专利名称：主从式交直流功率计量方法
技术领域：
本发明涉及交直流功率计量技术领域，具体涉及一种用于计量直流成分的功率以及多个指定频率的交流成分的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数的方法。
背景技术：
在工程中，经常需要计量电子电气设备与电路的直流功率以及各个频率未知的交流成分的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数，为此，现有技术中提出了几种交直流功率计量方法，虽获得较好效果，但还存在一些不足，例如采用单处理器的功率计量方法，受处理器运算速度限制，数据处理时间和采样周 期长，交流分量个数受限，实时计量性能难以提高；基于电压电流乘积和傅里叶变换的功率计量方法，难以同时准确获得不同频率交流分量的功率参数和直流功率；基于微分方程形式的针对连续时间信号的功率计量方法，不能直接应用于计算机系统中；采用无限冲激响应(IIR)算法的功率计量方法，每次迭代的运行时间可能不相等，难以确定定时采样周期的数值。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够直接应用于计算机系统中、软件编程实现简单、并具有较高的精度和较快的收敛速度的交直流功率计量方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种主从式交直流功率计量方法，采用一个主处理器与N个从处理器执行；其中，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测电压和被测电流进行同时采样与量化，得到同一个时刻的电压采样数据和电流采样数据，并利用迭代方法计算直流功率Po ;在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定NXK个频率的数值为依次递增且均不大于2 /T的正数ω12、…ωικ、ω21、…、ωΝΚ，利用迭代方法获得NXK个有功功率 Pll、Pl2、…、PlK、P21、…、Pm，N X K 个无功功率 qn、Q12、*** > QlK' .··、％!(，NXK 个视在功率 S11' S12> …、s1K> S2J> …、Snk 和 NXK 个功率因数 Cu、C12> …、c1K、C2^> …、cNK。作为优选，针对每组电压采样数据u[s]和电流采样数据i [s]，均从下述第一处理方案和第二处理方案中选择一种执行，连续两组采样数据分别执行不同的处理方案；其中O < μ <2 Ji/T,从处理器序号η依次取值1，2，…，N ;第一处理方案依次包括以下步骤SlOl :主处理器利用式(I)获得直流电压增量hQ[2]和直流电流增量gQ[2]的值，并把&[2]和g(l[2]的值发送到全部从处理器；
/%[2] = //-(制-( 0 +Γ 侧r⑴
g0[2] = /1-| i{s ] - (/0 + Γ - go[l]) -'Υβη [I] I
第η个从处理器获得直流电压增量Iitl [2]和直流电流增量g(l[2]的值，令k分别取值为1，2，···，Κ，循环执行式(2)，依次获得交流电压增量hnk[2]、正交电压增量^2]、交流电流增量gnk[2]和正交电流增量f t[2]，然后按式(3)计算中间变量dn[2] bn[2]的值；
权利要求
1.一种主从式交直流功率计量方法，其特征在于，采用一个主处理器与N个从处理器执行；其中，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测电压和被测电流进行同时采样与量化，得到同一个时刻的电压采样数据和电流采样数据，并利用迭代方法计算直流功率Ptl ;在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定NXK个频率的数值为依次递增且均不大于2 /T的正数《12、吣《11 、《21、…、Wffi，利用迭代方法获得NXK个有功功率pn、p12、…、p1K、P21、…、Pm，NXK 个无功功率 Qi1、Qi2、…、QiK、q21、…、％k，NXK 个视在功率 si1、si2、…、SlK、S21、…、Snk 和 N X K 个功率因数 C11、c12、…、C1K、C21、…、CnkO
2.根据权利要求1所述的主从式交直流功率计量方法，其特征在于，针对每组电压采样数据u[s]和电流采样数据i [s]，均从下述第一处理方案和第二处理方案中选择一种执行，连续两组采样数据分别执行不同的处理方案；其中0 < y〈2 /T，从处理器序号n依次取值1,2,…，N; 第一处理方案依次包括以下步骤 SlOl :主处理器利用式⑴获得直流电压增量Iitl[2]和直流电流增量g(l[2]的值，并把h0 [2]和g(l[2]的值发送到全部从处理器；
3.根据权利要求2所述的主从式交直流功率计量方法，其特征在于，具体包括以下步骤 51:参数设定 主处理器设定采样周期T、正数y、从处理器个数N的值， 每个从处理器均设定采样周期T、正数Y和e、正整数K，第n个从处理器还设定依次递增的正数《nl、…、； 52:变量初始化 主处理器设定直流电压Utl、直流电流Itl、直流电压增量Iltl [ I ]、直流电流增量g(l [ I ]以及中间变量Cl1 [I]和匕[1]、d2[l]和132[1]、…、dN[l]和％[1]的初值，设定标志字初值为执行第一处理方案，依据采样周期T设置定时间隔并开始定时， 第n个从处理器设定交流电压Unl、Un2、…、Uhk,正交电压fi ,、Un、…AiK，交流电流inl、in2、…、i K，正交电流&1、、…、/,A，交流电压增量hnl[l]、hn2[l]、…、正交电压增量L[l]、a' 2[1]、…、m]，交流电流增量gnl[i]、gn2[i]、…、gnK[l]和正交电流增量[ I ]、12 [ I ]、…、‘ [I ]的初值；53:实时计量 在定时采样时刻，主处理器进行同步采样并获得电压采样数据u[s]和电流采样数据i[s]后，依据标志字的值，执行第一处理方案或者执行第二处理方案，获得直流功率Pc1的值，然后修改标志字的值为执行另一种处理方案， 从处理器在主处理器的控制下，对应地执行第一处理方案或者第二处理方案规定的操作，第n 个从处理器获得有功功率pnl、Pn2、…、PnK，无功功率qnl、qn2、…、Qni5，视在功率snl、Sn2 >…、Shk和功率因数Cnl、Cf…、Chk的值； 54:循环执行 当采样周期T定时时间到，返回步骤S3循环执行。
全文摘要
本发明公开了一种主从式交直流功率计量方法，采用一个主处理器与N个从处理器执行；其中，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测电压和被测电流进行同时采样与量化，得到同一个时刻的电压采样数据和电流采样数据，并利用迭代方法计算直流功率p0；在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定N×K个频率的数值为依次递增且均不大于2π/T的正数，利用迭代方法获得N×K个有功功率p11、p12、…、p1K、p21、…、pNK，N×K个无功功率q11、q12、…、q1K、q21、…、qNk，N×K个视在功率s11、s12、…、s1K、s21、…、sNK和N×K个功率因数c11、c12、…、c1K、c21、…、cNK。由于采用迭代方法计量电功率，能够直接应用于计算机系统中、并具有较高的精度和较快的收敛速度。
文档编号G01R22/06GK103018549SQ201210504730
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者储昭碧, 朱代祥, 冯小英 申请人:合肥工业大学