[发明专利]一种基于数字滤波的无功功率测量方法及其系统

摘要

本发明涉及一种基于数字滤波的无功功率测量方法及系统，属于电力参数测量技术领域。其特征在于：该方法首先将一对模拟电压和电流信号模数转换为一对数字电压和电流信号，然后数字电压和电流信号经过四个数字移相滤波器处理，获得一对移相电压信号和一对移相电流信号，再将四个移相电压和电流信号进行算术运算和直流滤波，测量出无功功率数据；本发明所述的系统的特征在于：该系统由模数转换器、数字移相滤波器、算术运算部分和直流滤波器组成。本发明实现了无功功率的数字化测量，同时降低了对数字移相滤波器的特性要求，简化了实现；而且，该方法应用于纯正弦或含少量谐波的电路时，中间信号纹波小，直流滤波的性能要求低，并且测量速度快。

主权项

1、一种基于数字滤波的无功功率测量方法，其特征在于该方法依次含有以下步骤：步骤1：对从电网上测得的用于测量无功功率的一对模拟电压信号u(t)和模拟电流信号i(t)，分别经过两路具有相同采样频率的模数转换通道进行模数变换，得到离散的数字电压信号u(n)和数字电流信号i(n)；所述采样频率至少大于被测量信号的最高M次谐波频率的两倍；步骤2：分别用数字移相滤波器(F1)和数字移相滤波器(F2)同时对步骤1得到的数字电压信号u(n)进行移相滤波，依次分别得到移相电压信号uy(n)和移相电压信号ux(n)；再用数字移相滤波器(F3)和数字移相滤波器(F4)同时对步骤1得到的数字电流信号i(n)进行移相滤波，依次分别得到移相电流信号iy(n)和移相电流信号ix(n)；其中，所述的数字移相滤波器(F1)的传递函数HF1(ejω)和数字移相滤波器(F3)的传递函数HF3(ejω)相等，数字移相滤波器(F2)的传递函数HF2(ejω)和数字移相滤波器(F4)的传递函数HF4(ejω)相等，而且，在包含基波和最高M次谐波的频带(ω1，ω2)内，所述各传递函数满足如下关系：$\left\{\begin{array}{cc}\left|H_{F1}\left(e^{\mathrm{j\omega }}\right)\right|=\left|H_{F3}\left(e^{\mathrm{j\omega }}\right)\right|=1& \\ {|H}_{F2}\left(e^{\mathrm{j\omega }}\right)|=|H_{F4}\left(e^{\mathrm{j\omega }}\right)|=1& ,\left({\omega }_1{<\omega <\omega }_2\right)\\ \frac{H_{F2}\left(e^{\mathrm{j\omega }}\right)}{H_{F1}\left(e^{\mathrm{j\omega }}\right)}=\frac{H_{F4}\left(e^{\mathrm{j\omega }}\right)}{H_{F3}\left(e^{\mathrm{j\omega }}\right)}=j& \end{array}\right.$ 同时，所述各传递函数特性的误差小于依据测量准确度要求所设定的阈值；步骤3：通过一个运算器按下式对步骤2得到的各个信号进行计算，求得中间信号q(n)； q(n)＝0.5×(uy(n)×ix(n)-ux(n)×iy(n))步骤4：用一个直流滤波器对步骤3得到的中间信号q(n)进行滤波，得到的直流成分Q(n)在数量上就等于需要测量的代表基波和2至M次谐波无功功率之和的总无功功率值。