《一種電能計量中防潛動的方法》是杭州萬工科技有限公司、北京萬工科技有限公司、萬高（杭州）科技有限公司於2007年8月3日申請的專利，該專利的公布號為CN101105508，申請公布日為2008年1月16日，發明人是門長有、王榮華、楊昆、譚年熊。該發明屬於電能計量技術領域。
《一種電能計量中防潛動的方法》首先從電網輸入的電流信號中選擇用於潛動判斷的電流信號，將該電流信號轉換為數位訊號，並進行增益放大；對增益放大後的數位訊號中的超出電能計量系統計量範圍的信號進行飽和處理和帶通濾波，對帶通濾波後的數位訊號進行自相關相乘，並進行低通濾波，開平方根，得到用於潛動判斷的電流信號的有效值；對有效值進行回差判斷，根據回差判斷結果控制電能計量系統進行電能計量。該發明方法的優點是採用電流作為潛動的判斷依據，避免了採用有功功率作為判斷依據的局限性，通過帶通濾波提高了用於潛動判斷依據的電流的信噪比，進而提高了潛動判斷的可靠性和準確性。
2015年11月27日，《一種電能計量中防潛動的方法》獲得第十七屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種電能計量中防潛動的方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種電能計量中防潛動的方法
- 申請人：杭州萬工科技有限公司、北京萬工科技有限公司、萬高（杭州）科技有限公司
- 申請日：2007年8月3日
- 申請號：2007101199173
- 公布號：CN101105508
- 公布日：2008年1月16日
- 發明人：門長有、王榮華、楊昆、譚年熊
- 地址：浙江省杭州市西湖區華星路99號東軟創業大廈A408室
- 分類號：G01R11/17(2006.01)
- 代理機構：北京清亦華智慧財產權代理事務所
- 代理人：羅文群
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
電能計量中的GB/T17215標準中對潛動的定義是：當施加電壓而電流線路無電流時，儀表的測試輸出不應產生多於一個的脈衝。通俗的講，用戶在沒有用電的時候，電錶不應走字。用戶沒有用電，就是在電壓通道上加上電壓，電流線路不加電流，在這種情況下不應有脈衝輸出。雖然在電流線路沒有加信號，但是會存在些噪聲，如果不做些特殊處理的話，長期累計，就一定會有脈衝送出。這樣就會給用戶造成沒有用電，但是電錶卻在走字的現象。所以必須有一種辦法和邏輯來防止這樣情況發生即防潛動邏輯設計。
能量判別方式：2007年前絕大部分的晶片的防潛動邏輯設計都是通過能量的判斷實現的，是基於定時復零電路實現的，即對於某個型號的表，出脈衝最長的時間應該是多少，如果超出這個時間，不出脈衝，那能量暫存器中保存的能量值應該清零，否則如果再不清零，早晚會輸出脈衝。以上的防潛動設計是通過能量的方式進行判斷的，通過能量的判斷在大多數情況上沒有問題的，但是在某些實際的套用中，可能會存在問題。因為功率除了與電壓、電流有效值有關，還與電壓、電流的交角有關。在實際的套用中，如用戶的負載是一個容性負載或者感性負載，此時電壓、電流有效值比較大，但是他們之間的交角處於90°附近，這樣有功能量很小，所以有可能出一個脈衝的時間會大於防潛動時間。如果按照上述的防潛動邏輯，在上面的這個套用中，他的能量將被忽略，這是不允許的，所以以上的防潛動邏輯設計有局限性。
電流判別方式：這種判別方式是通過判斷電流的大小來確定當前的能量數據是有效能量還是噪聲能量，這種判斷方式可有效消除用能量判斷方式引入的問題。但是對電流的測量有比較高的要求，要求能測量0.1％額定電流（以下簡稱Ib）左右的電流大小，而在實際套用中，為了保證計量的精度，模數轉換器和數位訊號處理的工作範圍通常在5％Ib-600％Ib，在電流大小在0.1％Ib時無論模數轉換器還是數位訊號處理引入的噪聲都會影響到Ib電流的檢測。
發明內容
專利目的
該發明的目的是提出一種電能計量中防潛動的方法，為使數位訊號處理截斷產生的噪聲不影響電流大小的檢測，對輸入的信號做增益放大和抗飽和的預處理，之後再通過窄帶帶通濾波提高數位訊號的信噪比，經過自相關相乘、低通濾波和回差判決，最終得到防潛動需要的判據。
技術方案
《一種電能計量中防潛動的方法》包括以下步驟：
（1）從電網輸入的電流信號中選擇用於潛動判斷的電流信號，將該電流信號轉換為數位訊號；
（2）對上述數位訊號進行增益放大；
（3）對上述增益放大後的數位訊號中的超出電能計量系統計量範圍的信號進行飽和處理；
（4）對飽和處理後的數位訊號進行帶通濾波，以通過與50赫茲相對應的數位訊號；
（5）對帶通濾波後的數位訊號進行自相關相乘，並進行低通濾波，濾除與高於50赫茲相對應數位訊號，開平方根，得到用於潛動判斷的電流信號的有效值；
（6）對上述有效值進行回差判斷，當有效值大於設定的上限門限值時則輸出啟動信號，電能計量系統進行電能計量，當有效值小於設定的下限門限值時，則輸出潛動信號，電能計量系統停止電能計量。
改善效果
《一種電能計量中防潛動的方法》其優點是採用電流作為潛動的判斷依據，避免了採用有功功率作為判斷依據的局限性，通過帶通濾波提高了用於潛動判斷依據的電流的信噪比，從而提高了潛動判斷的可靠性和準確性。
附圖說明
圖1是《一種電能計量中防潛動的方法》的原理框圖。
附圖說明
權利要求
1.《一種電能計量中防潛動的方法》其特徵在於該方法包括以下步驟：
（1）從電網輸入的電流信號中選擇用於潛動判斷的電流信號，將該電流信號轉換為數位訊號；
（2）對上述數位訊號進行增益放大；
（3）對上述增益放大後的數位訊號中的超出電能計量系統計量範圍的信號進行飽和處理；
（4）對飽和處理後的數位訊號進行帶通濾波，以通過與50赫茲相對應的數位訊號；
（5）對帶通濾波後的數位訊號進行自相關相乘，並進行低通濾波，濾除與高於50赫茲相對應數位訊號，開平方根，得到用於潛動判斷的電流信號的有效值；
（6）對上述有效值進行回差判斷，當有效值大於設定的上限門限值時則輸出啟動信號，電能計量系統進行電能計量，當有效值小於設定的下限門限值時，則輸出潛動信號，電能計量系統停止電能計量。
實施方式
《一種電能計量中防潛動的方法》其流程框圖如圖1所示，首先從電網輸入的電流信號中選擇用於潛動判斷的電流信號，將該電流信號轉換為數位訊號；對上述數位訊號進行增益放大；對上述增益放大後的數位訊號中的超出電能計量系統計量範圍的信號進行飽和處理；對飽和處理後的數位訊號進行帶通濾波，以通過與50赫茲相對應的數位訊號；對帶通濾波後的數位訊號進行自相關相乘，並進行低通濾波，濾除與高於50赫茲相 對應數位訊號，開平方根，得到用於潛動判斷的電流信號的有效值；對上述有效值進行回差判斷，當有效值大於設定的上限門限值時則輸出啟動信號，電能計量系統進行電能計量，當有效值小於設定的下限門限值時，則輸出潛動信號，電能計量系統停止電能計量。
以下詳細介紹該發明方法：該方法首先將電網上的電流信號轉換為n位數位訊號。位數n決定了運算中數位訊號處理引入的噪聲的大小，為了讓信號在0.1％Ib大小時不受到這個噪聲的影響，在防潛動處理之前將輸入信號經過一個增益放大環節，即：Y（n）＝K□X（n），其中X（n）表示輸入到增益放大環節的信號；K表示增益，在工程實踐中可以取K＝2（其中M可以取自然數1，2，3……n）；Y（n）表示增益放大環節輸出的信號。
為了保證增益放大後的信號不溢出，該發明方法還設計了飽和處理環節。飽和處理的過程是：設計時首先根據電能計量系統的動態範圍的限制設定信號的計量範圍。若增益放大後輸出信號大於計量範圍的最大值，則使輸出值等於計量範圍的最大值；若增益放大後輸出信號小於計量範圍的最小值，則使輸出值等於計量範圍的最小值；若增益放大後輸出信號大於計量範圍的最小值，並且小於計量範圍的最大值，則使輸出值等於增益放大後輸出的信號。
經飽和處理後的輸出信號通過帶通濾波，帶通濾波的主要作用是使50赫茲的電流信號通過，而抑制其它的高頻和低頻成分。帶通濾波輸出的信號通過自相關相乘之後，產生的信號中含有50赫茲和100赫茲的交流信號，通過低通濾波濾除其中的50赫茲和100赫茲的交流信號後，得到直流成份，通過開平方運算，得到用於潛動判斷的電流的有效值。
上述輸出的電流有效值是直流，與電網電流信號成正比，為了使潛動標誌的輸出穩定，必須採用回差判決方式，如圖1所示，當輸出的電流有效值大於上限門限值Q點設定的值時，應該啟動電能計量；當輸出的電流有效值小於下限門限值P點設定的值時，應該關閉計量，上限門限值大於下限門限值，構成回差判決，這樣就可以有效地防止電能計量中潛動現象的產生。該發明方法中所述的上、下限門限值，根據電能計量系統中設定的進入潛動狀態而關閉電能計量時電流的大小而設定，因此上限門限值應該大於設定電流，下限門限值應該小於設定電流。
榮譽表彰
2015年11月27日，《一種電能計量中防潛動的方法》獲得第十七屆中國專利獎優秀獎。
