[发明专利]定频采样下数字移相法测量无功功率的频率误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种定频采样下数字移相法测量无功功率的频率误差补偿方法，包括建立角差补偿参数表和比差补偿参数表；根据实际频率测量值计算数字移相对应的平移点数，以及需要补偿的角差和比差分别在补偿参数表中的索引值；根据索引值在参数表中获取补偿值，结合平移点数计算无功功率，从而完成无功功率的测量和补偿。本发明通过在常规数字移相法基础上增加角差和比差实时校正，即使在定频采样及频率变化下也能时刻保证数字移相达到精确90度，从而实现无功功率的高准确测量；该方法有效地解决了定频采样下常规数字移相法测量无功功率的频率影响量误差大的问题，其无功测量精度高，且不受频率波动的影响。

技术领域

本发明具体涉及一种定频采样下数字移相法测量无功功率的频率误差补偿方法。

背景技术

随着国家经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。

然而，电力系统中的无功含量与日渐增，由于无功电能在电网中流动会引起供电电压变化和输电线路损耗，电力管理部门对无功的关注程度日益提高。因此，无功功率已经成为电力系统电能质量测量设备或仪器重点监测的参数之一，在无功补偿场合更是不可或缺。电气测量技术发展至今，国内外学者对无功功率测量作了大量研究，提出了各种数字测量方法，有基于简单软件实现的数字移相法、微分法、积分法，以及基于复杂算法的傅里叶变换法、希尔伯特滤波器法等。

在上述无功功率测量方法中，数字移相法即采样点平移法是一种简单实用并且目前仍被广泛使用的方法。该方法的基本原理是先将电压或者电流采样序列平移周期采样点数的四分之一，然后累加平移后电压电流的乘积，最后计算该累加值的整周期均值得到无功功率，用表达式描述如下：

其中：Q为无功功率，N为一周期的采样点数，k为计算周期数，u(n)和i(n)分别为电压和电流的第n个采样点值，u(n-N/4)和i(n-N/4)分别为电压和电流的第n-N/4个采样点值。

由数字移相法原理可知，当N/4为整数即N/4不存在取整误差时，该方法理论上不存在误差，能够准确计算无功功率；当受时钟频率及ADC采样率所限使得N/4非整数，此时对N/4取整存在舍入误差，继而使计算结果存在较大误差，并且舍去的小数部分越大则误差越大。当电测系统采用定频采样时，即使参比频率下N/4为整数，但当实际频率存在波动并偏离理想的工频频率时，则N/4变为非整数，最终也会使得计算结果存在同样的误差。因此，采用定频采样及常规数字移相法测量无功功率的频率影响量误差较大，这限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种补偿效果好、实时性高的定频采样下数字移相法测量无功功率的频率误差补偿方法。

本发明提供的这种定频采样下数字移相法测量无功功率的频率误差补偿方法，包括如下步骤：

S1.建立数字移相法测量无功功率的频率误差补偿的角差补偿参数表和比差补偿参数表；

S2.根据实际频率测量值计算得到该频率下数字移相对应的平移点数，以及需要补偿的角差和比差分别在角差补偿参数表和比差补偿参数表的索引值；

S3.根据步骤S2计算得到的索引值在对应的参数表中获取所需要的角差和比差补偿值，并结合步骤S2计算得到的平移点数，计算无功功率，从而完成无功功率的测量和补偿。

步骤S1所述的建立角差补偿参数表和比差补偿参数表，具体为采用如下步骤建立角差补偿参数表和比差补偿参数表：

A.根据参比频率、采样率和所要求的误差补偿分辨率，按照如下公式计算角差补偿参数表和比差补偿参数表的大小：

M＝[2πf₁/(f_sδ)]