基于正序分量计量的三相电量测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于正序分量计量的三相电量测量方法，首先，采用互感器对三相线路电压信号和电流信号进行采集，对采集到的电压信号和电流信号进行处理形成电压和电流的低压模拟信号；第二，将低压模拟信号经过抗混叠滤波形成信号；第三，将第二步得到的信号转换成为数字信号；第四，运用离散傅立叶变换计算方法得到频域分量，再运用序分量分解方法得到基波电压电流的正序、负序、零序分量；第五，将基波电压电流的序分量分解后的数字信号进行综合计算形成如下参数：基波正序有功功率、基波正序无功功率及相对应的基波正序有功电量和基波正序无功电量，最后用基波正序有功电量和基波正序无功电量计量线路的电量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种三相电量测量方法，尤其涉及一种。
技术介绍
随着科学技术的发展，各种电力电子非线性和不对称负荷的投入使用，如钢铁企业现场的非线性负荷有大型变频调速电机、重型整流子电机、以及容量较大的电感和电容的充放电过程，等等。由于这些负荷的非线性、不对称性和波动性的特点，导致电力系统产生了大量的谐波，造成电网电压波形的严重畸变，同时向电网注入了大量负序电流。它们不仅对供电系统造成污染，对电力设备构成危害，而且对电能的计量造成影响，使电能表等计量装置误差增大，不能准确、合理地计量电能。例如，在电气化铁路的供电线路中，常用的电度表在电气化铁路侧少计了电量，在其他普通用户侧多计了电量。谐波和负序问题不仅影响电力系统的安全、稳定、经济运行，而且还会影响电功率及电量的测量精度。 传统的电能计量表分为感应式电能表和电子式电能表。感应式电能表只适用于在工频附近很窄的频率变化范围内，要求电压、电流为正弦波条件下才能保证最佳的工作性能。 传统的电子式电能表一般由电测量机构和数据处理机构两部分组成。根据电测量机构的不同，电子式电能表又可分为机电脉冲式和电子式两大类。其中机电脉冲式电子电能表出现较早，仍沿用了感应式电能表的测量机构，数据处理机构则由电子电路和计算机控制实现，因而它只是一种电子线路与机电转换单元相结合的半电子式电能表。由于感应式测量机构的制约，机电脉冲式电子电能表难以降低功耗、提高测量精度。电子式电能表由于没有使用感应式测量机构，而采用乘法器对电压和电流进行相乘完成对电功率的测量，提高了测量精度、降低了功耗，还增强了过载能力，但传统的电子式电能表没有考虑在谐波和负序情况下的合理计量问题，造成在谐波和负序情况下，供电公司和用户计量结果有时偏大或偏小，所测得的结果不能体现出计量的合理性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，该测量方法通过采集三相线路的电压和电流信号，以及设定在一个采样周期内的电压电流信号数据点数，和设定功率及电量分析间隔时间，对采集信号运用快速离散傅立叶分析法和序分量分析法，得出基波序分量分析参数，从而合理计量供用电双方电能。 本专利技术是这样实现的一种， 首先，采用互感器对三相线路电压信号和电流信号进行采集，对三相线路电压信号(Ua、Ub、Uc)进行处理形成电压的低压模拟信号(Ua1、Ub1、Uc1)，对三相线路电流(Ia、Ib、Ic)进行处理形成电流的低压模拟信号( )； 第二，将处理后的电压和电流的低压模拟信号经过抗混叠滤波形成信号(Ua2、Ub2、Uc2、 )； 第三，再将第二步得到的信号转换成为数字信号(Ua(n)、Ub(n)、Uc(n)、 )； 第四，运用离散傅立叶变换计算方法得到频域分量，再运用序分量分解方法得到基波电压电流的正序、负序、零序分量； 第五，将基波电压电流的序分量分解后的数字信号进行综合计算形成如下参数基波正序有功功率、基波正序无功功率及相对应的基波正序有功电量和基波正序无功电量，最后用基波正序有功电量和基波正序无功电量计量线路的电量。 所述在第三步将模拟信号转换为数字信号中，在一个采样周期内检测采集电压电流信号数据点数从每周波64点至每周波256点，功率及电量分析间隔时间从0.02s至10s。 所述基波正序有功功率由下式得到P+＝3×U+×I+cos(y+-θ+)， 所述基波正序无功功率由下式得到Q+＝3×U+×I+sin(y+-θ+)， 式中P+基波正序有功功率；Q+基波正序无功功率； U+基波电压正序分量；I+基波电流正序分量； y+基波电压正序分量相位角； θ+基波电流正序分量相位角。 所述基波正序有功电量由下式得到kWh＝∑P+×Δt， 所述基波正序无功电量由下式得到kvarh＝∑Q+×Δt， 式中kWh基波正序有功电量； kvarh基波正序无功电量； Δt功率及电量分析间隔时间。 所述基波正序功率因数由下式得到 式中cosα+基波正序功率因数； P+基波正序有功功率； Q+基波正序无功功率； S+基波视在功率； α+基波正序功率因数角。 本专利技术是对现有电子式电能表测量方法的改进，本专利技术通过采集三相线路的电压和电流信号，以及设定在一个采样周期内的电压电流信号数据点数，和设定功率及电量分析间隔时间，通过数字采样转换成为数字信号，对采样信号运用快速离散傅立叶分析法和序分量分析法，得出基波序分量分析参数，并用基波正序有功电量和基波正序无功电量计量三相线路的电量，从而能够在谐波和负序存在的电力系统中，合理计量供用电双方电能，体现出供用电双方电能计量的合理性。 本专利技术与现有技术相比有如下的积极效果 (1)本专利技术运用离散傅立叶和序分量分解方法，计算三相系统的正序有功功率和正序无功功率及对应的电量，能够合理地对谐波和负序下的电功率及电量进行测量，从而保证电功率及电量测量的准确性。 (2)本专利技术采用调理电路和高速A/D转换电路，保证了电功率及电量测量的高精度。 (3)本专利技术三相电量测量方法具有精度高、可靠性好，适用于同时对有电力负荷畸变率高和三相不对称条件下的三相工业和民用功率及电量的测量方法。 附图说明 图1为本专利技术测量原理图； 图2为本专利技术基于正序分量计量的三相电量测量装置示意图； 图3为电压信号处理电路图； 图4为电流信号处理电路图； 图5为抗混叠滤波电路图； 图6为本专利技术流程图。 图中1电阻分压器，2电压跟随器，3光电耦合线性隔离放大器，4霍尔传感器，5调零电路，6运算放大电路，7调零电路，8调增益电路，9滤波电路。 具体实施例方式 下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。 参见图1、图6，一种，首先，采用互感器对三相线路电压信号和电流信号进行采集，对三相线路电压信号(Ua、Ub、Uc)进行处理形成电压的低压模拟信号(Ua1、Ub1、Uc1)，对三相线路电流(Ia、Ib、Ic)进行处理形成电流的低压模拟信号( )； 第二，将处理后的电压和电流低压模拟信号经过抗混叠滤波形成信号(Ua2、Ub2、Uc2、 )； 第三，再将第二步得到的信号转换成为数字信号(Ua(n)、Ub(n)、Uc(n)、 )； 第四，运用离散傅立叶变换计算方法(简称DFT)得到频域分量，再运用序分量分解方法得到基波电压电流的正序、负序、零序分量； 第五，将基波电压电流的序分量分解后的数字信号进行综合计算形成如下参数基波正序有功功率、基波正序无功功率及相对应的基波正序有功电量和基波正序无功电量，最后用基波正序有功电量和基波正序无功电量计量线路的电量。 所述在第三步将模拟信号转换为数字信号中，在一个采样周期内检测采集电压电流信号数据点数从每周波64点至每周波256点；功率及电量分析间隔时间可选为从0.02s至10s。 其中第四步和第五步的电功率和电量的计算方法如下(在处理器内实现) (1)数字电压和电流信号的128点傅立叶展开式如下 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于正序分量计量的三相电量测量方法，其特征是：首先，采用互感器对三相线路电压信号和电流信号进行采集，对三相线路电压信号（Ｕ↓［ａ］、Ｕ↓［ｂ］、Ｕ↓［ｃ］）进行处理形成电压的低压模拟信号（Ｕ↓［ａ１］、Ｕ↓［ｂ１］、Ｕ↓［ｃ１］），对三相线路电流（Ｉ↓［ａ］、Ｉ↓［ｂ］、Ｉ↓［ｃ］）进行处理形成电流的低压模拟信号（Ｕ↓［Ｉ↓［ａ１］］、Ｕ↓［Ｉ↓［ｂ１］］、Ｕ↓［Ｉ↓［ｃ１］］）；第二，将处理后的电压和电流的低压模拟信号经过抗混叠滤波形成信号（Ｕ↓［ａ２］、Ｕ↓［ｂ２］、Ｕ↓［ｃ２］、Ｕ↓［１↓［ａ２］］、Ｕ↓［Ｉ↓［ｂ２］］、Ｕ↓［Ｉ↓［ｃ２］］）；第三，再将第二步得到的信号转换成为数字信号（Ｕ↓［ａ］（ｎ）、Ｕ↓［ｂ］（ｎ）、Ｕ↓［ｃ］（ｎ）、Ｕ↓［Ｉ↓［ａ］］（ｎ）、Ｕ↓［Ｉ↓［ｂ］］（ｎ），Ｕ↓［Ｉ↓［ｃ］］（ｎ））；第四，运用离散傅立叶变换计算方法得到频域分量，再运用序分量分解方法得到基波电压电流的正序、负序、零序分量；第五，将基波电压电流的序分量分解后的数字信号进行综合计算形成如下参数：基波正序有功功率、基波正序无功功率及相对应的基波正序有功电量和基波正序无功电量，最后用基波正序有功电量和基波正序无功电量计量线路的电量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于正序分量计量的三相电量测量方法，其特征是首先，采用互感器对三相线路电压信号和电流信号进行采集，对三相线路电压信号(Ua、Ub、Uc)进行处理形成电压的低压模拟信号(Ua1、Ub1、Uc1)，对三相线路电流(Ia、Ib、Ic)进行处理形成电流的低压模拟信号()；第二，将处理后的电压和电流的低压模拟信号经过抗混叠滤波形成信号(Ua2、Ub2、Uc2、)；第三，再将第二步得到的信号转换成为数字信号(Ua(n)、Ub(n)、Uc(n)、)；第四，运用离散傅立叶变换计算方法得到频域分量，再运用序分量分解方法得到基波电压电流的正序、负序、零序分量；第五，将基波电压电流的序分量分解后的数字信号进行综合计算形成如下参数基波正序有功功率、基波正序无功功率及相对应的基波正序有功电量和基波正序无功电量，最后用基波正序有功电量和基波正序无功电量计量线路的电量。2.根据权利要求1所述的基于正序分量计量的三相电量测量方法，其特征是所述在第三步将模拟信号转换为数字信号中，在一个采样周期内检测采集电压电流信号数据点数从每周...

【专利技术属性】
技术研发人员：查志民，朱明星，段晓波，李令冬，孙佩丽，
申请(专利权)人：上海宝钢安大电能质量有限公司，河北省电力研究院，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]