无相位差传感器的快速自适应电参量测量与计算方法与流程

本发明涉及一种无相位差传感器的快速自适应电参量测量与计算方法。

背景技术

交流电参量的测量与计算广泛的应用于国民经济的各个生产部门；是各种与电能有关的费用，效率，设备运行状况等的核心指标；简单，快速，精确，经济的获取交流电参量是技术追求的目标。

目前使用的交流电参量测量计算系统都需要电压，与电流的相位差捕获硬件，这样就增加了系统的成本；并且由于设备应用环境的变化其测量精度等技术指标都会发生改变。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种无相位差传感器的快速自适应电参量测量与计算方法，能够在在无电压，电流相位差捕获硬件设备的情况下，快速而精确计算出有功功率，无功功率。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种无相位差传感器的快速自适应电参量测量与计算方法，它包括：

由电阻r1,电感l1与可控开关s1够成的快速自适就电参量测量系统的标准负载，用于自动校正电参量测量系统的校正参数ap，aq，au，ai，并通过主控制器进行如下步骤进行计算：

1)对输入的模拟信号i1,u1进行采样，得到离散信号数据i(n),u(n)；

2)利用i(n),u(n)计算电流，电流信号中的直流分量id,电压信号直流分

量ud；

3)计算去直流后的交流电流量：i(n)＝i(n)-id；去除直流分量的交流电压量：u(n)＝u(n)-ud；

4)计算

有功功率：

无功功率：

5)计算

步骤1)中数字化交流信号每周期的采样点数应为4的整数倍。

所述的电流信号中的直流分量id,电压信号直流分量ud为周期采样信号的算术平均值。

所述的步骤3)采样数字化方法去除采样信号中的直流分量。

所述的步骤4)中无功功率为圆周移相位方法。

步骤5)采用去直绝对值法计算电压有效值和电流有效值。

本发明采用圆周移相法，在不需要测量交流系统电压与电流相位差硬件的情况下可精确的计算出有功功率、无功功率、等电参量；同时解决了交流系统电参量测量时系统随使用环境的变化，测量精度等技术指标变化的问题。

附图说明

图1是本发明快速自适应电参量测量一次侧电路图；

图2是本发明快速自适应电参量测量信号处理电结构图；

图3是本发明快速自适应电参量计算方法。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1所示，电阻r1,电感l1与可控开关s1够成了快速自适就电参量测量系统的标准负载，此标准负载用于自动校表；首次安装本系统，更换互感器，或使用环境变化后，用户可启动一次标准负载，用于自动校正电参量测量系统的校正参数，提高系统的测量精度；校正程序自动校正如附图3所示的调整参数ap，aq，au，ai；

依据现场用电要求的不同，选择安装好图1所示的电流互感器ta1,电压互感器tv1，标准负载控制开关s1,标准负载l1,r1；当电路系统参数变化时用户通过如图2所示的人机接口或通信接口控制图1中的开关s1闭合，自动校正参数ap，aq，au，ai。

如附图2所示为快速自适就电参量测量信号处理电路结构图，图中所示的信号流进入主控制器前后不需要硬件电压，电流相位处理电路。信号流进入主控制器后按附图3所示过程进行快速算法处理；如果出现故障，或违规用电器可通过图2中的“切断主回路控制”部分切断主回路，保护系统与用电安全。

如图3所示：快速自适应电参量计算步骤如下：

1)对输入的模拟信号i1,u1进行采样，得到离散信号数据i(n),u(n)；

2)利用i(n),u(n)计算电流，电流信号中的直流分量id,电压信号直流分

量ud；

3)计算去直流后的交流电流量：i(n)＝i(n)-id，去除直流分量的交流电压量：u(n)＝u(n)-ud；

4)计算

有功功率：

无功功率：

5)计算

附图3算法步骤1)要求数字化交流信号每周期的采样点数应为4的整数倍。

步骤2)中，电流信号直流分量id，电压信号直流分量ud，其值为周期采样信号的算术平均值。

在如图2所示的电路结构中，交流模拟信号的处理过程中不可避免的会叠加直流信号。

步骤3)为提高计算精度采用数字化方法去除采样信号中的直流分量。

步骤4)计算有功功率；无功功率采用圆周移相方法计算。

步骤5)采用去直绝对值法计算电压有效值和电流有效值。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。