一种交流有功功率的测量方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力信号测量技术领域，特别是一种交流有功功率的测量方法和装 置。
【背景技术】
[0002] 在电力工程实践中，交流有功功率测量对电力系统具有重要意义。传统测量方法 主要基于电压信号与电流信号的乘法运算、对乘法信号进行平滑陷波运算，平滑陷波运算 信号的终值即为交流有功功率测量结果。当交流电压信号和交流电流信号中存在直流成 分、次谐波成分及分次谐波成分时，在两个信号乘法运算后将产生大量复杂的混频频率成 分，需要进行平滑滤波处理。典型的平滑滤波运算包括：直接积分运算、在积分运算前加 窗口函数运算，典型的窗口函数如汉宁窗函数、布莱克曼窗函数等，具有良好的低通滤波效 果，但这些平滑滤波运算没有针对性，不能够对所述大量复杂的混频频率成分产生深度的 抑制作用，因此不能满足交流有功功率的高准确度测量要求。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的问题在于提供一种准确度高、实时性好的交流有功功率的测量 方法和装置。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
[0005]-种交流有功功率的测量方法，包括以下步骤：
[0006]根据预设信号时间长度和预设采样频率，对电力信号进行采样，获得输入信号序 列，所述电力信号包括电压信号和电流信号，所述输入信号序列分别包括获得电压信号序 列和电流信号序列；
[0007]测量所述电压信号序列或电流信号序列的频率，作为所述电力信号的初步频率；
[0008]将所述电压信号序列和电流信号序列同步相乘，得到乘法序列；
[0009]根据所述初步频率和所述乘法序列中的混频干扰频率成分设置数字陷波参数； [0010] 利用所述数字陷波参数构造陷波器，利用该陷波器对所述乘法序列进行数字陷 波，得到数字陷波序列；所述数字陷波序列终值为所述交流有功功率测量结果。
[0011] 进一步地，通过零交法、基于滤波的算法、基于小波变换算法、基于神经网络的算 法、基于DFT变换的频率算法或基于相位差的频率算法对所述输入信号序列进行频率初 测，获取所述初步频率。
[0012] 进一步地，所述数字陷波采用算术平均陷波算法，将所述乘法序列的若干个连续 离散值相加，然后取其算术平均值作为本次数字陷波的输出值。
[0013]进一步地，所述数字陷波参数指所述乘法序列的若干个连续离散值相加的长度。
[0014]进一步地，所述输入信号序列包括直流信号、1/3次谐波成分、1/2次谐波成分、基 波、2次谐波成分、3次谐波成分、4次谐波成分、5次谐波成分。
[0015]进一步地，所述乘法序列中的混频干扰频率以基波频率为计算单位，包括分母为6 的分次单位混频频率、分母为3的分次单位混频频率、分母为2的分次单位混频频率、次单 位混频频率。
[0016]进一步地，所述数字陷波过程为：所述乘法序列经过三种陷波参数的陷波器，分别 完成对分母为6的分次单位混频频率、分母为3的分次单位混频频率、分母为2的分次单位 混频频率和所有次单位混频频率的陷波抑制。
[0017]本发明还公开了一种交流有功功率的测量装置，其包括：
[0018]采样模块，用于根据预设信号时间长度和预设采样频率，对电力信号进行采样，获 得输入信号序列，所述电力信号包括电压信号和电流信号，所述输入信号序列分别包括获 得电压信号序列和电流信号序列；
[0019]频率初测模块，用于测量所述电压信号序列或电流信号序列的频率，作为所述电 力信号的初步频率；
[0020] 乘法序列模块，用于将所述电压信号序列和电流信号序列同步相乘，得到乘法序 列；
[0021] 陷波模块，用于根据所述初步频率和所述乘法序列中的混频干扰频率成分设置数 字陷波参数；利用所述数字陷波参数构造陷波器，利用该陷波器对所述乘法序列进行数字 陷波，得到数字陷波序列；所述数字陷波序列终值为所述交流有功功率测量结果。
[0022] 进一步地，所述陷波模块进行数字陷波时采用算术平均陷波算法，将所述乘法序 列的若干个连续离散值相加，然后取其算术平均值作为本次数字陷波的输出值。
[0023]进一步地，所述陷波模块设置的数字陷波参数指若干个连续离散值相加的长度。
[0024]进一步地，所述采样模块获得的所述输入信号序列包括直流信号、1/3次谐波成 分、1/2次谐波成分、基波、2次谐波成分、3次谐波成分、4次谐波成分、5次谐波成分。
[0025]进一步地，所述乘法序列模块得到的所述乘法序列中的混频干扰频率以基波频率 为计算单位，包括分母为6的分次单位混频频率、分母为3的分次单位混频频率、分母为2 的分次单位混频频率、次单位混频频率。
[0026]进一步地，所述陷波模块的数字陷波过程为：所述乘法序列经过三种陷波参数的 陷波器，分别完成对分母为6的分次单位混频频率、分母为3的分次单位混频频率、分母为 2的分次单位混频频率和所有次单位混频频率的陷波抑制。
[0027]本发明与现有技术相比的有益效果是：上述交流有功功率的测量方法根据初步 频率和乘法序列中的混频干扰频率成分设置数字陷波参数，利用该数字陷波参数构造陷波 器，利用该陷波器对乘法序列进行数字陷波，得到数字陷波序列。由于该方法的陷波器是根 据输入信号序列的初步频率和乘法序列中的混频干扰频率设计的，针对性强，能够对大量 复杂的混频频率成分产生深度的抑制作用，因此通过该方法测量的交流有功功率具有准确 度高、实时性好的特点。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明交流有功功率的测量方法的流程示意图。
[0029]图2是一些实施例中三级数字陷波域幅频特性仿真图。
[0030]图3是本发明交流有功功率相对误差绝对值|Xerr (f)|随信号基波频率f变化特 性的实验结果图。
[0031] 图4是本发明交流有功功率的测量装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步地详细描述。
[0033] 请参阅图1，图1是一些实施方式中交流有功功率的测量方法的流程示意图。
[0034] 步骤S101，根据预设信号时间长度和预设采样频率，对电力信号进行采样，获得电 力信号序列，所述电力信号包括电压信号和电流信号，所述电力信号序列分别包括获得电 压信号序列和电流信号序列；
[0035] 步骤S102,测量所述电压信号序列或电流信号序列的频率，得到所述电力信号的 初步频率；
[0036] 步骤S103,将所述电压信号序列和电流信号序列同步相乘，得到乘法序列；
[0037] 步骤S104,根据所述初步频率和所述乘法序列中的混频干扰频率成分设置数字陷 波参数；
[0038] 步骤S105,利用所述数字陷波参数构造陷波器，利用该陷波器对所述乘法序列进 行数字陷波，得到数字陷波序列；所述数字陷波序列终值为所述交流有功功率测量结果。
[0039] 上述交流有功功率的测量方法根据初步频率和乘法序列中的混频干扰频率成分 设置数字陷波参数，利用该数字陷波参数构造陷波器，利用该陷波器对乘法序列进行数字 陷波，得到数字陷波序列。由于该方法的陷波器是根据输入信号序列的初步频率和乘法序 列中的混频干扰频率设计的，针对性强，能够对大量复杂的混频频率成分产生深度的抑制 作用，因此通过该方法测量的交流有功功率具有准确度高、实时性好的特点。
[0040] 其中，对于步骤S101，可通过电网领域的采样设备对所述电压信号和电流信号进 行采样，分别获得电压信号序列和电流信号序列。
[0041] 优选地，可根据在额定频率50Hz，采样频率远大于电力系统额定频率的原则设置 预设数的采样频率。
[0042] 进一步地，为了保证一定的频率测量实时性，电力信号对应的输入时间可取 0. 25s〇
[0043] 更进一步地，电力系统额定频率50Hz，为了提高性能，采样频率应远大于50Hz，优 选地，设置采样频率等于fn=ΙΟΚΗζ，采样间隔表达为式（1):
[0044]
[0045] 式（1)中，Tn为采样间隔，单位s;fn为所述预设采样频率，单位Hz。
[0046] 所述样电力信号序列长度表达为式（2):
[0047]N=Tsf