专利名称：指定频率的电功率计量方法
技术领域：
本发明属于电功率计量技术领域，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指定频率交流成分的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数，目前通常采用被测电压与电流之积在指定时间长度内进行积分运算的电功率计量方法，例如基于傅里叶变换的方法。采用这类方法计量电功率，只有在积分时间长度与被测信号的每个交流成分的周期之比都是正整数的条件下，才能实现精确计量，难以同时准确获得被测设备与电路的直流功率及各频点交流成分的功率参数。
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电功率计量方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种指定频率的电功率计量方法，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，得到同一个时刻的电压采样数据和电流采样数据；设定交流分量个数N的值，设定各个交流分量的频率数值为依次递增且均不大于2 π/T的正数ωι、ω2、…、ωΝ，先计算增量数值，通过迭代直接获得直流电压U(l，直流电流iQ以及交流电压UpU2'…、Un,正交电压S1、M2 -V…、‘，交流电流；^、；^、…、；^和正交电流〖、ξ、...、I，然后计算直流功率Po以及交流成分的有功功率P1、P2、…、Pn，无功功率1、％、…、qN，视在功率Sp s2、…、sN和功率因数Cp c2、…、cN。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]，按下述第一处理方案和第二处理方案中的一种执行，连续的两组采样数据分别执行不同的处理方案；其中正数μ不大于2 π/t ；第一处理方案依次包括以下步骤SlOl :先利用式(I)获得直流电压增量％[2]、直流电流增量g(l[2]，再令下标η分别取值为1，2，…，N，循环执行式(2)，获得交流电压增量hn[2]、正交电压增量& P]、交流电流增量gn[2]和正交电流增量# [2];
权利要求
1.一种指定频率的电功率计量方法，其特征在于，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，得到同一个时刻的电压采样数据和电流采样数据；设定交流分量个数N的值，设定各个交流分量的频率数值为依次递增且均不大于2 π /T的正数ω1、ω2、…、ωΝ，先计算增量数值，通过迭代直接获得直流电压U(l，直流电流L以及交流电压Ul、U2、…、uN,正交电压δ,、〃',、…、，交流电流Li2、…、iN和正交电流IJ、I1.、…、In ,然后计算直流功率Po以及交流成分的有功功率PpP2、…、Pn，无功功率L…、qN，视在功率SpS2'…、Sn和功率因数Cp C2、…、CN。
2.根据权利要求1所述的指定频率的电功率计量方法，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]，按下述第一处理方案和第二处理方案中的一种执行，连续的两组采样数据分别执行不同的处理方案；其中正数μ不大于2 π /T ; 第一处理方案依次包括以下步骤 5101:先利用式(I)获得直流电压增量％[2]、直流电流增量g(l[2]，再令下标η分别取值为1，2，…，N，循环执行式(2)，获得交流电压增量hn[2]、正交电压增量& P]、交流电流增量gn[2]和正交电流增量I [2];
3.根据权利要求2所述的指定频率的电功率计量方法，其特征在于，具体包括以下步骤 51:设定参数Τ、Ν、ω,、ω2、…、ωΝ、μ的值,设定直流电压uQ,交流电压屮為、…、uN，正交电压兩、H2、…、〃、直流电流iQ、交流电流Li2、…、iN和正交电流Z1、i2、…、iN的初值； 52:设定标志字的初值为执行第一处理方案；设定直流电压增量hjl]，直流电流增量gQ[l]，交流电压增量hjlhhjl]、…、hN[l]，正交电压增量A~,[l]、/;2[1]、…、&[1]，交流电流增量gjlhgjl]、…、gN[l]和正交电流增量备[I]、#2[1]、…、&[I]的初值； 53:针对电压采样数据u[s]和电流采样数据i [s]，依据标志字的值执行第一处理方案或者第二处理方案，然后修改标志字的值为执行另外一种处理方案； 54:返回步骤S3循环执行，直至迭代完成。
4.根据权利要求3所述的指定频率的电功率计量方法，其特征在于，将步骤S2替换为设定标志字的初值为执行第二处理方案；设定直流电压增量hjl]、&[2]、&[3]，直流电流增量 gQ[l]、gQ[2]、gQ[3]，交流电压增量 h^l] Λ [2] Λ [3]、h2[l]、h2[2]、h2[3]、…、hN[l]、hN[2]、hN[3]，正交电压增量長[1]、哪羽、h2[lb 4[2]、A2 [3], ···、Ajv [I],K [2]、hN [3]，交流电流增量 gjl]、gj〗]、gil^]、g2[l]、g2[2]、g2[3]、…、gN[i]、gN[2]、gN[3]和正交电流增量 #,[1]、#,P]、I, [3]> #2[1]、g2 [2] ^#2[3]> …、、m、.匕「21、&[3]的初值。
全文摘要
本发明公开了一种指定频率的电功率计量方法，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，得到同一个时刻的电压采样数据和电流采样数据；设定交流分量个数N的值，设定各个交流分量的频率数值为依次递增且均不大于2π/T的正数ω1、ω2、…、ωN，先计算增量数值，通过迭代直接获得直流电压u0，直流电流i0以及交流电压u1、u2、…、uN，正交电压交流电流i1、i2、…、iN和正交电流然后计算直流功率p0以及交流成分的有功功率p1、p2、…、pN，无功功率q1、q2、…、qN，视在功率s1、s2、…、sN和功率因数c1、c2、…、cN。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G01R21/06GK103018546SQ20121050432
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, 冯小英, 杜少武 申请人:合肥工业大学