[发明专利]基于正序分量计量的三相电量测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相电量测量方法，尤其涉及一种基于正序分量计量的三相电量测量方法。

背景技术

随着科学技术的发展，各种电力电子非线性和不对称负荷的投入使用，如钢铁企业现场的非线性负荷有：大型变频调速电机、重型整流子电机、以及容量较大的电感和电容的充放电过程，等等。由于这些负荷的非线性、不对称性和波动性的特点，导致电力系统产生了大量的谐波，造成电网电压波形的严重畸变，同时向电网注入了大量负序电流。它们不仅对供电系统造成污染，对电力设备构成危害，而且对电能的计量造成影响，使电能表等计量装置误差增大，不能准确、合理地计量电能。例如，在电气化铁路的供电线路中，常用的电度表在电气化铁路侧少计了电量，在其他普通用户侧多计了电量。谐波和负序问题不仅影响电力系统的安全、稳定、经济运行，而且还会影响电功率及电量的测量精度。

传统的电能计量表分为感应式电能表和电子式电能表。感应式电能表只适用于在工频附近很窄的频率变化范围内，要求电压、电流为正弦波条件下才能保证最佳的工作性能。

传统的电子式电能表一般由电测量机构和数据处理机构两部分组成。根据电测量机构的不同，电子式电能表又可分为机电脉冲式和电子式两大类。其中机电脉冲式电子电能表出现较早，仍沿用了感应式电能表的测量机构，数据处理机构则由电子电路和计算机控制实现，因而它只是一种电子线路与机电转换单元相结合的半电子式电能表。由于感应式测量机构的制约，机电脉冲式电子电能表难以降低功耗、提高测量精度。电子式电能表由于没有使用感应式测量机构，而采用乘法器对电压和电流进行相乘完成对电功率的测量，提高了测量精度、降低了功耗，还增强了过载能力，但传统的电子式电能表没有考虑在谐波和负序情况下的合理计量问题，造成在谐波和负序情况下，供电公司和用户计量结果有时偏大或偏小，所测得的结果不能体现出计量的合理性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于正序分量计量的三相电量测量方法，该测量方法通过采集三相线路的电压和电流信号，以及设定在一个采样周期内的电压电流信号数据点数，和设定功率及电量分析间隔时间，对采集信号运用快速离散傅立叶分析法和序分量分析法，得出基波序分量分析参数，从而合理计量供用电双方电能。

本发明是这样实现的：一种基于正序分量计量的三相电量测量方法，

首先，采用互感器对三相线路电压信号和电流信号进行采集，对三相线路电压信号(U_a、U_b、U_c)进行处理形成电压的低压模拟信号(U_a1、U_b1、U_c1)，对三相线路电流(I_a、I_b、I_c)进行处理形成电流的低压模拟信号()；

第二，将处理后的电压和电流的低压模拟信号经过抗混叠滤波形成信号(U_a2、U_b2、U_c2、)；

第三，再将第二步得到的信号转换成为数字信号(U_a(n)、U_b(n)、U_c(n)、)；

第四，运用离散傅立叶变换计算方法得到频域分量，再运用序分量分解方法得到基波电压电流的正序、负序、零序分量；

第五，将基波电压电流的序分量分解后的数字信号进行综合计算形成如下参数：基波正序有功功率、基波正序无功功率及相对应的基波正序有功电量和基波正序无功电量，最后用基波正序有功电量和基波正序无功电量计量线路的电量。

所述在第三步将模拟信号转换为数字信号中，在一个采样周期内检测采集电压电流信号数据点数从每周波64点至每周波256点，功率及电量分析间隔时间从0.02s至10s。

所述基波正序有功功率由下式得到：P⁺＝3×U⁺×I⁺cos(y⁺-θ⁺)，

所述基波正序无功功率由下式得到：Q⁺＝3×U⁺×I⁺sin(y⁺-θ⁺)，

式中：P⁺：基波正序有功功率；Q⁺：基波正序无功功率；

U⁺：基波电压正序分量；I⁺：基波电流正序分量；