一种智能电能表谐波监测计量方法技术

本发明专利技术一种智能电能表谐波监测计量方法,涉及智能电能表的谐波监测和谐波计量技术领域。本发明专利技术的目的是完成每周波连续的谐波计算，确保谐波监测和计量的实时性和准确性。本发明专利技术对每周波采取128点采样，能够提高FFT(快速傅里叶变换)的计算精度，从而提高谐波功率的计算精度；此外，每周波计算一次谐波功率，并将每周波按照谐波功率累积谐波电能，相较于之前的一秒或者数秒累积一次谐波电能，该方法的谐波电能累积的实时性更好，从而提高了谐波的计量精度。本发明专利技术提高电网的电能质量和运行效率，提质增效，降低线损。降低线损。降低线损。

【技术实现步骤摘要】
一种智能电能表谐波监测计量方法


[0001]本专利技术涉及智能电能表的谐波监测和谐波计量
，具体而言是一种应用于智能电能表的谐波监测和计量方法。

技术介绍

[0002]电力谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。近年来，电力电子装置的应用日益广泛，也使得电力电子装置成为最大的谐波源。当电网的谐波污染程度小于国家标准的规定时，通常不会对系统造成影响。随着污染程度的增加，谐波的影响就逐渐显现出来。在谐波严重超标的情况下，如果不进行谐波治理，往往会产生很严重的后果。
[0003]随着智能电网的高速发展和技术的进步，电网公司对于谐波监测和计量提出了更高要求，在电网提质增效，进一步降低线损的大背景下，通过技术手段监控、分析和研究低压配电线路的谐波和电能质量，从而为有效治理线损、谐波治理、无功补偿等手段提供重要依据。在低压配网泛在物联和全网感知的趋势下，可对低压电网运行数据、用电设备状态、线路状态等进行数据采集和融合。电力系统谐波作为低压电网运行质量的重要评价指标，对电网运行的谐波参数进行监控，对谐波进行高精度计量，提高电能表的计量精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种智能电能表谐波监测计量方法，完成每周波连续的谐波计算，确保谐波监测和计量的实时性和准确性。
[0005]这种智能电能表谐波监测计量方法，具体包括以下步骤：
[0006]S1、电能表采集每周波20ms的三相电压和三相电流的有效值，通过DMA(直接存储器访问)中断，将三相电压和三相电流的有效值数据读取到计量芯片缓存中，按照六个通道抽取，每个通道抽取128个点的整型数据，并置位数据抽取完成标志位；
[0007]S2、电能表将上述读取到计量芯片缓存中的三相电压和三相电流的有效值转换为单精度浮点型数据；
[0008]S3、将步骤S2得到的单精度浮点型数据按照六个通道进行谐波的快速傅里叶变换；
[0009]S4、根据前述完成的谐波快速傅里叶变换，进行2-41各次谐波电压含有率HRU
h
、电流含有率HRI
h
、谐波相角Φ的计算；
[0010]S5、根据2-41各次谐波电压含有率HRU
h
和电流含有率HRI
h
，计算电压电流谐波总畸变率THD、电压波峰系数CF、电流K系数；
[0011]S6、根据2-41各次谐波电压含有率HRU
h
、电流含有率HRI
h
和谐波相角Φ，同时读取计量芯片EMU的基波电压U1和基波电流I1，计算出各次谐波电压含量U
h
、电流含量I
h
和总谐波有功功率THP；
[0012]S7、将所得总谐波有功功率THP写入计量芯片EMU的谐波有功功率寄存器，实现谐
波正反向有功电能量的累加和脉冲输出，实现谐波的高精度计量。
[0013]本专利技术对每周波采取128点采样，能够提高FFT(快速傅里叶变换)的计算精度，从而提高谐波功率的计算精度；此外，每周波计算一次谐波功率，并将每周波按照谐波功率累积谐波电能，相较于之前的一秒或者数秒累积一次谐波电能，该方法的谐波电能累积的实时性更好，从而提高了谐波的计量精度。
[0014]优选的，按照六个通道进行谐波的快速傅里叶变换，具体为：
[0015]S301、将步骤S2得到的单精度浮点型数据进行批量按位倒序运算；
[0016]S302、采用公式进行128点的蝶形快速傅里叶变换运算，得出蝶形快速傅里叶变换后的实部和虚部输出数据；式中，X1(k)和X2(k)为输入的电压或电流有效值数据(步骤S301经批量按位倒序运算后得到的单精度浮点型数据)，为输入参数，X1′
(k)为蝶形计算输出的实部数据(单精度浮点型)，X2′
(k)为蝶形计算输出的虚部数据(单精度浮点型)；N为傅里叶变换点数，即为采样点数，N＝128；k为蝶形傅里叶变换遍历计算的变量，取值范围为0，1，2，....N/2-1(N＝128时，k取值为0，1，2....63)；
[0017]S303、将步骤S302得到的单精度浮点型实部数据和虚部数据转换为整型数据；
[0018]S304、采用公式进行1-41次谐波的均方根计算得到1-41各次谐波幅值CRD_AMP，采用公式计算虚部数据和实部数据的反正切值CRD
PHASE
，式中X0为步骤S303得到的整型虚部数据，Y0为步骤S303得到的整型实部数据，P为采样参数(采样点数为128点时，P＝16)。
[0019]优选的，根据前述完成的谐波快速傅里叶变换，进行2-41各次谐波电压含有率HRU
h
、电流含有率HRI
h
、谐波相角Φ的计算，具体为：
[0020]S401、获取步骤S304得到的1-41各次谐波幅值CRD_AMP和1-41各次反正切值CRD
PHASE
；
[0021]S402、根据2-41各次谐波幅值(谐波均方根的幅值)与1次谐波幅值(谐波的均方根幅值)比值，计算得到2-41各次谐波电压含有率HRU
h
和电流含有率HRI
h
；根据反正切值CRD
PHASE
，利用反正切值查表法实现谐波相角Φ计算。
[0022]优选的，采用公式计算电压电流谐波总畸变率，式中U
h
为各次谐波电压含量，U1为基波电压，h为谐波次数，N取值为41，THD为电压电流谐波总畸变率。
[0023]优选的，采用公式计算电压波峰系数，式中U
h
为各次谐波电压含量，U1为基波电压，h为谐波次数，N取值为41，CF为电压波峰系数。
[0024]优选的，采用公式K＝∑(hI
h
/I1)2计算电流K系数，式中I
h
为各次谐波电流含量，I1为基波电流，h为谐波次数。
[0025]优选的，所述根据2-41各次谐波电压含有率HRU
h
、电流含有率HRI
h
和谐波相角Φ，同时读取计量芯片EMU的基波电压U1和基波电流I1，计算出各次谐波电压含量U
h
、电流含量I
h
和总谐波有功功率THP，具体为：
[0026]根据步骤S402得到的2-41各次谐波电压含有率HRU
h
、电流含有率HRI
h
和谐波相角Φ，同时读取计量芯片EMU的基波电压U1和基波电流I1，采用公式U
h
＝U1*HRU
h
计算得出各次谐波电压含量U
h
；采用公式I
h
＝I1*HRI
h
计算电流含量I
h
；采用公式计算总谐波有功功率THP。
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能电能表谐波监测计量方法，其特征在于包括以下步骤：S1、电能表采集每周波20ms的三相电压和三相电流的有效值，通过DMA中断，将三相电压和三相电流的有效值数据读取到计量芯片缓存中，按照六个通道抽取，每个通道抽取128个点的整型数据，并置位数据抽取完成标志位；S2、电能表将上述读取到计量芯片缓存中的三相电压和三相电流的有效值转换为单精度浮点型数据；S3、将步骤S2得到的单精度浮点型数据按照六个通道进行谐波的快速傅里叶变换；S4、根据前述完成的谐波快速傅里叶变换，进行2-41各次谐波电压含有率HRU
h
、电流含有率HRI
h
、谐波相角Φ的计算；S5、根据2-41各次谐波电压含有率HRU
h
和电流含有率HRI
h
，计算电压电流谐波总畸变率THD、电压波峰系数CF、电流K系数；S6、根据2-41各次谐波电压含有率HRU
h
、电流含有率HRI
h
和谐波相角Φ，同时读取计量芯片EMU的基波电压U1和基波电流I1，计算出各次谐波电压含量U
h
、电流含量I
h
和总谐波有功功率THP；S7、将所得总谐波有功功率THP写入计量芯片EMU的谐波有功功率寄存器，实现谐波正反向有功电能量的累加和脉冲输出，实现谐波监测计量。2.根据权利要求1所述的智能电能表谐波监测计量方法，其特征在于，将步骤S2得到的单精度浮点型数据按照六个通道进行谐波的快速傅里叶变换，具体为：S301、将步骤S2得到的单精度浮点型数据进行批量按位倒序运算；S302、采用公式进行128点的蝶形快速傅里叶变换运算，得出蝶形快速傅里叶变换后的实部数据和虚部数据；式中，X1(k)和X2(k)为输入的电压或电流有效值数据，为输入参数，X1′
(k)为蝶形计算输出的实部数据，X2′
(k)为蝶形计算输出的虚部数据；S303、将步骤S302得到的单精度浮点型实部数据和虚部数据转换为整型数据；S304、采用公式进行1-41次谐波的均方根计算得到1-41各次谐波幅值CRD_AMP，采用公式计算虚部数据和实部数据的反正切值CRD
PHASE
，式中X0为...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗富文，李双全，陈庆雄，朱程鹏，王保同，刘孙斌，
申请(专利权)人：宁波恒力达科技有限公司南京海兴电网技术有限公司，
类型：发明
国别省市：