一种分布式新能源并网的基波和谐波电能双向计量方法技术

本发明专利技术公开了一种分布式新能源并网的基波和谐波电能双向计量方法，本发明专利技术包括按照指定的采样频率采集获得电压序列、电流序列；分别对电压序列、电流序列进行采样加窗和离散傅立叶变换，转换得到电压、电流的频域复数值；对原始的电压序列、电流序列以及采样加窗后所得的电压序列、电流序列分别进行离散积分获得初始电能恢复系数并进行修正；利用分组的方式对基波电能、谐波电能进行电能计量；以电能计量结果的正负判定其对应的电能传输方向，并归纳到对应的电能传输方向，得到对应电能传输方向的电能计量结果。本发明专利技术能够实现分布式新能源并网的基电能双向计量，具有计量精确度高、计算简单方便、实时性强的优点。实时性强的优点。实时性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式新能源并网的基波和谐波电能双向计量方法


[0001]本专利技术涉及分布式新能源并网计量技术，具体涉及一种分布式新能源并网的基波和谐波电能双向计量方法。

技术介绍

[0002]分布式新能源(例如光伏电站等)由于发出的电有富余时，输送给电网的电能需要准确计量；在光伏发电不能满足用户需求时使用电网的电能也需要准确计量，因此需要进行电能双向计量。现有的电能双向计量方式大部分采用多点计量，使用不方便，已有的单点计量方式，一部分是采用电子式，通过模拟多路分离器实现对模拟信号的控制，再采用集成电路完成有功双向计量，其精度不高，且不易实现功能扩展，另一部分虽采用数字式测量，但其普遍采用的算法是FFT，且对于非同步采样的栅栏效应和频谱泄露，主要是通过加窗频域插值法来消除误差获得较准确参数后，再去通过所获得的相位角来判断功率方向，来实现双向计量，此方法需要巨大的计算量，且占用绝大部分的处理器资源，对实时性产生很大的影响，本专利技术采用加Hamming窗FFT获得其频域内的信号并降低了部分由于电网频率波动造成的非同步样带来的栅栏效应和频谱泄露影响，同时引入电能恢复系数来使加窗变换前后总电能相等，且并用变换后信号自带相角信息的复数形式，采用分组的形式计量来获得带有传输方向信息的各次有功电能，并对传输方向不同的电能分别计量，同时对第二次时间窗得到的电能恢复系数与上一次的电能恢复系数进行对比，在不超过误差系数的情况下，默认信号未发生突变，根据所获得的基波电能和谐波电能与总电能的占比关系，在线对电能恢复系数进行修正后进行电能计量，在没有降低准确度的情况下，大大降低了计算量且具有较高的实用性。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种分布式新能源并网的基波和谐波电能双向计量方法，本专利技术能够实现分布式新能源并网的基电能双向计量，具有计量精确度高、计算简单方便、实时性强的优点。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种分布式新能源并网的基波和谐波电能双向计量方法，包括：
[0006]1)按照指定的采样频率采集电压信号和电流信号获得电压序列、电流序列；
[0007]2)分别对电压序列、电流序列进行采样加窗，对采样加窗后所得的电压序列、电流序列的离散傅立叶变换，并分别转换得到电压的频域复数值和电流的频域复数值；对原始的电压序列、电流序列以及采样加窗后所得的电压序列、电流序列分别进行离散积分获得当前的总电能恢复系数c
w
，若当前的总电能恢复系数c
w
、上一次的总电能恢复系数c
w
′
之差的绝对值小于预设阈值ε，则分别对基波的电能恢复系数c1和谐波的电能恢复系数c
H
进行修正，否则将当前的总电能恢复系数c
w
分别作为基波的电能恢复系数c1和谐波的电能恢复系数c
H
；
[0008]3)利用分组的方式基于基波的电能恢复系数c1和谐波的电能恢复系数c
H
对基波电能、谐波电能进行电能计量；
[0009]4)根据四象限功率理论，以电能计量结果的正负判定其对应的电能传输方向，并归纳到对应的电能传输方向，从而得到对应电能传输方向的电能计量结果。
[0010]可选地，步骤2)中分别对电压序列、电流序列进行采样加窗的函数表达式如下式所示：
[0011]u
w
(n)＝u(n)
·
w(n)
[0012]i
w
(n)＝i(n)
·
w(n)
[0013]上式中，u
w
(n)为采样加窗后所得的电压序列，u(n)为采样得到的电压序列，w(n)为对应窗函数的序列，i
w
(n)为采样加窗后所得的电流序列，i(n)为采样得到的电流序列。
[0014]可选地，对应窗函数的序列w(n)的函数表达式如下式所示：
[0015]w(n)＝0.54
‑
0.46cos(2πn/N)
[0016]上式中，n为采样数据点的序号，n＝0,1,2,
……
,N
‑
1，N为采样数据点的数量。
[0017]可选地，步骤2)中对采样加窗后所得的电压序列、电流序列的离散傅立叶变换的函数表达式如下式所示：
[0018][0019][0020]上式中，U
w
(k)为采样加窗后的电压序列的离散傅立叶变换结果，I
w
(k)为采样加窗后的电流序列的离散傅立叶变换结果，k为频谱线的序号，i
w
(n)为采样加窗后所得的电压序列，u
w
(n)为采样加窗后所得的电压序列，n为采样数据点的序号，n＝0,1,2,
……
,N
‑
1，N为采样数据点的数量。
[0021]可选地，步骤2)中当前的总电能恢复系数c
w
的计算函数表达式如下式所示：
[0022][0023]上式中，N为采样数据点的数量，u(n)为采样得到的电压序列，i(n)为采样得到的电压序列，t
s
为采样的时间间隔。
[0024]可选地，步骤2)中分别对基波的电能恢复系数c1和谐波的电能恢复系数c
H
进行修正的计算函数表达式如下式所示：
[0025][0026][0027]上式中，c1为基波电能恢复系数，c
H
为谐波电能恢复系数，W1为基波实际电能，W为实际总的电能，W
H
为谐波实际总电能，c
w
为当前的总电能恢复系数。
[0028]可选地，步骤3)中基波电能、谐波电能的计算函数表达式如下式所示：
[0029][0030][0031]上式中，W1为基波电能，c1为基波电能恢复系数，t0为采样的起始时间，t为采样的截止时间，N为采样数据点的数量，λ为标准基波50Hz在加窗信号傅里叶变换去直流分量后频谱中的序号，λ＝50N/f
s
，f
s
为采样频率，U
wr
(λ+m)和U
wi
(λ+m)分别为电压的频域复数值在λ+m谱线处的实部与虚部，I
wr
(λ+m)和I
wi
(λ+m)分别为电流的频域复数值在λ+m谱线处的实部与虚部，m为主频谱的左右次频谱线变量；W
h
为第h次的谐波电能，c
H
为谐波电能恢复系数，U
wr
(λh+m)和U
wi
(λh+m)分别为电压的频域复数值在λh+m谱线处的实部与虚部，I
wr
(λh+m)和I
wi
(λh+m)分别为电流的频域复数值在λh+m谱线处的实部与虚部。
[0032]可选地，步骤1)中指定的采样频率为10.24k本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式新能源并网的基波和谐波电能双向计量方法，其特征在于，包括：1)按照指定的采样频率采集电压信号和电流信号获得电压序列、电流序列；2)分别对电压序列、电流序列进行采样加窗，对采样加窗后所得的电压序列、电流序列的离散傅立叶变换，并分别转换得到电压的频域复数值和电流的频域复数值；对原始的电压序列、电流序列以及采样加窗后所得的电压序列、电流序列分别进行离散积分获得当前的总电能恢复系数c
w
，若当前的总电能恢复系数c
w
、上一次的总电能恢复系数c
w
′
之差的绝对值小于预设阈值ε，则分别对基波的电能恢复系数c1和谐波的电能恢复系数c
H
进行修正，否则将当前的总电能恢复系数c
w
分别作为基波的电能恢复系数c1和谐波的电能恢复系数c
H
；3)利用分组的方式基于基波的电能恢复系数c1和谐波的电能恢复系数c
H
对基波电能、谐波电能进行电能计量；4)根据四象限功率理论以电能计量结果的正负判定其对应的电能传输方向，并归纳到对应的电能传输方向，从而得到对应电能传输方向的电能计量结果。2.根据权利要求1所述的分布式新能源并网的基波和谐波电能双向计量方法，其特征在于，步骤2)中分别对电压序列、电流序列进行采样加窗的函数表达式如下式所示：u
w
(n)＝u(n)
·
w(n)i
w
(n)＝i(n)
·
w(n)上式中，u
w
(n)为采样加窗后所得的电压序列，u(n)为采样得到的电压序列，w(n)为对应窗函数的序列，i
w
(n)为采样加窗后所得的电流序列，i(n)为采样得到的电流序列。3.根据权利要求2所述的分布式新能源并网的基波和谐波电能双向计量方法，其特征在于，对应窗函数的序列w(n)的函数表达式如下式所示：w(n)＝0.54
‑
0.46cos(2πn/N)上式中，n为采样数据点的序号，n＝0,1,2,
……
,N
‑
1，N为采样数据点的数量。4.根据权利要求1所述的分布式新能源并网的基波和谐波电能双向计量方法，其特征在于，步骤2)中对采样加窗后所得的电压序列、电流序列的离散傅立叶变换的函数表达式如下式所示：如下式所示：上式中，U
w
(k)为采样加窗后的电压序列的离散傅立叶变换结果，I
w
(k)为采样加窗后的电流序列的离散傅立叶变换结果，k为频谱线的序号，i
w
(n)为采样加窗后所得的电压序列，u
w
(n)为采样加窗后所得的电压序列，n为采样数据点的序号，n＝0,1,2,
……
,N
‑
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，沈明保，蔡瑞林，曾亮柏，孙梅迪，司羽飞，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：