[发明专利]无功功率测量方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种无功功率测量方法。

背景技术

目前，常用的无功测量方法主要有功率三角法、傅里叶变换法、Hilbert滤波器法、小波变换法和数字移相法等。但这些测量方法均没有同时在准确度、实时性上达到最佳，都存在一定的局限性，如功率三角法求出的无功功率不具有方向性，失去了无功功率象限信息；傅里叶变换和Hilbert滤波器法可得到较好的测量结果，但傅里叶变换法计算量大且存在频谱泄露和受频率分辨率限制的问题，被分析的信号必须是稳态的，Hilbert滤波器设计较困难，同时傅里叶变换和Hilbert滤波器法对硬件性能要求非常高，一般需要高性能数字信号处理器来实现；另外，小波变换和神经网络算法复杂，计算量大，耗时长，工程实用化很难；数字移相法测量无功实现简单、准确度好、实时性强，但在信号频率变化时会出现移相误差，虽可通过软件同步采样方法来减小误差，但以牺牲实时性为代价。

因数字移相法测量无功的方法简单、实时性强、测量精度较高，且实施成本低，目前大多数电能计量仪表采用的仍然是这种方法，即把电压移相四分之一信号周期后与电流点乘并累计，通过计算电压电流点乘的周期平均值即可求出无功功率。但传统数字移相法测量无功功率的准确度常被被测信号的频率变化和采样的同步率所影响，导致测量不够准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能提高无功功率测量的准确度和稳定性，并且容易实现、实施成本低的无功功率测量方法。

本发明提供的这种无功功率测量方法，包括如下步骤：

S1 采样输入的电压信号和电流信号，得到离散的电压采样值和电流采样值；

S2 获取电压信号的频率，并用得到的频率计算电压移相四分之一周期需要平移的采样点数和补偿的相位；

S3 根据S2中得到的平移采样点数进行整数移位，查找对应的电压历史采样值；并根据S2中得到的相位补偿值计算群延迟；

S4对S3中整数移位后得到的电压历史采样值进行牛顿插值，对电压整数移位进行相位补偿；

S5 利用S4中牛顿插值后得到的电压数据和S1中得到的电流采样值计算出无功功率。

所述的步骤S2中所述的计算平移的采样点数和补偿的相位，具体方法为：

M=[f_s/(4f_m)]

Δφ={f_s/(4f_m)-M}·(2πf_m/f_s)

式中，M为平移采样点数；f_s为信号采样频率；f_m为电压信号频率；Δφ为相位补偿值；[f_s/(4f_m)]表示对f_s/(4f_m)取整。

所述的步骤S3中所述进行整数移位为根据S2中的平移采样点数M进行整数移位，查找对应的电压历史采样值为查找当前电压采样值之前M和M+1点的电压历史采样值；

所述的步骤S3中所述计算群延迟，具体方法为：

D=△φ/(2πf_m/f_s)= {f_s/(4f_m)-M}

式中，D为群延迟；M为平移采样点数；f_s为信号采样频率；f_m为电压信号频率；Δφ为相位补偿值。

所述的步骤S4中所述对电压整数移位进行相位补偿，具体方法为：

u′(k)=u(k-M)-D·[u(k-M)- u(k-M-1)]