高压系统中的电压测量补偿的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年4月9日提交的澳大利亚临时专利申请第2019901217号的优先权。

该优先权申请的全部内容通过引用结合于此。

本申请涉及串扰对电压测量的效应。

背景技术：

在任何具有两个或更多个彼此足够靠近的导体的电气系统中，由于一个导体中的电流与第二导体重叠所生成的电磁场而导致一个导体所携带的电流的效应将被另一导体感受到，从而在第二导体中产生电流。这种效应被称为串扰，并且能够在电气系统中造成有害效应。

在具有高压的电气系统中，诸如配电系统中的电气开关装置，这种效应甚至更大。由于容性耦合，这种效应也将影响这种系统中的电压测量，使得由于难以屏蔽电压测量电路使免受这种效应而难以获得精确的电压测量。

这种系统中的不精确的电压测量会妨碍某些功能或程序(诸如“同步检查”)的实施。

技术实现要素：

根据第一方面，提供了一种获得包括至少两个端子的电气系统的特性测量值k和α的方法，该方法包括：在至少两个端子中的第一端子处注入参考电压；在至少两个端子中的第二端子处测量电压以提供测量的电压，第二端子接地；测量注入的参考电压和测量的电压之间的幅度比以提供k值；以及测量注入的参考电压和测量的电压之间的相角差以提供角度值α。

根据第二方面，提供了一种在包括由串扰导致的误差的电气系统中提供电压测量值的补偿电压测量值的方法，该方法包括：接收电气系统的电压测量值；以及至少去除由串扰导致的误差的容性分量以提供补偿电压测量值。

根据第三方面，提供了一种确定用于补偿电气系统的电压测量值的补偿算法的方法，该补偿算法包括一个或多个补偿系数；该方法包括依据电气系统的表征的电路推导出一个或多个补偿系数。

根据第四方面，提供了一种用于在电气系统中提供电压测量值的补偿电压测量值的方法，该方法包括：在电气系统的测量端子处测量电压以提供电压测量值，以及基于电压测量值和在初始表征阶段期间计算的至少一个串扰系数来确定补偿电压测量值，其中初始表征阶段包括：在电气系统的第一端子处注入参考电压信号；在端子处根据参考电压信号测量容性耦合信号；将参考电压信号与测量的容性耦合信号进行比较；以及基于参考电压信号与测量的容性耦合信号的比较来计算至少一个串扰系数。

根据第五方面，提供了一种用于基于电气系统的一个或多个电压测量值来控制电气系统的设备，该设备包括：输入，用于接收与一个或多个电压测量值相对应的数据；数据处理器，用于处理接收到的数据，并且用于生成与补偿电压测量值相对应的数据；以及输出，用于根据补偿电压测量值控制电气系统；其中，处理器包含可运行软件，该可运行软件用于使处理器执行根据第二和第四方面的方法中的一个或多个。

根据第六方面，提供了一种包含可运行代码的非暂时性计算机可读介质，该可运行代码用于使处理器执行根据第二和第四方面的方法中的一个或多个。

附图说明

将参考附图讨论各个方面和实施例，其中：

图1a示出了可以对其应用本文描述的各方面的电气系统的实施例的照片，特别地，示出了中压开关装置；

图1b示出了图1a的电气系统的一个极柱的内部示意图；

图1c示出了图1b的电气系统的阻抗的电路等效；

图2示出了电气系统中的所有其他电压对测量的电压v2的串扰效应的图示；

图3示出了显示利用如图2所示的由rvd电阻器产生的电流如何对r3进行测量的电路的表示；

图4示出了注入的电压信号v1和测量的电压信号v2的波形，这是由v1对v2measured的串扰效应产生的误差波形；

图5示出了表征串扰电压以便获得用于补偿算法的串扰系数的方法的流程图；

图6示出了图1b的电路等效的简单表示；

图7示出了显示一个源v1和一个得到的串扰v2的图6的电路；

图8示出了用于计算电路阻抗的图7的电路；

图9示出了用于计算电路阻抗的与串扰效应相关的图8的戴维宁等效电路；

图10示出了用于计算电路阻抗的u的极坐标图；

图11示出了图8至图10的电路中的u和ur3的波形；

图12示出了图8的电路的显示出计算的阻抗的电路；

图13a示出了在表征电路的另一实施例中注入u1的阶跃函数的波形和测量的响应波形u2；

图13b示出了在计算表征参数时对图13a的波形的使用；

图14示出了提供受串扰影响的补偿电压测量值的广义方法的流程图；

图15示出了根据另一方面的提供补偿电压测量值的方法的流程图；

图16a示出了用于执行本文描述的各种补偿方法的设备的实施例；

图16b示出了与本文描述的各个方面一起使用的实际的开关装置控制器的示例；

图17示出了与电气系统一起使用的图16a和图16b的设备的表示；

图18a示出了在电气系统的端子处测量的包含串扰误差的电压测量值的波形；

图18b示出了经过图15的设备处理之后串扰误差被去除的图18a的电压测量值的波形；

图19示出了用于推导用来计算内部阻抗的关系的扩展的戴维宁等效电路；以及

图20示出了用于推导用来计算内部阻抗的关系的另一戴维宁等效电路。

具体实施方式

图1a示出了可以对其应用本文描述的各个方面的电气系统500的示例。在该示例中，电气系统500是中压开关装置极柱。图1b示出了具有两个hv电阻器510、520的开关装置500(具体地，如图1a所示的开关装置的一个极柱)。在该视图中示出了存在于两个电阻器510、520之间的两个寄生电容10、20。

图1c示出了由图1a的hv电阻器510、520和电阻器r3、r4形成的电阻分压器(resistivevoltagedivider，rvd)的简化电路等效，并且还示出了寄生电容10、20。

图2示出了在诸如开关装置500的多相电气系统中，同一相的源侧的电压v1以及其他两相的源侧和负载侧的电压u1、u2、w1、w2对负载侧的特定电压测量值v2的效应的代表性图示。

在实践中，电压的测量值v2将受到这些其他电压(v1、u1、u2、w1、w2)的存在的影响，导致测量的电压中的误差。该误差可能不利地影响电气系统500的操作，例如，妨碍安全实施用于确保系统中开关的安全操作的“同步检查”。

本文描述的各个方面允许对来自这些其他电压源的串扰的效应进行识别和补偿，以便提供更精确地反映测量点处的实际电压的补偿电压测量值。

图3示出了图1a、图1b和图1c的电气系统的等效电路，以说明根据一些方面的测量不同的电压对测量的电压的效应的步骤。在图3所示的示例中，电压v1对测量的电压v2measured的效应是通过如图所示在电路中注入已知的参考电压信号v1来执行的。电阻器rvd是电气系统在图1c中的由图1b中的rv1和rv2(rv1＝r9+r10并且rv2＝r1+r5)表示的路径中的有效电阻，r3是电压测量电路的电阻。

在这方面，电压测量值误差被用于表征每个电气系统(例如，开关装置)，以允许生成用于为电气系统500的每个端子或套管(bushing)提供补偿电压测量值的算法。

当对一个套管施加或注入参考电压时，可以看出在所有其他接地套管上测量的电压不为零。这是由于向测量电阻器r3注入电流c.d(uc)/dt的寄生电容c造成的，如图3所示。

图4示出了依据图3的注入的参考电压v1和得到的测量的电压v2measured的波形的曲线图。依据该曲线图，可以确定误差波形(v2measured)的特性，以用于表征电气系统和计算用于提供补偿电压测量值的算法的系数。特别地，依据图4的该曲线图，可以确定值k，即注入的信号v1和误差信号v2measured的比，也可以确定注入的参考信号v1和误差信号v2measured之间的相角差α。在这方面，由串扰产生的误差信号也称为容性耦合电压或vcrosstalk，它是在该表征阶段期间测量的信号，其中测量的端子接地。

一旦被获得，这些值可以以多种不同的方式使用来提供补偿电压测量值，以去除由串扰效应引入的误差信号的至少一部分，这将在下面更详细地描述。

图3和图4示出了确定v1对测量的电压v2的效应的过程。为了考虑电气系统中所有电压对v2的效应，对所有其他电压采用相同的过程。例如，为了确定u1对v2的效应，在u1的端子处注入参考信号u1，其中所有其他端子或套管接地，并测量v2处的信号。利用注入信号u1而不是注入信号v1的这些结果提供了如图4所示的波形。

一旦已经对v2测量了电压对的所有组合(得到5组k和α测量值)，就对其他电压u1、u2、v1、w1和w2中的每一个执行相同的过程。完成所有测量时，将会获得30个串扰(k)和角度(α)值，如下表所示：

应当理解，在一些实施例中，可以在开始上述过程之前执行校准步骤，以确保所有相都接收相同的注入电压。在一些实施例中，校准步骤可以在串扰补偿之后进行。

如图5所示，以广义形式，提供了一种获得包括至少两个端子(在一些实施例中，存在至少三个端子，包括公共端子)的电气系统的特性测量值k和α的方法，该方法包括：在步骤600，在至少两个端子中的第一端子处注入参考电压；在步骤610，在至少两个端子中的第二端子处测量容性耦合电压以提供容性耦合电压，第二端子接地；在步骤620，测量注入的参考电压与容性耦合电压之间的幅度比以提供k值；以及在步骤630，测量注入的参考电压与容性耦合电压之间的相角差以提供角度值α。

在一些实施例中，在存在多于2个端子的情况下，如前所述，对每个端子对执行上述步骤，以便获得每个端子对的k值和角度α值。例如，如果存在2个端子t1和t2，则执行两次上述步骤，一次针对t1t2(即，在t1处注入参考电压vref并在t2处测量容性耦合电压vcrosstalk)，一次针对t2t1(即，在t2处注入参考电压vref并在t1处测量容性耦合电压vcrosstalk)。对于三个端子t1、t2和t3，配对将是t1t2、t2t1、t2t3、t3t2、t1t3和t3t1。应当理解，在端子处测量的参数是端子处的电压，因此v1是端子t1处的电压，v2是端子t2处的电压，等等，并且因此这些配对可以等同地写成v1v2、v2v1、v2v3、v3v2、v1v3和v3v1，如前所述。

一旦已经执行了上述过程，并且已经获得了一个或多个电压对测量值以提供相应的特性测量值k值和α值，就可以根据各个方面实施生成补偿电压测量值的各种手段。现在将针对电压对v1v2(即，电压v1对测量的电压v2的效应)来详细描述这些方面，然而，应当理解，相同的过程可以应用于一个或多个其他电压对以提供至少部分补偿的电压测量值。

还应当理解，尽管通过将各种技术应用于电气系统中的所有电压对将会具有最大的效果，但是在即使将各种技术应用于一个电压对的情况下，也可以针对来自对特定电压测量值的串扰的误差的一些部分进行去除或补偿。例如，该过程可以仅适用于v1对v2(v1v2)的效应；或者适用于v1对v2(v1v2)、w1对v2(w1v2)和u1对v2(u1v2)的效应；或者仅适用于u2对v2(u2v2)的效应。

根据一个方面，从上述过程获得的k值和α值可以用于确定补偿系数，以用于如等式1所示的补偿算法：

其中：

v2comp是测量值v2的补偿电压测量值；

v2measured是测量的电压；

kcu1v2是针对u1对v2的效应而确定的电容系数；

kcv1v2是针对v1对v2的效应而确定的电容系数；

kcw1v2是针对w1对v2的效应而确定的电容系数；

kcu2v2是针对u2对v2的效应而确定的电容系数；

kcw2v2是针对w2对v2的效应而确定的电容系数。

可以针对容性串扰在电路表征阶段期间依据k2＝(r5+r3)/(r1+r5+r3)来计算kcxx和k2xx(关于电路特性的更多细节进一步参见下文)。

一旦已经针对给定的电气系统计算了系数，当对使用中的电气装配进行电压测量时，就可以实时使用上述等式。特别地，根据一个方面，当在电气系统的端子处取得原始电压测量值u1、u2、v1、v2、w1和w2时，进行计算以确定与所取得的先前样本的电压变化(dv)差，其为上述等式提供dv/dt值。在实践中，原始电压测量值之间的时间差由进行测量的器件的采样率提供，这将在下面更详细地描述。

根据其他实施例，补偿算法由下式提供：

其中：

v2comp是测量值v2的补偿电压测量值；

v2measured是测量的电压；

pv1v2是对v2的串扰中来自v1的百分比；

α是测量的角度；

k1v1v2＝10/2π.f(t单位为ms)；

k2v1v2＝(r5+r3)/(r1+r5+r3)；

下面参考图8至图11提供了该等式(2)的完整推导。

当去除来自所有套管的误差时，等式(2)变为：

在一些实施例中，当α接近90度(例如在80度和90度之间)时，串扰误差的电阻分量可以忽略不计，并且等式(3)可以被修改以仅去除来自串扰的误差的容性分量，并且可以被简化为：

在一些实施例中，当仅去除容性分量并且k2xx系数＝1时，等式(4)可以被进一步简化为：

补偿值然后可以存储在存储器中、显示在显示屏上和/或用于控制电气系统500的进一步功能，诸如同步检查。

当电气系统500(在这个示例中，是图1a示出的完整的重合闸系统500)运行时，该补偿过程可以用来实时提供更精确的电压测量值，以便在诸如同步检查的功能中减少串扰对电压测量值的有害效应。在同步检查期间，实用程序调整幅度，并在关闭开关之前等待信号同相。没有补偿，幅度在这种情况下就不可靠。

在系统是只有2个端子提供电压v1和v2的单相系统的一些实施例中，仅使用与v2v1关系和v1v2关系相关的分量。在这种实施例中，等式变成：

和

在其他实施例中，在多相系统中，应当理解，通过仅使用其他相的一个或多个其他测量值来获得更精确的补偿测量值，仍然可以获得益处。例如，通过仅考虑u1和v1、或w1和v1、或u2和w2的效应，可以获得改进的补偿v2测量值。

对于任何一个或多个其他电压对测量的电压的效应以及去除该效应的至少部分的任何考虑，将提供更接近真实值的电压值，并因此提供益处。

在其他方面，可以通过使用递归方法进一步细化补偿电压来获得进一步细化。在这些方面，可以使用以下算法：

在一些情况下，其中测量的角度α值接近90°(例如大约85°、大约86°、大约87°、大约88°或大约89°)，那么如上所述，电阻效应可以忽略不计，并且电阻效应被忽略。在测量的角度α值较低的其他情况下，诸如在大约30°和大约40°之间、在大约40°和大约50°之间、在大约50°和大约60°之间以及在大约60°和大约70°之间)，电阻效应更普遍，并且在去除误差信号时可以考虑到电阻效应。应当理解，对于每个可用的电气系统和dsp能力，可以确定什么角度将被认为足够接近90度，以便忽略电阻分量。在这些实施例中的一些中，电阻分量kr从下式获得

其中pv1v2(串扰的百分比)和α是依据上面参考图2至图5描述的测量值而获得的(注意，当v2接地时，k2*v2＝0)。

在这种应用中，等式还包含电阻分量：

简单地说，考虑到v1对v2的效应，该等式变成了

考虑到电气系统500中的所有配对，为了更完整的补偿，可以使用以下等式：

在其他方面，通过使用更高的阶数，包括2阶、3阶、4阶、5阶和更高阶，可以获得更进一步的细化。

包括电阻分量的2阶等式如下：

根据其他方面，不是如前所述依据ksinα和kcosα来获得补偿系数，即电容和电阻系数，而是如前所述获得的k值和α值可以用于通过显式地计算电气系统的所有内部阻抗r1、r5和c的值来表征电气系统。这些计算的阻抗值然后可以用于推导补偿系数，如下所述。

图6至图11用于推导这些阻抗值。图6示出了图1b等效电路的更简单的表示。图7示出了显示一个源v1和一个得到的串扰v2的图6的电路。图8示出了电气系统或开关装置500的一个相的等效示意图，并且图9示出了转换成等效戴维宁模型的简化示意图。图10示出了u的相量图，并且图11示出了分量u和ur3的波形。

从这些图中可以看出，v2measured＝v2+误差(e)，其中误差e由下式提供

e＝a.r3.i1＝kcduc/dt

其中，uc＝u-ur，并且u＝v1–k2.v2

如果ur<<uc，则当串扰主要是容性时e＝kc.(dv1/dt–k2.dv2/dt)，其中k2＝(r5+r3)/(r1+r5+r3)并且kc＝k1.pc(其中pc是以％为单位的串扰，并且k1＝(10/2π)f)，考虑t是以毫秒为单位。

应当理解，在大多数情况下，测量电阻器值r3比hv电阻器r1和r5小得多，即r3可以忽略不计。还应当理解，通常zc<<r，因此uc≈u。在这种情况下，r对串扰的效应可以忽略不计，并且串扰主要是容性的。

因此，在这些情况下，一个端子/套管的误差电压可以表示为：

可以生成电气系统的等效电路，并且知道输入参数(输入电压、频率、测量串扰的百分比(k)、测量的角度α、rvd和r3)，可以计算所有内部阻抗r1、r5和c。

以下等式提供了计算阻抗的相关关系：

r1＝γrvd，其中γ＝i1/i

r5＝rvd–r1

这些关系将在下面进一步推导。

依据这些计算的内部阻抗，可以确定等效电路。图12示出了图8的模型的等效电路，其中已知输入为u1max＝100v，u2上的u1串扰＝52.85％，u1/u2角度＝65°，rvd＝2gω，r3＝91kω，频率＝50hz，采样频率＝20ks/s。使用上述等式(和以下推导)，计算出内部阻抗为r1＝400ω，r5＝1600ω，c＝4.63pf。

在表征电路的另一种可能的方法中，电路的阻抗可以通过在u1处注入阶跃函数并在u2端子接地的情况下在u2处测量脉冲响应来计算，如前面参考图2至图4所述。在这方面，图4的波形被图13a和图13b所示的波形代替。

图13a示出了对u1注入的方波信号的响应u2(u1＝500hz的300v方波)。知道了最大ur3(r3的值由制造商提供，或者可以很容易地直接测量)，可以通过以下等式确定r5：

maxur3＝u1.r3/(r5+r3)

据此，也可以使用以下等式找到r1：

r1＝rvd-r5；和

r＝r1//(r5+r3)。

此外，如图13b所示，然后可以使用图13b中的响应波形时间常数rc(t＝rc)来找到c。

知道了所表征的电路的内部阻抗，可以计算出误差e，并去除每个电压对的误差。可以使用以下关系确定e：

kc＝k1pc

其中k1＝10f/2π

并且pc＝百分比串扰k(用上面参考图2至图5描述的方法测量)

k2＝(r5+r3)/(r1+r5+r3)

因此，以下等式可以用于补偿端子处的测量的电压vmeas以提供补偿电压，该补偿电压减少系统中由串扰导致的误差的至少一部分：

在一些电气系统中，k2非常接近1，并且因此上述等式可以简化为：

因此，在广义上，如图14所示，提供了一种在包括来自串扰的误差的电气系统中提供电压测量值的补偿电压测量值的方法，该方法包括：在步骤700中，接收电气系统的原始电压测量值；以及在步骤710中，至少去除来自串扰的误差中的容性分量以提供补偿电压测量值。

根据另一广义方面，如图15所示，提供了一种用于在电气系统中提供电压测量值的补偿电压测量值的方法，该方法包括：在步骤800中，在电气系统的测量端子处测量电压以提供电压测量值；以及在步骤810中，基于电压测量值和在初始表征阶段期间计算的至少一个串扰系数来确定补偿电压测量值。

如前所述，在一些实施例中，该初始表征阶段包括：在电气系统的第一端子处注入参考电压信号；在端子处根据参考电压信号测量容性耦合信号；将参考电压信号与测量的容性耦合信号进行比较；以及基于参考电压信号与测量的容性耦合信号的比较来计算至少一个串扰系数。

根据另一方面，提供了与电气系统/开关装置500一起使用的控制器200，以实现如以上各个方面所述的电压补偿。在一些实施例中，如图16a所示，控制器200包括具有滤波器和电涌保护单元210的输入，用于接收来自电气系统(诸如开关装置或重合闸500)的端子或套管的模拟电压测量值。这些原始测量值被提供给a/d转换器，在一些实施例中，如图16a所示，a/d转换器由德州仪器公司(texasinstruments,inc)提供的器件ads13xe0x(16ks/s)来提供。

数字数据然后被提供给数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)230，在一些实施例中，如图16a所示，dsp230被提供为意法半导体公司(companystmicroelectronics)的器件stm32f446(3.2ks/s)。在该器件上存储有可运行指令以允许实施上述各种方法以提供补偿电压值，该补偿电压值可用于存储在存储器中、显示在显示单元上和/或用于控制电气系统的元件，诸如在实现同步检查过程时。

下面提供了适于实施上述方法之一的示例的代码示例：

/*！

*************************************************************

*@简洁补偿采样电压数据。这是e38开关所需要的。

*使用这个形式来计算误差：

*errors[u1]＝ku2u1*(du2du1)

*+kv1u1*(dv1du1)

*+kw1u1*(dw1du1)

*+kv2u1*(dv2du1)

*+kw2u1*(dw2du1)；

*其中dux被计算为该样本前一样本

*然后将其从测量值中减去

*对所有套管都这么做

*

*@注意adc_v_spi.wlse_data[bushing][sample]被修改

*还加上大约4％到正处理的负载

*

*************************************************************

*@param[in]对进行中的样本采样(0至samples_per_2p5ms)

*

*************************************************************

*@返回空值

*

*************************************************************

*/

inlinevoidcompensate(u8_tsample)

{

staticfloatk[num_cvts][num_cvts]；

staticboolfirst_time＝true；

floatdvolts[num_cvts]；

if(first_time)

{

first_time＝false；

floatsrc_factor＝0.032184944f/((ts)*1000.0f)；

floatload_factor＝0.031548916f/((ts)*1000.0f)；

k[cvt1][cvt4]＝5.57f*src_factor；

k[cvt4][cvt1]＝1.84f*load_factor；

k[cvt2][cvt5]＝5.86f*src_factor；

k[cvt5][cvt2]＝1.99f*load_factor；

k[cvt3][cvt6]＝5.84f*src_factor；

k[cvt6][cvt3]＝1.85f*load_factor；

k[cvt1][cvt2]＝0.62f*src_factor；

k[cvt1][cvt5]＝0.19f*src_factor；

k[cvt1][cvt3]＝0.09f*src_factor；

k[cvt1][cvt6]＝0.14f*src_factor；

k[cvt2][cvt1]＝0.74f*src_factor；

k[cvt2][cvt3]＝0.74f*src_factor；

k[cvt2][cvt4]＝1.29f*src_factor；

k[cvt2][cvt6]＝0.18f*src_factor；

k[cvt3][cvt1]＝0.09f*src_factor；

k[cvt3][cvt2]＝0.42f*src_factor；

k[cvt3][cvt4]＝0.14f*src_factor；

k[cvt3][cvt5]＝1.29f*src_factor；

k[cvt4][cvt2]＝0.87f*load_factor；

k[cvt4][cvt3]＝0.12f*load_factor；

k[cvt4][cvt5]＝0.21f*load_factor；

k[cvt4][cvt6]＝0.06f*load_factor；

k[cvt5][cvt1]＝0.11f*load_factor；

k[cvt5][cvt3]＝0.95f*load_factor；

k[cvt5][cvt4]＝0.23f*load_factor；

k[cvt5][cvt6]＝0.29f*load_factor；

k[cvt6][cvt1]＝0.16f*load_factor；

k[cvt6][cvt2]＝0.14f*load_factor；

k[cvt6][cvt4]＝0.08f*load_factor；

k[cvt6][cvt5]＝0.33f*load_factor；

}

//需要在任何误差计算之前这样做，因为所有电压差用于所有套管

for(size_tbushing＝cvt1；bushing<num_cvts；bushing++)

{

dvolts[bushing]＝adc_v_spi.wlse_data[bushing][sample]adc_

v_spi.previous_sample[bushing]；

adc_v_spi.previous_sample[bushing]＝adc_v_spi.wlse_data[bushing][sample]；

}

//现在针对每个套管计算所有其他套管的误差贡献

floatv_error；

for(size_tbushing＝cvt1；bushing<num_cvts；bushing++)

{

v_error＝0.0f；

for(size_tother_bushing＝cvt1；other_bushing<num_cvts；other_bushing++)

{

if(other_bushing！＝bushing)

v_error+＝k[other_bushing][bushing]*(dvolts[other_bushing]dvolts[bushing])；

}

adc_v_spi.wlse_data[bushing][sample]＝

v_error；

}

}

图16a的控制器200还包括eeprom240、闪存250和主处理器260，在该实施例中，主处理器260由德州仪器公司提供的sitaraarmcortexam3358处理器来提供。各个块由电源280供电，电源280由电源监控器270控制，电源监控器270由德州仪器公司提供的器件tps65218提供。

应当理解，虽然在该实施例中已经提供了特定的器件标识，但是本领域技术人员将理解，可以使用任何其他合适的器件配置和部件。

图16b示出了具有参考图16a所示和描述的结构的示例开关装置控制器200的照片。

图17示出了从电气系统500(诸如，电气开关装置，诸如重合闸或rvd)接收电压输出数据的设备200的实施例。图17示出了从电气系统500输出并输入到设备200的u1、u2、v1、v2、w1和w2中的每一个的测量电压值vmeas。设备200的输出是u1、u2、v1、v2、w1和w2中每一个的补偿电压测量值vcomp。

在一些实施例和应用中，补偿电压测量值然后被用于控制电气系统的各方面，如前所述。

图18a示出了在电气系统的v2端子处测量的测量电压信号v2的波形(其是设备200的滤波器210的输入)。应当理解，该测量值将包含来自其他电压v1、u1、u2、w1和w2中的每一个的串扰的误差e。

图18b示出了应用上述一种或多种方法所产生的补偿电压v2comp，其有效地去除了串扰误差或串扰误差的部分，从而提供了比设备测量的电压值更接近在v2端子处出现的实际电压的电压测量值。

那么，该补偿电压测量值可以用于控制电气系统500的诸如同步检查的一个或多个功能，或者需要精确的电压测量值的任何其他功能。

那么在广义方面，提供了一种用于基于电气系统的一个或多个电压测量值来控制电气系统的设备，该设备包括：输入，用于接收与一个或多个电压测量值相对应的数据；数据处理器，用于处理接收到的数据并用于生成与补偿电压测量值相对应的数据；以及输出，用于根据补偿电压测量值来控制电气系统；其中处理器包含可运行软件，该可运行软件用于使处理器执行上述方法中的一个或多个。

在另一广义方面，还提供了一种包含可运行代码的非暂时性计算机可读介质，该可运行代码用于使处理器执行上述方法中的一个或多个。

推导

如前所述，已经使用了各种关系来获得等效电路的各种阻抗。现在将参考图19和图20来推导这些关系。

图19示出了图9所示的扩展的戴维宁等效电路。考虑到r6＝r3+r5，rvd＝r5+r1，其中r3<<rvd，并且γ＝r1/rvd，以下情况成立：

a)r6电压＝电压(r1//r6){考虑到在v2＝0时r1与r6并联}

r6.i1＝i(r1.r6)/(r1+r6)

i＝r6.i1.(r1+r6)/r1.r6)

因此，i＝i1(rvd+r3)/r1

考虑到r1＝γ*rvd和r3<<rvd，可以得出i1≈γ.i

b)依据图18，r＝r1//r6＝r1*r6/(r1+r6)

其中r6＝r5+r3，

因为r3<<r5；r6≈r5，并且r≈r1*r5/(r1+r5)

通过将r1和r5分别替换为γ*rvd和(1-γ)rvd，

r≈rvd*γ(1-γ)，这也可以写成：γ²-γ+r/rvd＝0

这个二次等式可以用两个值来求解：

和

c)u²＝(r*i)²+(zc*i)²

zc＝r*tan(α)，其中测量了注入电压和串扰之间的角度α

因此，

据此，得到：

i1≈γ.i(其中γ＝r1/rvd)……………………………………(a)

然后，使用(a)和(b)，得到：

然后用上面的等式代替(c)中的i，得到

因此：

[令]，则

因此：

最终等式可以简化为：rvd².r²+4d².rvd.r+4d⁴-2d²rvd²＝0，但是r只能是正的，所以实际结果是：

其中

据此，所有分量都可以计算如下：

ur3＝pv1v2*r3/rvd，其中pviv2＝当v2短接到地时v1对v2的串扰百分比。

i1＝ur3/r3(我们知道ur3和r3)

其中

zc＝r.tan(a)

(其中：)

r5＝rvd-r1

上述各种形式的串扰补偿算法的工作原理是模拟误差，然后将其从测量值中去除。这种模拟可以简化为只包括一个极点和一侧对另一侧的效应(例如，v1对v2)。然后，每个极点对的不同计算可以在如前所述的算法中进行组合。

该算法是基于以下等式，这些等式基于图19的戴维宁模型：

u＝v1-v2*(r3+r5)/(r1+r3+r5)

i＝(u-uc)/r[其中u(0)＝0)]

∫(i.dt)[＝前一个i+i(t)*0.001*t(ms)]

uc＝(1/c)*∫(i.dt)[使用计算出的∫(j.dt)直到前一个样本]

据此，测量的误差被计算为e(t)＝r1.(i)t。

下面阐述因子k1dv1/dtmax＝v1max的计算。

由施加在v1上的电压引起v2上的容性串扰，k被称为kv1v2：

kv1v2＝k1*pv1v2

其中：

pv1v2＝来自v1的对v2的v2串扰百分比(这里pv1v2＝5.86，因为当v2＝0时，串扰为5.86％v1)

k1＝使与v1的1％幅度相同所需的因子

因子k1可以计算如下：

幅度a的原始信号是v1(t)＝a.sin(ωt)。

考虑到信号具有频率f，v1(t)＝a.sin(2π.f.t)。

所以这个信号的导数是dv1(t)＝a.2π.f.cos(2π.f.t)。

为了获得与v1相同的幅度，dv1必须乘以因子1/(2π.f)。

考虑到t是以毫秒为单位，为了具有与v1相同的幅度，对于100％的v1，dv1必须乘以因子1000/2π.f。

为了获得与1％的v1相同的幅度，dv1必须乘以因子

因此，由于在校准期间使用50hz信号，所以k1＝10/2π.f＝0.03183，并且对于5.86％的串扰，kv1v2＝5.86x0.03183＝0.187。

虽然上面已经参考电气开关装置和/或中到高压应用进行了总体描述，但是应当理解，各个方面同样适用于其他应用，包括低压应用、音频系统、通信系统和医疗装备，其中串扰可能影响系统中一个或多个点的电压测量值，并且各个方面在任何模拟电路没有与噪声完美隔离开且噪声源被采样时被使用。这可以提高包括汽车电子、航空电子和传感器在内的多种应用的测量精度。

还应当理解，所描述的各种方法和系统可以用来补偿由电流而不是电压容性耦合引起的串扰。

本领域技术人员将理解，可以使用各种技术和技巧中的任何一种来表示信息和信号。例如，数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以在整个以上描述中被引用，可以由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或者其任意组合来表示。

本领域技术人员将进一步理解，结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实施为电子硬件、计算机软件或指令、或者两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上面已经根据它们的功能一般地描述了各种说明性的组件、块、模块、电路和步骤。这种功能是实施为硬件还是软件取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束。熟练的技术人员可以针对每个特定的应用以不同的方式来实施所描述的功能，但是这种实施决策不应被解释为导致偏离本文描述的各方面的范围。

结合本文公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接体现在硬件中、由处理器运行的软件模块中、或者两者的组合中。对于硬件实施方式，处理可以在一个或多个专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理器件(dspd)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计成执行本文描述的功能的其他电子单元、或者它们的组合中实施。软件模块，也称为计算机程序、计算机代码或指令，可以包含许多源代码或目标代码段或指令，并且可以驻留在任何计算机可读介质中，诸如ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、dvd-rom、蓝光光盘或任何其他形式的计算机可读介质。在一些方面，计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质(例如，有形介质)。此外，对于其他方面，计算机可读介质可以包括暂时性计算机可读介质(例如，信号)。上述的组合也应该被包括在计算机可读介质的范围内。在另一方面，计算机可读介质可以集成到处理器中。处理器和计算机可读介质可以驻留在asic或相关设备中。软件代码可以存储在存储单元中，并且处理器可以被配置为执行它们。存储器单元可以在处理器内部或处理器外部实施，在处理器外部实施的情况下，存储器单元可以通过本领域已知的各种手段通信耦合到处理器。

此外，应当理解，用于执行本文描述的方法和技术的模块和/或其他合适的手段可以由计算设备下载和/或以其他方式获得。例如，这种设备可以耦合到服务器，以促进用于执行本文描述的方法的装置的转移。可替换地，本文描述的各种方法可以经由存储装置(例如，ram、rom、诸如光盘(cd)或软盘的物理存储介质等)来提供，使得计算设备可以在将存储装置耦合到设备或提供给设备时获得各种方法。此外，可以利用用于向设备提供本文描述的方法和技术的任何其他合适的技术。

在一种形式中，一个方面可以包括用于执行本文呈现的方法或操作的计算机程序产品。例如，这样的计算机程序产品可以包括其上存储(和/或编码)有指令的计算机(或处理器)可读介质，这些指令可由一个或多个处理器运行以执行本文描述的操作。对于某些方面，计算机程序产品可以包括封装材料。

本文公开的方法包括用于实现所述方法的一个或多个步骤或动作。方法步骤和/或动作可以彼此互换，而不脱离权利要求的范围。换句话说，除非指定了步骤或动作的特定顺序，否则在不脱离权利要求的范围的情况下，可以修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。

系统可以是计算机实施的系统，包括显示设备、处理器、存储器和输入设备。存储器可以包括使处理器运行本文描述的方法的指令。处理器、存储器和显示设备可以被包括在标准计算设备中，诸如台式计算机、便携式计算设备，诸如膝上型计算机或平板电脑，或者它们可以被包括在定制的设备或系统中。计算设备可以是单一的计算或可编程设备，或者是包括经由有线或无线连接可操作地(或功能上)连接的若干组件的分布式设备。计算设备的实施例包括中央处理单元(cpu)、存储器、显示装置，并且可以包括诸如键盘、鼠标等的输入设备。cpu包括输入/输出接口、算术和逻辑单元(alu)以及控制单元和程序计数器元件，该元素通过输入/输出接口与输入和输出设备(例如输入设备和显示装置)进行通信。输入/输出接口可以包括网络接口和/或通信模块，用于使用预定义的通信协议(例如，蓝牙、zigbee、ieee802.15、ieee802.11、tcp/ip、udp等)与另一设备中的等效通信模块进行通信。还可以包括图形处理单元(gpu)。显示装置可以包括纯平显示器(例如，lcd、led、等离子体、触摸屏等)、投影仪、crt等。计算设备可以包括单个cpu(单核)或多个cpu(多核)，或者多个处理器。计算设备可以使用并行处理器、向量处理器或者是分布式计算设备。存储器可操作地耦合到一个或多个处理器，并且可以包括ram和rom组件，并且可以设置在设备内部或外部。存储器可以用于存储操作系统和附加软件模块或指令。一个或多个处理器可以被配置成加载和运行存储在存储器中的软件模块或指令。

在整个说明书和随后的权利要求中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”和“包含”以及诸如“含有”和“涵盖”的变体将被理解为暗示包括所陈述的整体或整体群组，但不排除任何其他整体或整体群组。

本说明书中对任何现有技术的引用不是、也不应该被认为是承认对于这种现有技术形成了公知常识的一部分有任何形式的暗示。

本领域技术人员将理解，各个方面的使用不限于所描述的特定应用。它们也不限于针对本文描述或描绘的特定元素和/或特征来描述的实施例。应当理解，各个方面不限于所公开的一个或多个实施例，而是能够在不脱离由所附权利要求所阐述和限定的范围的情况下进行多种重新排列、修改和替换。