ARTM技术提高智能电表的精度并降低计算开销

摘要

自适应实时监控(ARTM)是一种新的谐波分析方法。本文对ARTM与FFT算法和带通滤波进行了比较。

简介
随着智能电表、智能电网和分布式发电日益盛行,电能质量监控变得越来越重要。对电流和电压信号进行谐波分析,电表就能获得关键电能质量指标的信息,包括负载或电源的状态等,从而支持预防性维护或系统优化。

谐波的存在越来越令能源提供商和消费者担心,因为过大的谐波电流可能导致电源变压器、无功功率补偿器和零线过热,以及保护继电器的误触发。谐波电压和电流还可能干扰在附近工作、对大谐波发生器敏感的设备。

为了进行谐波分析,开发人员传统上使用数字信号处理器(DSP)来实现某种形式的傅里叶算法或带通滤波。本文提出一种新方法——自适应实时监控(ARTM),并且会比较该方法与FFT算法和带通滤波。ADI公司新一代电能应用产品将采用ARTM技术。

傅里叶方法
在电能计量或电源质量监控系统中执行谐波分析时,会同时对相电流和电压进行采样,然后进行处理,计算基波和谐波成分的电源质量,包括:有功、无功、视在功率、有效值、功率因数和谐波失真。对此,人们会立刻想到快速傅里叶变换(FFT)分析,其程序如图1所示,说明如下:

-确定基波成分的周期。这一耗时的过程通常采用如下方式实现:对相电压进行低通滤波以隔离基波,然后测量两个相继过零点之间的时间。确定该周期过程中的任何误差都会影响谐波的幅度和相位误差。
-修改采样频率以便在每个周期获得2N个样本。这意味着要使用采样频率可变的模数转换器。
-采集对应于一个或多个周期的2N个样本。
-执行FFT算法。获取多个周期的样本可提高计算精度,但会给DSP带来更重的负担,并且会使整体响应变慢。

 
根据基波周期修改采样频率会影响电表中执行的其它计算。电能计算包括许多滤波器,滤波器的系数计算与采样频率相关,这就需要实现一个能够动态调整此类系数的完整计量方案,但采用Goertzel算法可以避免这种麻烦。这种方法不要求每周期的样本数等于2N,因此采样频率可以保持恒定,与基波周期无关。实现这种算法的步骤如图2所示,说明如下:

- 像FFT方法一样确定基波成分的周期。
-采样频率保持恒定,每个周期获取一定数量的样本。
-根据每个周期的样本数计算Goertzel算法所用的系数。
- 执行傅里叶变换。



用户喜欢...

低功耗,144W,4×40AμModulePOL稳压器:采用线性设计的ADI电源注

该 LTM4636 是一款具有40A功能的 Module 稳压器,采用3D封装技术或元件封装(CoP)以保持其良好的散热性能 - 请参见图1.器件主体为16mm16mm1.91mm超模压BGA封装,顶部暴露在冷却气流中。总包装高度为...


[原创] ADI AD8452模拟前端控制器和SMPS PWM驱动器解决方案

ADI公司的AD8452是单一的硅芯片平台,集成了精密模拟前端控制器和开关电源(SMPS)脉宽调制器(PWM)驱动器,以实现大规模电...


[原创] ADI AD8452电池测试精密模拟前端解决方案

ADI公司的AD8452是用于电池测试和形成系统的精密模拟前端,在单片内组成了模拟前端控制器和开关电源(SMPS)以及PWM,其精...


[原创] ST STM32L4R9I高性能超低功耗ARM MCU开发方案

ST公司的STM32L4R9I是高性能超低功耗MCU系列产品,基于Arm Cortex-M4 32位RISC核,工作频率高达120MHz,支持所有ARM单精度数据处理...


[原创] ADI ADP1074隔离式DC-DC同步电源设计方案

ADI公司的ADP1074是集成有源钳位和iCoupler的隔离式同步正向控制器,集成了ADI公司的专有iCouplers,在原边和副边均集成了隔...


[原创] ADI ADV7282A四路过取样SDTV视频译码解决方案

ADI公司的ADV7282A是10位四路过取样SDTV视频译码器,差分输入,支持NTSC/PAL/SECAM彩色解调,视频输入每路支持CVBS, Y/C和YPrPb模...


ADI 电机控制解决方案

Analog Devices (ADI) 提供各种元器件与完整信号链集成,可加快电机系统的设计。ADI电机控制解决方案有助于工业设计人员实现超低功耗和高效率。ADI产品涵盖反馈和检测、隔离、电源管理、接口...


ADI无线传感器网络解决方案

无线传感器网络(WSN)由空间分布式自动传感器构成,用于监控物理或环境条件,如温度、声音、振动、压力、湿度、运动或污染物。以合作方式通过网络将其数据传输到主要地点(基站)。...


[原创] ADI ADAU1462SigmaDSP汽车音频处理方案

ADI公司的ADAU1462/ADAU1466是汽车级音频处理器,其数字信号处理能力大大超过以前的SigmaDSP器件.其音频处理算法支持流处...


[原创] ADI ADM3065EIEC静电放电(ESD)保护RS-485收发器解决方案

ADI公司的ADM3065E是3.0V-5.5VIEC静电放电(ESD)保护半双工RS-485收发器,适合在多点总线传输线路中进行 50 Mbps 高速双向数据通...


[原创] ADI AD5767 16路12位denseDAC数模转换器解决方案

ADI公司的AD5767是16路12位电压输出denseDAC数模转换器(DAC), 采用外部2.5 V 基准电压产生输出电压,集成了输出缓冲器,后者...


[原创] ADI ADP5014四路高性能低噪声降压调节器解决方案

ADI公司的ADP5014是在6 mm × 6 mm 40引脚LFCSP封装中集成四路高性能低噪声降压调节器,其所有通道均集成高端和低端功率金...


[原创] ADI ADP7185低压降(LDO)线性稳压器解决方案

ADI公司的ADP7185是CMOS低压降(LDO)线性稳压器,工作电压从-2.0V到-5.5V,提供高达-500mA输出电流,固定输出电压从-0.5V到-4.5V,可...


[原创] ADI ADSP-SC573 SHARC+处理器开发方案

ADI公司的ADSP-SC57x/2157x系列处理器是新型高性能高效实时系列的一部分,集成两个增强型SHARC+内核和先进的DSP加速器(F...


[原创] ADI AD7284八路锂电池检测系统方案

ADI公司的AD7284是八路锂电池检测系统,包含了混合动力汽车和备份锂电池所有的通用监测功能,电池电压精度(TUE)±3 mV...


unity3d shader之卡通着色Toon shading

卡通着色的目的是为了让被着色物体显得过渡的不那么好,明暗交界线很明显,等等卡通风格的一系列特征, 也叫Non-photorealisticrendering非真实渲染 重点要做到两点: 1. 描边 2. 着色 另:本片...