一种电网波形畸变下的电能计量方法、电能计量箱及介质与流程

本发明涉及电能计量，具体涉及一种电网波形畸变下的电能计量方法、电能计量箱及介质。

背景技术：

1、随着经济发展和全国电力需求的急剧增加，在保证安全、可靠性供电的同时如何实现准确计量是目前的首要任务。电能表作为标准电能计量器具，其计量准确与否关乎电网公司和用电用户的切身利益。

2、现有电能计量异常原因可分为计量装置本身故障、电力系统中波形干扰和非法窃电，其中电力系统中波形干扰是由于电网中越来越多的电力电子装置、波动电源以及波动负荷在电力系统中被广泛使用，由此带来的谐波和间谐波问题变得愈发突出。

3、传统方式下采用全电能计量方式，直接按电能定义式将时域电压电流信号采样值相乘后积分来计算总电能，导致电能计量与实际电能消耗存在误差。且现有针对电网波形畸变调整电能计量的因素仅仅停留在谐波和间谐波上，而在工业生产中包括大量具有电力电子换相器件的生产设备，此类设备在工作时同时产生谐波和陷波，而现有电能计量并未考虑到电网中的陷波对电能计费的影响，因此电能计量方法仍需改进。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

2、一种电网波形畸变下的电能计量方法，包括：

3、获取电力用户的三相电流波形信号和三相电压波形信号；按预设采样频率分别对所述三相电流波形信号和所述三相电压波形信号进行连续离散采集，获得电流离散点集和电压离散点集；

4、按时序分别计算所述电流离散点集和电压离散点集的相邻离散点之间的斜率，根据斜率计算结果，分别将所述三相电流波形信号和三相电压波形信号划分为突变区域和渐变区域；

5、分别将所述渐变区域的三相电流波形信号和三相电压波形信号分解为基波信号和谐波信号，以计算所述渐变区域的电能计量结果；

6、将分解得到的所述基波信号和所述谐波信号作为理想波形信号，对所述突变区域的三相电流波形信号和三相电压波形信号进行重构，得到所述突变区域的三相电流波形信号和三相电压波形信号的重构波形，以计算所述突变区域的电能计量结果；

7、根据所述渐变区域的电能计量结果和所述突变区域的电能计量结果，实现电能计量。

8、本发明进一步设置为按预设采样频率fgather对所述三相电流波形信号进行连续离散采集，得到电流离散点集pi(1,2,...,n)，按预设采样频率fgather对所述三相电压波形信号进行连续离散采集，得到电压离散点集qu(1,2,...,n)；所述电流离散点集pi(1,2,...,n)和所述电压离散点集qu(1,2,...,n)中离散点按时序进行排列；

9、遍历计算所述电流离散点集pi(1,2,...,n)相邻两点之间的斜率，得到斜率集合ki(1,2,...,n-1)，遍历所述电压离散点集qu(1,2,...,n)相邻两点之间的斜率，得到斜率集合ku(1,2,...,n-1)；

10、比较所述斜率集合ki(1,2,...,n-1)中相邻斜率的变化幅值，根据预设的斜率突变值确定突变起始电流离散点和突变终止电流离散点，根据所述突变起始电流离散点和所述突变终止电流离散点，将所述三相电流波形信号划分为三相电流突变区域和三相电流渐变区域；

11、比较所述斜率集合ku(1,2,...,n-1)中相邻斜率的变化幅值，根据预设的斜率突变值确定突变起始电压离散点和突变终止电压离散点，根据所述突变起始电压离散点和所述突变终止电压离散点，将所述三相电压波形信号划分为三相电压突变区域和三相电压渐变区域。

12、本发明进一步设置为比较所述斜率集合ki(1,2,...,n-1)中相邻斜率的变化幅值，根据预设的斜率增益值将所述三相电流波形信号进行分段，采用谱估计法或同步相量测量法求得所述三相电流渐变区域的基波频率和谐波频率；

13、比较所述斜率集合ku(1,2,...,n-1)中相邻斜率的变化幅值，根据预设的斜率增益值将所述三相电压波形信号进行分段，采用谱估计法或同步相量测量法求得三相电压渐变区域的基波频率和谐波频率。

14、本发明进一步设置为根据所述三相电流波形的基波频率和谐波频率划分电流滤波频带，设计若干个覆盖电流滤波频带范围的电流频带滤波器，采用电流频带滤波器分别对所述三相电流渐变区域进行滤波得到电流基波信号和电流谐波信号；根据所述三相电压波形的基波频率和谐波频率划分电压滤波频带，设计若干个覆盖电压滤波频带范围的电压频带滤波器，采用电压频带滤波器分别对所述三相电压渐变区域进行滤波得到电压基波信号和电压谐波信号；根据所述电流基波信号、所述电流谐波信号、所述电压基波信号和所述电压谐波信号，计算所述渐变区域的电能计量结果。

15、本发明进一步设置为填补所述电流基波信号和所述电流谐波信号对应所述三相电流突变区域的波形，并作为电流理想波形信号，提取所述电流理想波形信号的电流基波特征和电流谐波特征，利用所述电流基波特征和所述电流谐波特征修正所述三相电流突变区域的三相电流波形信号；填补所述电压基波信号和所述电压谐波信号对应所述三相电压突变区域的波形，并作为电压理想波形信号，提取所述电压理想波形信号的电压基波特征和电压谐波特征，利用所述电压基波特征和所述电压谐波特征修正所述三相电压突变区域的三相电压波形信号。

16、本发明进一步设置为所述电流基波特征为电流基波幅值特征，所述电流谐波特征为电流谐波幅值特征；所述电压基波特征为电压基波幅值特征，所述电压谐波特征为电压谐波幅值特征。

17、本发明进一步设置为获取所述三相电流突变区域的三相电流波形信号的平均值，记为第一幅值a1，计算所述电流基波幅值特征和所述电流谐波幅值特征的平均值，记为第二幅值a2，计算幅值修正系数z1，幅值修正系数z1=（a1+a2）/a1，采用所述幅值修正系数z1对所述三相电流突变区域的三相电流波形信号进行修正；获取所述三相电压突变区域的三相电压波形信号的平均值，记为第三幅值a3，计算所述电流基波幅值特征和所述电流谐波幅值特征的平均值，记为第四幅值a4，计算幅值修正系数z2，幅值修正系数z2=（a3+a4）/a3，采用所述幅值修正系数z2对所述三相电压突变区域的三相电压波形信号进行修正。

18、本发明进一步设置为获取修正后的所述三相电流突变区域的三相电流波形信号和所述三相电压突变区域的三相电压波形信号，计算所述突变区域的电能计量结果；对所述突变区域的电能计量结果和所述渐变区域的电能计量结果求和，实现电能计量。

19、一种电能计量箱，包括控制器，所述控制器包括处理器和存储器，所述存储器存储有至少一个计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行上述的一种电网波形畸变下的电能计量方法。

20、一种存储介质，所述存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行上述的一种电网波形畸变下的电能计量方法。

21、采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

22、本技术方案电能计量方法是针对换相设备运行使电网中产生陷波和非线性负载运行使电网中产生谐波的电能补偿计算，通过对三相电网中的电压波形和电流波形进行分区，分解渐变区的波形并计算渐变区的电能计量结果，再以渐变区的波形分解结果为理想波形信号，去修正突变区中的电压波形和电流波形，计算得到突变区中电能计量结果，对渐变区和突变区的电能计量结果进行求和，完成在电网波形畸变情况下的电能计量。

23、本发明通过分区计算电能，并且利用渐变区的波形去修正突变区的波形，有效改善电网在畸变情况下对电能的计量准确度，使电能计量与实际用电情况更加接近，且具有较好的实时性。