一種數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償方法及系統(tǒng)，利用電子式互感器測(cè)得的一個(gè)周波的電壓瞬時(shí)值和電流瞬時(shí)值，用過(guò)零檢測(cè)算法計(jì)算得到本周波的當(dāng)前頻率，通過(guò)將當(dāng)前頻率、電壓瞬時(shí)值和電流瞬時(shí)值代入非整周期采樣誤差的數(shù)學(xué)解析式計(jì)算得到有功功率的補(bǔ)償值，從而依據(jù)該有功功率的補(bǔ)償值和預(yù)先得到的本周波的有功功率，即可得到補(bǔ)償后的有功功率，達(dá)到了減少計(jì)量誤差的目的?？梢钥闯?，本發(fā)明通過(guò)采用計(jì)算有功功率的補(bǔ)償值的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償，由于補(bǔ)償過(guò)程，無(wú)需使采樣頻率和信號(hào)頻率同步，因此也就無(wú)需使用頻率同步裝置，從而達(dá)到了在不增加數(shù)字化電能表硬件復(fù)雜度的同時(shí)減少計(jì)量誤差的目的。
【專利說(shuō)明】一種數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電能表【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體的說(shuō)，涉及一種數(shù)字化電能表非整周期采樣 誤差補(bǔ)償方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)字化電能表對(duì)電量的計(jì)算需建立在對(duì)電壓電流信號(hào)整周期采樣的基礎(chǔ)上，而整 周期采樣需要保證采樣頻率是信號(hào)頻率的整數(shù)倍，由于采樣頻率為工頻頻率（50H Z)與采樣 點(diǎn)數(shù)的乘積，因此，只需保證信號(hào)頻率為工頻頻率即可。
[0003] 但是，由于電網(wǎng)負(fù)荷的變化以及發(fā)電機(jī)組速度有限等的限制，導(dǎo)致信號(hào)頻率一般 都高于或低于50H Z，使采樣頻率不再是信號(hào)頻率的整數(shù)倍，二者不再同步，從而造成有功功 率的計(jì)算誤差，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)有功電量的計(jì)量誤差。
[0004] 可以看出，采樣為非整周期采樣是造成計(jì)量誤差的主要原因，目前為減少非整周 期采樣計(jì)量誤差，常用的解決方法是用頻率同步裝置（如數(shù)字式鎖相器等）來(lái)實(shí)現(xiàn)采樣頻 率和信號(hào)頻率的同步，以減少計(jì)量誤差。但是，頻率同步裝置增加了數(shù)字化電能表的硬件 復(fù)雜度，此外，由于數(shù)字化電能表是依據(jù)從電子式互感器提供的數(shù)字電壓、電流信號(hào)計(jì)算電 能，無(wú)法直接獲取頻率信息。因此，如何提供一種數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償方 法，以在不增加數(shù)字化電能表硬件復(fù)雜度的同時(shí)減少計(jì)量誤差是本領(lǐng)域技術(shù)亟待解決的技 術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償方法及系統(tǒng)，以 解決因采用頻率同步裝置而導(dǎo)致的增加數(shù)字化電能表復(fù)雜度的問(wèn)題。
[0006] -種數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償方法，包括：
[0007] 接收電子式互感器傳輸?shù)囊粋€(gè)周波的采樣值，所述采樣值為所述電子式互感器在 工頻頻率和預(yù)設(shè)采樣點(diǎn)數(shù)的條件下，對(duì)電網(wǎng)的電壓信號(hào)、電流信號(hào)進(jìn)行采樣得到，且所述采 樣值包括各個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓瞬時(shí)值和電流瞬時(shí)值；
[0008] 將所述采樣值代入公式

【權(quán)利要求】
1. 一種數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，包括： 接收電子式互感器傳輸?shù)囊粋€(gè)周波的采樣值，所述采樣值為所述電子式互感器在工頻 頻率和預(yù)設(shè)采樣點(diǎn)數(shù)的條件下，對(duì)電網(wǎng)的電壓信號(hào)、電流信號(hào)進(jìn)行采樣得到，且所述采樣值 包括各個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓瞬時(shí)值和電流瞬時(shí)值； 將所述采樣值代入公式i
，計(jì)算得到本周波的有功功率P，其中，N為采 樣點(diǎn)數(shù)，η為采樣點(diǎn)，u (η)為采樣點(diǎn)η對(duì)應(yīng)的電壓瞬時(shí)值，i (η)為采樣點(diǎn)η對(duì)應(yīng)的電流瞬時(shí) 值； 對(duì)所述采樣值用過(guò)零檢測(cè)算法計(jì)算得到本周波的當(dāng)前頻率f ; 將所述當(dāng)前頻率f代入非整周期采樣誤差的數(shù)學(xué)解析式
f 計(jì)算得到有功功率補(bǔ)償值Λ P，其中
，fN = 50Hz，U為本周波電壓有效值， I為本周波電流有效值，Λ為電壓信號(hào)初相角，仍為電流信號(hào)初相角，N為一個(gè)周期中的采 樣點(diǎn)數(shù)； 采用公式W =Ρ+Λ Ρ，將所述有功功率Ρ和所述有功功率補(bǔ)償值Λ Ρ求和，得到補(bǔ)償 后的有功功率Ρ 。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，所 述預(yù)設(shè)采樣點(diǎn)數(shù)為256。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，所 述對(duì)所述采樣值用過(guò)零檢測(cè)算法計(jì)算得到本周波的當(dāng)前頻率f的過(guò)程包括： 從所述采樣值中，選取過(guò)零時(shí)刻tl附近兩點(diǎn)的坐標(biāo)A(xl，yl)和B(x2, y2); 利用零點(diǎn)附近可線性化的原理，得到經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)的直線方程，
另y = 0,得到過(guò)零時(shí)刻
的值； 從所述采樣值中，選取過(guò)零時(shí)刻t2附近兩點(diǎn)的坐標(biāo)C(x3, y3)和D(x4, y4); 利用零點(diǎn)附近可線性化的原理，得到經(jīng)過(guò)C、D兩點(diǎn)的直線方程，
另y = 0,得到過(guò)零時(shí)刻?
的值； 將過(guò)零時(shí)刻tl和t2代入公式
，得到本周波的當(dāng)前頻率f。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，所 述采樣點(diǎn)η對(duì)應(yīng)的電壓瞬時(shí)值u(n)由下述公式確定：
其中，U為電壓幅值，Ts為信號(hào)周期，Ts = l/fs，死為電壓初相位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償方法，其特征在于，所 述采樣點(diǎn)η對(duì)應(yīng)的電流瞬時(shí)值i (η)由下述公式確定：
其中，I為電流幅值，Ts為信號(hào)周期，Ts = l/fs，Λ為電流初相位。
6. -種數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，包括： 接收單元，用于接收電子式互感器傳輸?shù)囊粋€(gè)周波的采樣值，所述采樣值為所述電子 式互感器在工頻頻率和預(yù)設(shè)采樣點(diǎn)數(shù)的條件下，對(duì)電網(wǎng)的電壓信號(hào)、電流信號(hào)進(jìn)行采樣得 至IJ，且所述采樣值包括各個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓瞬時(shí)值和電流瞬時(shí)值； 有功功率獲取單元，用于將所述采樣值代入公式
?計(jì)算得到本周波的 有功功率Ρ，其中，Ν為采樣點(diǎn)數(shù)，η為采樣點(diǎn)，u (η)為采樣點(diǎn)η對(duì)應(yīng)的電壓瞬時(shí)值，i (η)為 采樣點(diǎn)η對(duì)應(yīng)的電流瞬時(shí)值； 頻率獲取單元，用于對(duì)所述采樣值用過(guò)零檢測(cè)算法計(jì)算得到本周波的當(dāng)前頻率f ; 有功功率補(bǔ)償值獲取單元，用于將所述當(dāng)前頻率f代入非整周期采樣誤差的數(shù)學(xué)解析 式
計(jì)算得到有功功率補(bǔ)償值Λ P其中
，fN = 50Hz，U為本周波電壓有效值，I 為本周波電流有效值，ft為電壓信號(hào)初相角，仍為電流信號(hào)初相角，N為一個(gè)周期中的采樣 點(diǎn)數(shù)； 補(bǔ)償后有功功率獲取單元，用于采用公式W = Ρ+ΛΡ，將所述有功功率P和所述有功 功率補(bǔ)償值ΛΡ求和，得到補(bǔ)償后的有功功率P。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所 述預(yù)設(shè)采樣點(diǎn)數(shù)為256。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所 述頻率獲取單元包括： 第一選取子單元，用于從所述采樣值中，選取過(guò)零時(shí)刻tl附近兩點(diǎn)的坐標(biāo)A (xl，yl)和 B(x2, y2)； 第一直線方程獲取子單元，用于利用零點(diǎn)附近可線性化的原理，得到經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)的 直線方程，/ = + ; .Τ2 - Λ? 第一過(guò)零時(shí)刻獲取子單元，用于另y = 0,得到過(guò)零時(shí)刻
的值； 第二選取子單元，用于從所述采樣值中，選取過(guò)零時(shí)刻t2附近兩點(diǎn)的坐標(biāo)C (x3, y3)和 D(x4, y4)； 第二直線方程獲取子單元，用于利用零點(diǎn)附近可線性化的原理，得到經(jīng)過(guò)C、D兩點(diǎn)的 直線方程，
第二過(guò)零時(shí)刻獲取子單元，另y = 0,得到過(guò)零時(shí)刻<
的值； 當(dāng)前頻率獲取子單元，用于將過(guò)零時(shí)刻tl和t2代入公另
，得到本周波 的當(dāng)前頻率f。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所 述有功功率獲取單元所用的公另
中的采樣點(diǎn)η對(duì)應(yīng)的電壓瞬時(shí)值u (η)由 下述公式確定：
其中，u為電壓幅值，ts為信號(hào)周期，ts = i/fs，e為電壓初相位。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字化電能表非整周期采樣誤差補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所 述有功功率獲取單元所用的公式
中的采樣點(diǎn)η對(duì)應(yīng)的電流瞬時(shí)值i (η)由 下述公式確定：
其中，I為電流幅值，Ts為信號(hào)周期，Ts = l/fs，扔為電流初相位。
【文檔編號(hào)】G01R22/10GK104155517SQ201410446281
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】李少騰, 肖濤, 姚力, 鄒成伍, 彭輝, 宋艷杰 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院