多级分段式高精度数据采样方法

摘要

多级分段式高精度数据采样方法，属于电力系统自动化技术领域，涉及电力系统自动化系统的测量、保护及计量装置的数据采样和信号处理技术，对各个待采样的电量信号进行多级分段，并对电量分段信号进行放大，同时结合信号放大的倍率对分段采样的信号进行无缝拟合得到归一化的采样数值，从而更精确的反映电力系统中的实时电量信号与运行状态。

主权项

1.多级分段式高精度数据采样方法，其特征在于，包括以下步骤：    步骤（1），测量、保护和计量装置启动初始时，结合硬件采样电路参数，对各通道的以下参数进行初始化：    通道分段数目：CH_SEG_NUM    通道分段系数：CH_SEG_PAR[i]       i=[0..CH_SEG_NUM]    通道切换定值：CH_SEG_VAL[i]    i=[0..CH_SEG_NUM – 1]      通道运放状态：CH_OPA_STA[i]    i=[0..CH_SEG_NUM]       其中通道分段数目是由采样电路中硬件设计决定，其表示对该采样通道进行的分段数目，即为该信号采样通道对应的运算放大器个数；通道分段系数反映的为运算放大器的放大倍率，用于通道信号的采样值进行无缝拟合，其值由以下计算公式得出：       i=[1..CH_SEG_NUM]      i= 0    其中CH_OPA[i]为对应运算放大器的放大倍率；CH_OPA_LCM为运算放大器的放大倍率的最小公倍数；通道切换定值作为对相应运算放大器对应的模拟开关进行切换控制的依据，由以下计算公式得出：     i=[0..CH_SEG_NUM-1]    其中CH_OPA[i]为对应运算放大器的放大倍率；CH_RANGE为该采样信号通道的模数转换器最大量程对应的数字量化值，CH_OPA_LCM为运算放大器的放大倍率的最小公倍数；通道运放状态CH_OPA_STA[i]用于指示当前的运放状态，其是通过控制模拟开关位置实现，其中CH_OPA_STA[0]为采样信号不经过运算放大器放大时的状态，在该数据数组中，同一时刻只有一个数据为1，其余全为0；步骤（2）：测量、保护和计量装置对运算放大器开关进行初始位置设定，初始位置为采样通道信号不进行运算放大器放大的模拟开关位置；步骤（3）：测量、保护和计量装置启动模数转换器进行第一次采样，第一次采样时此时模拟开关位置决定了采样信号是不经过运算放大器时的数字量化值，并对模数转换器转换值进行拟合，即可得拟合后采样值为：其中CH_SAM_ADJ为拟合后的采样值，CH_SAM_VAL为模拟转换器转换得出的数字量化值，CH_SEG_PAR[0] 为采样信号不经运算放大器放大时的通道分段系数；步骤（4）：测量、保护和计量装置对拟合后的采样值进行判断，结合当前模拟开关位置，以确定是否切换模拟开关及切换模拟开关的位置，按以下切换策略进行：  （1）读取当前通道运放状态，得到当前模拟开关闭合状态，即得通道运放状态索引；（2）结合通道运放索引，将拟合后归一化采样值与对应通道切换定值进行比较；（3）若采样值大于定值120%，向上闭合通道运算放大器模拟开关，收回当前通道运算放大器模拟开关；若采样值小于于定值80%，向下闭合通道运算放大器模拟开关，收回当前通道运算放大器模拟开关；若采样值大于定值80%且小于定值120%，保持当前通道运算放大器模拟开关状态不变；步骤（5）：测量、保护和计量装置启动模数转换器进行下次采样，得到的采样通道数据（数字量化值），其是模数转换器对采样信号转化后的结果，结合当前通道运算放大器状态，对采样通道数据进行拟合，即可得电力系统实时归一化的采样值，其拟合值计算方式按以下公式进行计算：其中CH_SAM_ADJ为拟合后的采样值，CH_SAM_VAL为模拟转换器转换得出的数字量化值，CH_SEG_PAR[i]为当前通道状态对应的通道分段系数，i值对应于CH_OPA_STA[i]为1的状态，反映了当前通道运算放大器的状态对应的索引；重复步骤（4）与步骤（5）。