[发明专利]一种超幅工频模拟量信号的采样方法和采样系统

说明书

本发明公开了一种超幅工频模拟量信号的采样方法和采样系统，所述采样方法对所采样的工频模拟量信号的采样值按工频周期进行取样，并逐个检测各采样点的采样值是否为有效采样值，通过比较，舍弃采样值等于ADC最大值、最小值和过零点的采样点，并求取剩余有效采样点的实时幅值或有效值进行算数平均值，获得工频模拟量信号在本工频周期的幅值，当该幅值超出模数转换器的采集范围时，通过软件算法，仍能被准确获得。该采样方法不增加硬件投入，通过软件算法扩展对工频模拟量信号幅值或有效值的检测范围，在电力系统的电力监测上具有积极意义。

技术领域

本发明涉及电力测量技术领域，尤其涉及一种超幅工频模拟量信号的采样方法。

背景技术

工频模拟量信号采样是电力系统自动化设备最重要的工频信号获取方式之一，工频模拟量通过模拟量采样前端电路输入模数转换器(ADC)，从而获取工频模拟量的值。

但如果模拟量采样前端电路设计跟采样信号不匹配，在极端大电流情况可能会出现被采样的模拟量信号幅值超出模数转换器(ADC)的采集范围，导致电流、电压有效值等采样数据的计算不准确。采样数据不准确会给电力系统的继电保护和自动化装置带来严重影响，因此需要对采样数据超范围的情况进行辨别。

现有的常用方案需要两路独立的模拟前端处理电路，其中一路前端处理电路是信号放大电路，另一路是信号衰减电路。正常情况下模拟量信号经过放大电路接入ADC转换器，当软件判断出模拟量信号超出ADC采集范围时候，经转换开关把模拟量从放大电路切换到衰减电路，防止模拟量超出ADC范围溢出的情况。但当模拟量信号在临界区间时候，会因转换开关频繁的从放大电路切换到衰减电路带来的信号跳变问题。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种超幅工频模拟量信号的采样方法，当模拟量信号幅值超出模数转换器(ADC)的采集范围时，仍能准确获得工频模拟量信号的幅值。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种超幅工频模拟量信号的采样方法，包括以下步骤：

步骤S1，获取工频模拟量信号的周期采样序列；

步骤S2，对一个周期采样序列的采样值进行判定统计，包括以下步骤：

步骤S21，初始化计数器i＝0，j＝0，初始化周期采样数N；

步骤S22，读取采样点i的ADC采样值u_i；

步骤S23，判定采样值u_i是否为有效采样值，当采样值等于ADC采样范围的最大值U_max或最小值U_min或过零点的值U₀时，该采样值为无效采样值，跳转步骤S24；其余的采样值为有效采样值，跳转步骤S25；

步骤S24，舍弃无效采样值，计数器j加1，进入步骤S26；

步骤S25，通过采样点i和过零点的相位关系，计算采样点i的实时幅值，进入步骤S26；

步骤S26，循环判定，当iN-1时，跳转到步骤S27，跳出循环；当i＝N-1时,跳转到步骤S21，循环；

步骤S27，计算工频模拟量信号在本工频周期的幅值。

进一步的，步骤S1中，在对工频模拟量信号进行采样的同时，将采样值和过零点电压进行比较，当采样值和过零点的值一致时，以该采样值为起始获得一个工频周期的采样值形成工频模拟量信号的周期采样序列，该工频采样序列包括N个采样值u_i，i＝0,1,…,N-1，所述过零点电压为工频模拟量信号的直流偏置电压。

进一步的，所述过零点为波形从负半波到正半波的过零点。

进一步的，所述步骤S25包括以下公式：