一种基于非同步采样的高精度无功计算方法与流程

1.本发明涉及配电自动化，特别是一种基于非同步采样的高精度无功计算方法。


背景技术：

2.在电力系统的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，因而有功功率越大，无功功率越小，则功率因数越大越好。这样视在功率将大部分用来供给有功功率，电路中的无功功率也将降到最小，从而提高电能输送的功率。因此，能够准确的计算出无功功率对于提高功率因数，增加用电效率、和电能计量等有重要作用。
3.在现有的电力设备中，无功功率的测量或计算的方法有许多，然而对于无功的计算精度总是不尽人意。比如有许多测量装置通过传统快速傅里叶变换(fast fourier transform，fft)计算无功功率，这种方法计算简单但对采集数据的精度要求较高，且存在栅栏效应和频谱效应，有学者通过加窗函数和插值算法来进行优化，但这导致算法复杂化和增大计算量；另外有通过采样点直接移相1/4个周期再进行卷积计算无功功率的方法，此方法在同步采样的基波下比较准确，然而一旦采样为非同步采样或者有谐波的情况下，此方法就不再适用。
4.基于fft等优化算法在系统存在大量的间谐波或者谐波污染严重时，利用以上方法将无法达到电网要求的无功功率精度，基于移相1/4周期的算法在非同步采样下将失效。此外，现在学者偏向研究的人工智能算法，通过对多层神经网络的样本进行训练，这个方法是借助数学工具对数据进行高效处理，但其数据模型搭建复杂，收敛速度较慢，在电气设备的实际应用上还需深入分析其可靠性。


技术实现要素：

5.发明目的：本发明的目的是提供一种具有高精度、高适应性的基于非同步采样的高精度无功计算方法。
6.技术方案：本发明所述的一种基于非同步采样的高精度无功计算方法，采取希尔伯特变换电流，再卷积分计算无功功率方法，具体步骤如下：
7.(1)ad实时采集电压u和电流i；
8.(2)存储当前一个周期内的电流值，每个周期内平均选取32个点的电流值i[n]，一是实现高精度运算，二是减少占用系统运行时间；
[0009]
(3)本方法为提高准确性，对步骤(2)的一个周期内的电流值扩展至下两个周期i[n+64]
n*1
，根据hibert系数矩阵求取左移相90
°
的三个周期内电流值i
′
[n]，公式如下：
[0010][0011]
其中，h[m]
1*m
是hibert的系数矩阵，k是hibert的系数矩阵固定参数，根据实际运行状态求解；
[0012]
(4)提取步骤(3)中i
′
[n]的第二个周期的电流值，右移180
°
得到i
″
[n]，公式如下：
[0013]i″
[n]
＝-i
′
[n]
[0014]
(5)计算33阶下的hibert无功功率，公式如下：
[0015][0016]
其中，i
′
[n]是经过hibert变换后的电流，u[n]是提取第二个周期电流对应的电压。
[0017]
一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种基于非同步采样的高精度无功计算方法。
[0018]
一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可再处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种基于非同步采样的高精度无功计算方法。
[0019]
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：1、本发明能够在多运行多任务状态下精确计算无功功率，具备高精度、高适应性，满足标准需求；2、本发明通过只变换电流可以节约系统运行空间；3、在电气设备的实际运行，表现稳定，具有高可靠性。
附图说明
[0020]
图1为本发明的步骤流程图。
具体实施方式
[0021]
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
[0022]
如图1所示，一种基于非同步采样的高精度无功计算方法，包括以下步骤：
[0023]
(1)ad实时采集电压u和电流i；
[0024]
(2)存储当前一个周期内的电流值，本方法为提高运算能力，每个周期内平均选取32个点的电流值i[n]；
[0025]
(3)本方法为提高准确性，对步骤(2)的一个周期内的电流值扩展至下两个周期i[n+64]
n*1
，根据hibert系数矩阵求取左移相90
°
的三个周期内电流值i
′
[n]，公式如下：
[0026][0027]
其中，h[m]
1*m
是hibert的系数矩阵，k是hibert的系数矩阵固定参数，根据实际运行状态求解；
[0028]
(4)提取步骤(3)中i
′
[n]的第二个周期的电流值，右移180
°
得到i
″
[n]，公式如下：
[0029]i″
[n]
＝-i
′
[n]
[0030]
(5)计算33阶下的hibert无功功率，公式如下：
[0031][0032]
其中，i
′
[n]是经过hibert变换后的电流，u[n]是电流对应的电压。
[0033]
一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种基于非同步采样的高精度无功计算方法。
[0034]
一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可再处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种基于非同步采样的高精度无功计算方法。


技术特征：
1.一种基于非同步采样的高精度无功计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)ad实时采集电压u和电流i；(2)存储当前一个周期内的电流值；(3)对步骤(2)的一个周期内的电流值扩展至下两个周期i[n+64]
n*1
，根据hibert系数矩阵求取左移相90
°
的三个周期内电流值i
′
[n]，公式如下：其中，h[m]
1*m
是hibert的系数矩阵，k是hibert的系数矩阵固定参数，根据实际运行状态求解；(4)提取步骤(3)中i
′
[n]的第二个周期的电流值，确保数值不丢失，右移180
°
得到i
″
[n]，公式如下：i
″
[n]
＝-i
′
[n]
(5)计算33阶下的hibert无功功率，公式如下：其中，i
′
[n]是经过hibert变换后的电流，u[n]是提取第二个周期电流对应的电压。2.根据权利要求1所述的一种基于非同步采样的高精度无功计算方法，其特征在于，步骤(2)中每个周期内平均选取32个点的电流值i[n]。3.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-2中任一项所述的一种基于非同步采样的高精度无功计算方法。4.一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可再处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-2中任一项所述的一种基于非同步采样的高精度无功计算方法。

技术总结
本发明公开了一种基于非同步采样的高精度无功计算方法，包括以下步骤：(1)AD采样电压U和电流I；(2)存储当前一个周期内的电流值；(3)对三个周期的电流进行33阶HiBert变换；(4)提取第二个周期的电流变换值；(5)计算无功功率Q。本发明能够在多运行多任务状态下精确计算无功功率，具备高精度、高适应性，满足标准需求；本发明通过只变换电流可以节约系统运行空间；本发明在电气设备的实际运行，表现稳定，具有高可靠性。有高可靠性。有高可靠性。


技术研发人员：崔少华 李小青 卞婉春 曹祥祥
受保护的技术使用者：南京海兴电网技术有限公司
技术研发日：2022.01.13
技术公布日：2022/4/12