專利名稱：：一種基于頻域分析和序分量分析的電功率及電量測量方法
技術領域：
：本發明涉及電功率和電量測量
技術領域：
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背景技術：
：隨著電力電子技術的發展，各種非線性、非周期性和不對稱負荷的投入使用，電力電子裝置帶來的諧波問題對電力系統安全、穩定、經濟運行構成潛在威脅，這些技術的應用在提高生產力的同時給電網帶來了很大的負面效應，使得電網中有大量的諧波和負序存在，諧波和負序不但對電力設備、電力用戶和通信線路構成了危害，而且還會影響到正常的電力負荷的功率測量精度。現今測量方法，沒有針對諧波和負序的頻域分析和序分量分析的功率計算方法。
發明內容本發明的目的是提出一種基于頻域分析和序分量分析的電功率和電量測量方法，從測量方法上消除了影響功率測量精度的諧波和負序等諸多因素，其測量精度高，為電力用戶和供電公司全面準確地測量電力負荷的用電功率提供了一個行之有效的方法。本發明的基本技術方案是一種基于頻域分析和序分量分析的電功率測量方法，其特征在于具有以下步驟a、首先是對同一路電壓(Ua、Ub、Uc)進行電壓信號處理形成低壓模擬信號(Ual、Ubl、Ucl)，對同一路電流(Ia、Ib、Ic)進行電流處理形成低壓模擬信號(Ial、Ibl、Icl);b、將處理后的電壓電流信號經過抗混疊濾波形成采樣信號(Ua2、Ub2、Uc2、Ia2、Ib2、Ic2);c、將采樣信號進行模數轉換形成數字信號(Uan、Ubn、Ucn、Ian、Ibn、Icn);c、將采樣信號進行模數轉換形成數字信號(Uan、Ubn、Ucn、Ian、Ibn、Icn);d、由處理器對利用離散傅立葉變換計算方法(簡稱DFT)對模數轉換的數字信號進行計算，再處理器對利用序分量分解方法(簡稱DFT)對基波信號進行正序、負序、零序分解計算，將DFT和序分量分解后的數字信號進行綜合計算形成如下參數諧波有功功率、正序有功功率、負序有功功率、零序有功功率和總有功功率。所述的基于頻域分析和序分量分析的電功率測量方法，其特征在于在一個采樣周期內檢測采集電壓電流信號數量分為64點至256點，單位時間選為0.02s至10s。—種基于頻域分析和序分量分析的電量測量方法，其特征在于根據權利要求1所述的基于頻域分析和序分量分析的電功率測量方法得到的基波功率、諧波功率、基波序功率、總無功功率、總有功功率，分別乘以單位時間間隔At，即分別得到基波電量、諧波電量、基波序電量、總無功電量、總有功電量。本發明的積極效果是本發明從測量方法上消除了影響功率測量精度的諧波和負序等諸多因素，利用離散傅立葉和序分量分解法能同時準確地測量電力負荷的諧波功率、正序有功功率、負序有功功率和零序有功功率，并由此測量出電力負荷的系統有功功率，其測量精度高，為電力用戶和供電公司全面準確的測量電力負荷的用電功率提供了一個行之有效的方法。以下結合實施例作詳述，但不作為對本發明的限定。具體實施例方式實施例1(并就DFT算法在本發明中的應用做一介紹)電力負荷中的電壓、電流信號波形都是周期性非正弦波形，并且滿足狄里赫利條件，因此它可展開成傅立葉級數。由于諧波主要成分主要集中在50次以內的低頻分量中。通過對電力負荷常見的波形進行DFT分析知道，DFT分析至50次諧波時就足以接近原來的波形，50次諧波頻率為50X50=2500HZ。根據采樣定理，采樣頻率f采>2f信號二2X2500=5000HZ，所以每個基波周期內至少要采集^-iQQ點就能不失真地復原輸入信號。下面簡要介紹一下本實用新型考慮諧波與負序情況下電功率的計算方法。(1)、數字電壓和電流信號的128點傅立葉展開式如下，=￡"(")e—^=藝"(")(cos丄ASinIn=oS6464128—,127v/(/)=Z/(")e64=J]/(")(cosIA力.Sin工w6464》—《af/s麵力"c力=7"力4力Ac力=A乂Ao/2乂2爿，力^25力&力_式中h=l，基波分量h>2，諧波分量h=2，3，(2)、諧波電壓、電流含有率,64層力歸#朋"^麗w—-搬"力朋"朋^力:=~^xl00%麗#=2#/，xl00%'2^4,1B相、C相的值類同。(3)、基波電壓電流的序分jt及不平衡度尸25,1尸，2C，1基波電壓不平衡度/7—yo,=—x100%，《=——x100%基波電流不平衡度xl00%AV2八<=知10。％，。=(xl00%(4)、基波功率和基波功率因數基波功率+《+、《+十私-尸2X，1+=仏,lX、1基波功率因數c誠wc畫iwcosa。■2,1尸"cosaCOS"COS"2C，1一5*-2^,12S,12C,1(5)、諧波功率分:^"m力《w1C力.^2A/！S2B力S2C，/'s^力=&力=(6)、基波序功率分量3CP2++尸2—+尸20)+灘++込-+込0)乂'"乂y-b《"一。V《/，—/V<0"-0/-2b.廠l.廠2若《x^<0.1%，則《-=q-=o，否則if+;a—=，若《x《<o.i%，則if=q°=o，否則if+_/q。=c/v,v(,-。，其余類同'(7)、總功率及總功率因數諧波功率負值負計、正值正計總有功功率100,《+&+4=3(《++if)+Z+;+1)100尸2=尸M+^+尸2C=3(《+&+。+2(尸2#+~+尸2c力)諧波功率負值正計、正值負計總有功功率100《=,u+"is+"1C=(if-ir-if)-》a力+d力=2100/f=P+P+=(《-《—if)—S(i^力+^力+尸2c力)總無功功率總視在功率總功率因數COS"!5則系統總有功功率為P總二3(P正+P負+P零)+P^'(8)、由上述(4)、(5)、(6)、(7)得到的基波功率、諧波功率、基波序功率、和總無功功率、總有功功率分別乘以單位間隔At，即分別得到基波電量、諧波電量、基波序電量、和總無功電量、總有功電量。上述字母符號及其含義對照見下表。上述字母符號及其含義對照表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>權利要求一種基于頻域分析和序分量分析的電功率測量方法，其特征在于具有以下步驟a、首先是對同一路電壓(Ua、Ub、Uc)進行電壓信號處理形成低壓模擬信號(Ua1、Ub1、Uc1)，對同一路電流(Ia、Ib、Ic)進行電流處理形成低壓模擬信號(Ia1、Ib1、Ic1)；b、將處理后的電壓電流信號經過抗混疊濾波形成采樣信號(Ua2、Ub2、Uc2、Ia2、Ib2、Ic2)；c、將采樣信號進行模數轉換形成數字信號(Uan、Ubn、Ucn、Ian、Ibn、Icn)；d、由處理器對利用離散傅立葉變換計算方法對模數轉換的數字信號進行計算，再處理器對利用序分量分解方法對基波信號進行正序、負序、零序分解計算，將DFT和序分量分解后的數字信號進行綜合計算形成如下參數諧波有功功率、正序有功功率、負序有功功率、零序有功功率和總有功功率。2.根據權利要求1所述的基于頻域分析和序分量分析的電功率測量方法，其特征在于在一個采樣周期內檢測采集電壓電流信號數量分為64點至256點，單位時間選為0.02s至10s。3.—種基于頻域分析和序分量分析的電量測量方法，其特征在于根據權利要求1或2所述的基于頻域分析和序分量分析的電功率測量方法得到的基波功率、諧波功率、基波序功率、總無功功率、總有功功率，分別乘以單位時間間隔△t，分別得到基波電量、諧波電量、基波序電量、總無功電量、總有功電量。全文摘要本發明公開了一種基于頻域分析和序分量分析的電功率及電量測量方法，涉及電功率和電量測量
技術領域：
。首先是對同一路電壓、電流進行信號處理形成模擬信號，將處理后的電壓電流信號經過抗混疊濾波形成采樣信號；將采樣信號進行模數轉換形成數字信號；由處理器對利用離散傅立葉變換計算方法對模數轉換的數字信號進行計算，再處理器對利用序分量分解方法對基波信號進行正序、負序、零序分解計算，將DFT和序分量分解后的數字信號進行綜合計算形成如下參數諧波有功功率、正序有功功率、負序有功功率、零序有功功率、總有功功率及電量。本發明測量精度高，為電力用戶和供電公司全面準確的測量電力負荷的用電功率提供了一個行之有效的方法。文檔編號G01R23/16GK101788604SQ20101003339公開日2010年7月28日申請日期2010年1月19日優先權日2010年1月19日發明者段曉波,胡文平申請人:河北省電力研究院
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