[发明专利]基于卡尔曼滤波算法的电能表检定装置功率测量方法

说明书

本发明公开了一种基于卡尔曼滤波算法的电能表检定装置功率测量方法，其步骤是：对卡尔曼滤波器参数初始化；根据前一状态的协方差计算卡尔曼增益，结合前一状态的最优功率值预测当前时刻的功率值；引入残差变化率的概念，对Kalman进行抗扰动处理；计算下一状态初始协方差，并对相关数据更新，最后返回卡尔曼滤波最优值。本发明为传统卡尔曼滤波引入了残差变化率的概念，提高了高低压电能表检定装置的功率预测与滤波方法对工业现场抗干扰能力；卡尔曼滤波具有很好的平滑性，能准确实时测量功率值，并可进一步延伸用于对电压电流的测量。本发明将卡尔曼滤波引入到电能计量行业检定高低压电能表中，具有一定示范意义。

技术领域

本发明涉及一种功率测量方法，尤其是一种基于卡尔曼滤波算法的高低压电能表检定装置的功率测量方法。

背景技术

在电能表计量行业中，需要使用高低压检定装置对出厂的高压计量仪表以及低压计量仪表进行校准与检定，同时高低压检定装置还需要进行向一级标准进行溯源。

由于目前的功率算法是对ADC采样的16周波进行采样处理，存在320ms的时间延迟，系统算定的功率不能实时反映系统的实际功率值，因此在溯源以及检定电能表的时候必定存在一定的误差，精度低。另外，系统运行中难免存在扰动或者故障，这些都会导致Kalman算法发散，影响系统的检定或者溯源。

发明内容

本发明提出了一种基于卡尔曼滤波算法的电能表检定装置功率测量方法，其所要解决的技术问题是：（1）实现功率的精确实时测量；（2）提高高低压电能表检定装置系统在工业现场中的抗干扰能力。

本发明的技术方案如下：

一种基于卡尔曼滤波算法的电能表检定装置功率测量方法，利用卡尔曼滤波算法对检定装置测得的滞后功率值进行预测，得到最优功率值。

作为本发明的进一步改进，通过计算机装置实现以下步骤：

（1）初始化卡尔曼滤波参数；然后每次检定装置得到滞后功率值后执行步骤（2）至（5）；

（2）根据检定装置运行过程中前一次功率计算中得到的当前状态的初始协方差和预设的卡尔曼滤波参数计算当前卡尔曼增益；

（3）通过卡尔曼增益和上一次的最优功率值来预测当前时刻的最优功率值；

（4）根据当前状态协方差和当前卡尔曼增益计算下一状态的初始协方差；

（5）返回最优功率值，等待下一次得到滞后功率值后转至步骤（2）。

作为本发明的进一步改进，所述卡尔曼滤波参数包括过程激励噪声协方差Q和测量噪声协方差R；

所述步骤（2）中卡尔曼增益的计算方法为：

kalman_gain=COV_now/(COV_now+R)；

式中，kalman_gain为卡尔曼增益，COV_now为当前状态协方差；

COV_now的计算方法为：

COV_now=COV_init+Q；

式中，COV_init为当前状态的初始协方差。

作为本发明的进一步改进，在最优功率值的计算过程中引入残差变化值Jam：

P_now=P_last+kalman_gain*Jam；

式中，P_now为当前最优功率值，P_last为上一最优功率值；

残差变化值Jam的计算方法为：