[发明专利]一种高精度数字化电能表在线校验系统

权利要求书

1.一种高精度数字化电能表在线校验系统，包括信号采集单元、校验平台，其特征在于：所述信号采集单元连接被校数字化电能表、合并单元，所述信号采集单元包括网卡和数据采集卡，用于完成对被校数字化电能表脉冲信号和合并单元信号的数据采集；所述信号采集单元连接校验平台，由校验平台对比计算被测数字化电能表脉冲与合并单元的标准电量值，从而得到被校数字化电能表的误差。

2.根据权利要求1所述一种高精度数字化电能表在线校验系统，其特征在于：所述数据采集卡采用美国NI公司的24位PCI-4474采集卡，内置于工控机内。

3.根据权利要求1所述一种高精度数字化电能表在线校验系统，其特征在于：所述网卡采用TP-LINK TF-3239DL网卡，用于接收合并单元输出的网络数据包。

4.根据权利要求1所述一种高精度数字化电能表在线校验系统，其特征在于：所述数据采集卡连接自供电源电路，通过数据采集卡的两个通道Ch1和Ch2，从工控机自带5V直流源外接2KΩ的上拉电阻R1、R2，为数据采集卡提供电源。

5.根据权利要求1所述一种高精度数字化电能表在线校验系统，其特征在于：所述校验平台由Polar 9300M工控机构成。

6.一种高精度数字化电能表在线校验方法，其特征在于：校验平台的数据处理部分采用基于自适应4项3阶Nuttall窗的双谱线插值FFT算法，进行谐波电能计量。

7.根据权利要求6所述一种高精度数字化电能表在线校验方法，其特征在于：所述数据处理部分采用基于自适应4项3阶Nuttall窗的双谱线插值FFT算法，实现对两路信号中基波与谐波信号的高精度电能计量，包括以下步骤：

步骤1：采用4项3阶Nuttall窗对信号进行加权，具有良好的旁瓣性能，可有效抑制频谱泄露产生的计算误差，其时域表达式为：

wN(n)=Σi=03(-1)iaicos(2πniN)---(1)]]>

其中，a₀＝0.338946，a₁＝0.481973，a₂＝0.161054，a₃＝0.018027；

步骤2：利用双谱线插值FFT算法进行频域分析，设在第k次谐波的准确频点附近抽样得到的幅值最大和次大谱线分别为k_m、k_m+1，对应幅值分别为y_m、y_m+1令β＝(y_m+1-y_m)/(y_m+1+y_m)，利用多项式拟合可得频率偏差量ε：

ε＝f_ε(β)＝0.0923069β⁵+0.17671943β³+2.95494514β+0.5(2)

从而，可得k次谐波信号的幅值、相角公式：

A0=ym+ym+1N(0.14734229ϵ4-0.29468448ϵ3+1.139752735ϵ2-0.992410445ϵ+3.44865515)---(4)]]>

其中，△f＝f_s/N为频域抽样间隔，N为采用点数，f_s为采样频率；ε为式(2)计算所得频率偏差；arg[X(k_m△f)]为最大谱线k_m相角，arg[X(k_m+1△f)]为次大谱线k_m+1相角。

步骤3：利用自适应算法，对加窗插值后所得基波及各次谐波的有功电能计量相对误差结果进行修正，使其更加接近真实值，以减小测量误差。