smpl_bas.Uc[72]。同步地，第二硬件定时器PIT1将缓存ADC1[4]中的当前的三相电流采样点的数据分别存入CPU的缓存：ADC1[0]中的数据Ia存入smpl_bas.Ia[72]，ADC1[1]中的数据Ib存入smpl_bas.Ib[72]，ADC1[2]中的数据Ic存入smpl_bas.Ic[72]。
由于，本实施例中，每个周期采集24个采样点。可见，CPU的缓存能够缓存3个周期的采样数据。
当需要获取第i个采样点所述对应的线电压Uab时，CPU取出smpl_bas.Ua[i]及smpl_bas.Ub[i]中的电压数据，然后计算出两者的差值smpl_bas.Ua[i]-smpl_bas.Ub[i]，即得Uab。
但是由于smpl_bas.Ua[i]与smpl_bas.Ub[i]并不是同时采集的，smpl_bas.Ub[i]采样时间比smpl_bas.Ua[i]的采样时间晚0.20833ms，对应的采样角度差为3.75°。为了提高Uab的准确度，CPU需要调用校准程序将smpl_bas.Ub[i]的数据向前校准3.75°，以获得校准后的smpl_basjz.Ub[i]，校准算法如下：
smpl_bas.Ubjz[i]＝smpl_bas.Ub[i]×cosΦ+smpl_bas.Ub[i_6]×sinΦ
其中：Φ＝3.75°；i_6＝(i<6)？(i-6+72):(i-6)，即当i小于6时，i_6＝i-6+72，当i大于6时，i_6＝i-6
经过角度校准后的，smpl_bas.Ubjz[i]与smpl_bas.Ua[i]处于相同的相位，角两者的角度差为0，通过计算两者的差值smpl_bas.Ua[i]-smpl_bas.Ubjz[i]可以得到更为准确的第i个采样点所述对应的线电压Uab。
同理，可以算出任意采样点的线电压Uac、线电压Ubc、线电流Iab、线电流Iac、线电流Ibc等其他参量。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。