一种电能表自热的误差补偿方法与流程

本发明涉及电能表，特别涉及一种电能表自热条件下的误差补偿方法。

背景技术：

1、电能表内的计量电路由于采样器件的电阻特性，会在长时间通过大电流的情况下发生自热效应，从而导致计量精度在短时间内出现剧烈变差，且长时间不可恢复的现象。

2、目前通用的电能表自热的误差补偿方案如下：

3、1、使用温度--误差这补偿方式；即：将至少一个电能表样本放置于温控箱中，预先设定在一定范围内的温度测试点，然后根据这些温度点在自热条件下形成温度--变差的数据统计出的一条温度补偿曲线；

4、2、采用时间--变差补偿方式；即：将至少一个电能表样本在自热条件下进行时间--变差的数据观测统计，根据这些时间点的误差，拟合出一条时间--补偿值的曲线，以此实现使各个电能表样本的平均自热误差达到最小的目的。

5、但是，采用这两种传统的补偿方案仍然存在一些不足：

6、1、使用温度补偿曲线，在实际应用中由于温度传感器摆放位置、传感器精度、锰铜回路材质、环境温度等原因导致实际补偿效果表现欠佳且误差回归特性和补偿响应特性较差；

7、2、时间--变差数据进行误差拟合制作的补偿曲线，在样本数量足够多、器材一致性足够好的情况下是可以被采用的。但是，实质上这种方式其实是一种开环的控制方式，缺乏系统控制的“鲁棒性”，只适合于样本数量多和器材一致性较好的场合，无法对超出补偿曲线范围的误差控制效果做自动判断。

8、综上所述，由于海外表计要求销售成本低，每次降本后如果涉及影响电流参数的更改(锰铜采样电阻、继电器等)，研发端都需要重新做误差补偿测试，耗时耗力。如果缺少足够的统计样本，且锰铜回路器材在大电流情况下误差变化趋势的一致性欠佳，或是受不可控的初始温度、环境温度等影响，都会导致上述两种自热补偿方式无法批量化、标准化地进行有效工作。

9、因此，需要对现有的电能表自热误差补偿方法作进一步改进。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术，而提供一种在自热条件下能实现精准补偿的电能表自热误差补偿方法。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电能表自热的误差补偿方法，用于对自热条件下的电能表计量误差进行补偿，其特征在于包括如下步骤：

3、步骤1、采集电能表的电流值，并判断电能表的电流值是否大于预设阈值，如是，则转入到步骤2；如否，则继续采集电能表的电流值；

4、步骤2、判断电能表的电流值大于预设阈值所持续的时间是否大于预设时间，如是，则自热条件触发，并转入到步骤3；如否，则自热条件未触发，并转入到步骤1；

5、步骤3、获取电能表采集周期内的基准能量脉冲，并保存电能表计量芯片内的功率增益寄存器初始值；

6、步骤4、对电能表自热条件触发后产生的能量脉冲进行周期性统计；

7、步骤5、根据电能表自热产生的周期性能量脉冲和电能表计量的基准能量脉冲的数值误差对电能表的功率增益进行位置式pid控制，得到新的功率增益；

8、步骤6、将新的功率增益写入到电能表计量芯片内的功率增益寄存器中；

9、步骤7、判断自热条件是否已退出，如是，则功率增益寄存器恢复至初始值，并结束位置式pid控制；如否，则转入到步骤4。

10、pid控制的具体过程为：对电能表的功率增益进行位置式pid控制的公式为：

11、

12、其中，u(k)为第k个采集周期的功率增益控制输出量；e(k)＝本次周期采样脉冲值-基准脉冲值；e(k-1)为上一周期的能量脉冲比对差值；kp、ki和kd分别为比例系数、积分系数和微分系数。

13、为实现误差补偿的准确性，所述比例系数kp的整定方法为：

14、令ki＝0，kd＝0；

15、按照第一步进调节量a开始逐渐增大比例系数kp，依次使比例系数调整为a*kp、2a*kp、…、(j*a)*kp，a＞0，j为增大的次数；最后获取pid控制系统开始发生振荡时所对应的比例系数；

16、将pid控制系统发生振荡的比例系数按照第二步进调节量b逐渐减小，b＞0，获取pid控制系统振荡消失时所对应的比例系数，最后将该比例系数kp设定为pid控制系统振荡消失时所对应的比例系数的n％，n为预设值。

17、优选地，n的取值范围为：60％≤n％≤70％。

18、进一步地，所述积分系数ki的整定方法为：

19、设定积分系数ki的初始值，并按照第三步进调节量c逐渐增大积分系数ki，c＞0，获取pid控制系统开始发生振荡时所对应的积分系数；

20、将pid控制系统发生振荡的积分系数按照第四步进调节量d逐渐减小，d＞0，获取pid控制系统振荡消失时所对应的积分系数，最后将积分系数ki设定为pid控制系统振荡消失时所对应的积分系数的m％，m为预设值。

21、优选地，m的取值范围为：150％≤n％≤180％。

22、优选地，所述微分系数kd的整定方法为：

23、将微分系数kd设为不发生pid控制系统振荡时积分系数ki的p％，p为预设值，0＜p％≤100％。

24、本方案中，所述步骤3中基准能量脉冲为获取计量芯片处于自热条件刚被触发时的初始能量脉冲统计值。

25、本方案中，所述步骤4中电能表自热产生的能量脉冲获取方法为：自热条件发生后，采集计量芯片工作至少一个采集周期后所输出的能量脉冲统计值。

26、所述步骤5中pid控制执行机构为计量芯片内部的功率增益寄存器。

27、与现有技术相比，本发明的优点在于：采用能量脉冲作为误差信号输入源，实现了误差计算的标准化，无需考虑更换电流采样器件后的类型测试；并且通过pid自动控制避免了采用传统人工误差拟合方式不可避免的开环控制缺陷，其所拥有的闭环控制特性，能实时根据调整结果与基准脉冲值的比对，最终达到将误差牢牢控制在标准误差范围内的目的。因此，该方法易于实现测试方法标准化，极大节省研发人员的时间和精力成本。

技术特征：

1.一种电能表自热的误差补偿方法，用于对自热条件下的电能表计量误差进行补偿，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的电能表自热的误差补偿方法，其特征在于：对电能表的功率增益进行位置式pid控制的公式为：

3.根据权利要求2所述的电能表自热的误差补偿方法，其特征在于：所述比例系数kp的整定方法为：

4.根据权利要求3所述的电能表自热的误差补偿方法，其特征在于：n的取值范围为：60％≤n％≤70％。

5.根据权利要求2所述的电能表自热的误差补偿方法，其特征在于：所述积分系数ki的整定方法为：

6.根据权利要求5所述的电能表自热的误差补偿方法，其特征在于：m的取值范围为：150％≤n％≤180％。

7.根据权利要求5所述的电能表自热的误差补偿方法，其特征在于：所述微分系数kd的整定方法为：

8.根据权利要求1～7任一项所述的电能表自热的误差补偿方法，其特征在于：所述步骤3中基准能量脉冲为获取计量芯片处于自热条件刚被触发时的初始能量脉冲统计值。

9.根据权利要求8所述的电能表自热的误差补偿方法，其特征在于：所述步骤4中电能表自热产生的能量脉冲获取方法为：自热条件发生后，采集计量芯片工作至少一个采集周期后所输出的能量脉冲统计值。

10.根据权利要求9所述的电能表自热的误差补偿方法，其特征在于：所述步骤5中pid控制执行机构为计量芯片内部的功率增益寄存器。

技术总结
本发明涉及一种电能表自热的误差补偿方法，包括如下步骤：在电能表自热条件下，获取电能表采集周期内的基准能量脉冲，并保存电能表计量芯片内的功率增益寄存器初始值；对电能表自热条件触发后产生的能量脉冲进行周期性统计；根据电能表自热产生的周期性能量脉冲和电能表计量的基准能量脉冲的数值误差对电能表的功率增益进行位置式PID控制，得到新的功率增益；将新的功率增益写入到电能表计量芯片内的功率增益寄存器中；判断自热条件是否已退出，如是，则功率增益寄存器恢复至初始值，并结束位置式PID控制；如否，则继续执行位置式PID控制。该方法易于实现测试方法标准化，极大节省研发人员的时间和精力成本。

技术研发人员：卢宏胜,章跃平
受保护的技术使用者：宁波三星医疗电气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12