[发明专利]一种基于泰勒展开式的有功功率快速测量方法

说明书

技术领域

本发明属于电力参数测量技术领域，涉及一种基于泰勒展开式的有功功率快速测量方法。

背景技术

随着我国电力系统的飞速发展，电能质量获得了越来越多的关注，它关系着发电、输电和用电三方的切身利益。有功功率是电力系统运行、监视、控制、计量的重要参数。在电力系统中，非线性负荷的日益增多及电力电子装置的广泛应用，使电网中谐波情况变得愈加复杂，谐波的存在增加了电网有功功率准确测量的难度。当今我国大力发展智能电网，用电需求成倍增加，对有功功率测量又提出了更快更准的要求。目前的有功功率测量方法在实际运用中难以同时满足抗谐波干扰和测量精度速度的需求，这就促使研究人员对快速有功功率测量进行深入、全面的研究，探索新的有功功率测量方法，以满足电功率测量准确性和实时性的要求。

本发明提出的方法，克服了传统方法难以同时满足有功功率测量抗谐波干扰和计算精度速度要求的缺点。采用一阶泰勒展开、最小二乘法和加窗法建立矩阵计算模型并计算电压电流相量，可快速测量电压和电流基波相量，减少谐波成分对基波有功功率测量的干扰，且精度高、计算简单，为电力系统有功功率快速测量提供了一条有效的途径。

发明内容

本发明提供了一种基于泰勒展开式的有功功率快速测量方法，克服了传统有功功率测量方法易受谐波干扰，难以同时满足测量精度和计算速度要求的缺点。基于一阶泰勒展开的计算模型构建方法可快速测量电压和电流基波相量，减少谐波成分对基波有功功率测量的干扰；使用加窗法和最小二乘法可在满足精度的情况下加速计算过程。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：第一，对电网连续电压和电流信号进行离散采样，获得电压电流信号的N点采样序列Y_u(n)、Y_i(n)；第二，利用窗函数构建加窗系数矩阵W，并应用W处理离散采样序列Y_u(n)、Y_i(n)，获得加窗信号矩阵Y_wu＝WY_u、Y_wi＝WY_i；第三，利用泰勒公式和最小二乘法构建电压电流信号系数矩阵T；第四，根据系数矩阵T与加窗后的信号矩阵Y_wu、Y_wi，计算基于一阶泰勒展开的电压或电流计算结果矩阵g，计算公式为：g＝2(T^HW^HWT)^-1T^HW^HY；第五，根据电压和电流计算结果矩阵g，计算电压电流的基波幅值和相位，得到电压电流基波相量最后得到有功功率结果P。

本发明的技术方案如下：

一种基于泰勒展开式的有功功率快速测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对时域连续电网电压信号y_u(t)和电流信号y_i(t)以采样频率f_s进行采样，根据采样定理f_s应大于电压和电流信号谐波最高频率的2倍，经过采样后得到电压、电流的N点离散采样序列Y_u(n)、Y_i(n)，n＝0，1，2，…，N-1，N为奇数；

步骤二：选择窗函数，构建加窗系数矩阵W，应用加窗系数矩阵W对电压、电流信号Y_u(n)、Y_i(n)进行加窗处理，得到处理后的加窗信号矩阵Y_wu＝WY_u、Y_wi＝WY_i，加窗系数矩阵W是由窗函数构成的对角矩阵，表达式为：