[发明专利]电参量计量过程中的信号噪声处理装置

说明书

本发明公开了一种电参量计量过程中的信号噪声处理装置，包括相互电连接的波形处理模块、计量运算模块及噪声计算模块；波形处理模块用于采样模拟信号，并将模拟信号转换为第一数字信号并分别输出至计量运算模块及噪声计算模块；噪声计算模块用于从第一数字信号中提取噪声分量，并将噪声分量作为第二数字信号输出至计量运算模块；计量运算模块用于根据第一数字信号进行有功能量计算，计量运算模块还用于对有功功率平均值与第二数字信号进行运算，以减小有功功率平均值中的噪声分量。本发明的信号噪声处理装置可以实现小信号下的关键噪声分量提取和补偿，改善小信号计量的性能。

技术领域

本发明涉及一种电参量计量过程中的信号噪声处理装置，特别是涉及一种小信号电参量计量过程中的噪声估计和补偿装置。

背景技术

伴随电网智能化的快速发展和普及，处于智能电网终端电量计量也提出了越来越高的要求，除了不断增强的通信、信息处理和丰富应用能力，作为其基础功能，智能化对电参量计量的首要影响就是计量精度或性能的大幅提升，如在万分之一的信号动态范围内实现千分之一的计量精度已经成为现实，这也成为目前众多厂家竞相逐鹿的一个焦点。计量性能的提升是一个系统性工程，横跨模拟电路、数字电路设计和数据信息软处理。提高模拟采样电路的精度可从根源影响并提升电路的输出性能，但也会带来电路结构和设计的较大变化，如基于Sigma-Delta调制器模拟ADC(模数转换器)在传统电量计量电路中应用比较普遍，输出精度一般在16bit-19bit之间。而计量终端对成本较为敏感，数字信号处理实现成本较低，在模拟精度提升受限的情况下，将数字信号处理作为一种辅助的补偿方式，成为解决性能问题的关键途径。传统数字补偿多通过简单增益和偏置校正，未考虑信号噪声的随机性，其偏差和非线性在小信号计量时表现最为明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中在小信号电参量计量过程中传统数字补偿多通过简单增益和偏置校正，未考虑信号噪声的随机性，其偏差和非线性在小信号计量时表现最为明显的缺陷，提供一种电参量计量过程中的信号噪声处理装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本发明提供了一种电参量计量过程中的信号噪声处理装置，其特点在于，包括相互电连接的波形处理模块、计量运算模块及噪声计算模块；

所述波形处理模块用于采样模拟信号，并将所述模拟信号转换为第一数字信号并分别输出至所述计量运算模块及噪声计算模块；

所述噪声计算模块用于从所述第一数字信号中提取噪声分量，并将所述噪声分量作为第二数字信号输出至所述计量运算模块；

所述计量运算模块用于根据所述第一数字信号进行有功功率计算，并根据有功功率进行有功能量计算，所述计量运算模块还用于对有功功率平均值与所述第二数字信号进行运算，以减小有功功率平均值中的噪声分量。

较佳地，所述波形处理模块包括依次连接的增益放大器、模数转换器、高通滤波器及增益补偿器；

所述增益放大器用于将所述模拟信号缩放至所述模数转换器的线性工作区间，并输出至所述模数转换器；

所述模数转换器用于将所述模拟信号转换为第一精度数字信号，并将所述第一精度数字信号转换为精度更高的第二精度数字信号后输出至所述高通滤波器；

所述高通滤波器用于滤除所述第二精度数字信号中的直流分量后输出至所述增益补偿器；

所述增益补偿器用于对所述第二精度数字信号进行全局增益校正，并生成所述第一数字信号。

较佳地，所述模拟信号包括模拟电流信号及模拟电压信号，所述第一数字信号包括第一数字电流信号及第一数字电压信号。

较佳地，所述噪声计算模块包括第一低通滤波器、信号抽取器、零相位陷波器、噪声计量乘法器、取直流滤波器及偏置补偿器；