CN103018547B - 归一化多处理器电功率计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种归一化多处理器电功率计量方法，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测电压和被测电流进行同时采样与量化，得到同一个时刻的电压采样数据和电流采样数据，计算直流功率p₀；在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定N×2K个频率的数值为依次递增且均不大于2π/T的正数，利用迭代方法获得估计频率ω₁₁、ω₁₂、…ω_1K、ω₂₁、…、ω_NK，计算有功功率p₁₁、p₁₂、…、p_1K、p₂₁、…、p_NK，无功功率q₁₁、q₁₂、…、q_1K、q₂₁、…、q_NK，视在功率s₁₁、s₁₂、…、s_1K、s₂₁、…、s_NK和功率因数c₁₁、c₁₂、…、c_1K、c₂₁、…、c_NK。由于采用迭代方法计量电功率，能够直接应用于计算机系统中、并具有较高的精度和较快的收敛速度。

Description

归一化多处理器电功率计量方法

技术领域

本发明属于电功率计量技术领域，具体涉及一种用于计量直流功率以及多个频率未知的交流成分的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数的方法。

背景技术

在工程中，经常需要计量电子电气设备与电路的直流功率以及各个频率未知的交流成分的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数，为此，现有技术中提出了几种的电功率计量方法，虽获得较好效果，但还存在一些不足，例如：

采用单处理器的电功率计量方法，受处理器运算速度限制，数据处理时间和采样周期长，交流分量个数受限，实时计量性能难以提高；

基于电压电流乘积和傅里叶变换的电功率计量方法，不适用于计量频率未知条件下的直流功率和交流分量的功率参数；

基于微分方程形式的针对连续时间信号的电功率计量方法，不能直接应用于计算机系统中；

采用无限冲激响应(IIR)算法的电功率计量方法，每次迭代的运行时间可能不相等，难以确定定时采样周期的数值。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够直接应用于计算机系统中、软件编程实现简单、并具有较高的精度和较快的收敛速度的电功率计量方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种归一化多处理器电功率计量方法，采用一个主处理器与N个从处理器执行；其中，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测电压和被测电流进行同时采样与量化，得到同一个时刻的电压采样数据和电流采样数据，并利用迭代方法计算直流功率p₀；在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定N×2K个频率的数值为依次递增且均不大于2π/T的正数β₁₁、β₁₂、…、β_1(2K)、β₂₁、…、β_N(2K)，利用迭代方法获得N×K个估计频率ω₁₁、ω₁₂、…ω_1K、ω₂₁、…、ω_NK，计算N×K个有功功率p₁₁、p₁₂、…、p_1K、p₂₁、…、p_NK，N×K个无功功率q₁₁、q₁₂、…、q_1K、q₂₁、…、q_NK，N×K个视在功率s₁₁、s₁₂、…、s_1K、s₂₁、…、s_NK和N×K个功率因数c₁₁、c₁₂、…、c_1K、c₂₁、…、c_NK。

作为优选，针对每组电压采样数据u[s]和电流采样数据i[s]，均从下述第一处理方案和第二处理方案中选择一种执行，连续两组采样数据分别执行不同的处理方案；其中0<μ<2π/T，0<γ<10⁶，正数ε不大于量化误差，从处理器序号n依次取值1,2,…,N；

第一处理方案依次包括以下步骤：

S101：主处理器利用式(1)获得直流电压增量h₀[2]和直流电流增量g₀[2]的值，并把h₀[2]和g₀[2]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[2\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-(u_0+T\&CenterDot;h_0[1\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[1\left]\right)\\ g_0\left[2\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-(i_0+T\&CenterDot;g_0[1\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(1\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[2]和直流电流增量g₀[2]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(2)，依次获得交流电压增量h_nk[2]、正交电压增量估计频率增量w_nk[2]、交流电流增量g_nk[2]和正交电流增量然后按式(3)计算中间变量d_n[2]和b_n[2]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=h_0\left[2\right]+({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=-({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\&CenterDot;(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ w_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;h_0\left[2\right]\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)/(\mathrm{\&epsiv;}+{(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)}^2+{({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=g_0\left[2\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(2\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[2\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ b_n\left[2\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(i_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\end{array}\right.---\left(3\right)$

S102：主处理器读取中间变量d₁[2]和b₁[2]、d₂[2]和b₂[2]、…、d_N[2]和b_N[2]的值；

S103：主处理器利用式(4)获得直流电压增量h₀[3]和直流电流增量g₀[3]的值，并把h₀[3]和g₀[3]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[3\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-(u_0+T\&CenterDot;h_0[2\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[2\left]\right)\\ g_0\left[3\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-(i_0+T\&CenterDot;g_0[2\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[2\left]\right)\end{array}\right.---\left(4\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[3]和直流电流增量g₀[3]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(5)，依次获得交流电压增量h_nk[3]、正交电压增量估计频率增量w_nk[3]、交流电流增量g_nk[3]和正交电流增量然后按式(6)计算中间变量d_n[3]和b_n[3]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=h_0\left[3\right]+({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=-({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\&CenterDot;(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ w_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;\&CenterDot;h_0\left[3\right]\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)/(\mathrm{\&epsiv;}+{(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)}^2+{({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=g_0\left[3\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\end{array}\right.---\left(5\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[3\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ b_n\left[3\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(i_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\end{array}\right.---\left(6\right)$

S104：主处理器读取中间变量d₁[3]和b₁[3]、d₂[3]和b₂[3]、…、d_N[3]和b_N[3]的值；

第二处理方案依次包括以下步骤：

S201：主处理器利用式(7)获得直流电压增量h₀[4]和直流电流增量g₀[4]的值，按式(8)先对直流电压u₀和直流电流i₀进行迭代处理，然后计算直流功率p₀，并把h₀[4]和g₀[4]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[4\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-(u_0+2T\&CenterDot;h_0[3\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[3\left]\right)\\ g_0\left[4\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-(i_0+2T\&CenterDot;g_0[3\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[3\left]\right)\end{array}\right.---\left(7\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_0\&LeftArrow;u_0+\frac{T}{3}\left(h_0\right[4]+2h_0[3]+2h_0[2]+h_0[1\left]\right)\\ i_0\&LeftArrow;i_0+\frac{T}{3}\left(g_0\right[4]+2g_0[3]+2g_0[2]+g_0[1\left]\right)\\ p_0=u_0\&CenterDot;i_0\end{array}\right.---\left(\text{8}\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[4]和直流电流增量g₀[4]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环依次执行式(9)、式(10)和式(11)；先按式(9)获得交流电压增量h_nk[4]、正交电压增量估计频率增量w_nk[4]、交流电流增量g_nk[4]和正交电流增量再按式(10)分别对交流电压u_n、正交电压估计频率ω_n、交流电流i_n、正交电流进行迭代处理，并对迭代后的估计频率ω_nk进行限幅处理以确保β_n(2k-1)≤ω_nk<β_n(2k)，接着按式(11)获得有功功率p_nk、无功功率q_nk、视在功率s_nk、功率因数c_nk，然后按式(12)计算中间变量d_n[4]和b_n[4]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=h_0\left[4\right]+({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=-({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\&CenterDot;(u_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ w_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;h_0\left[4\right]\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)/(\mathrm{\&epsiv;}+{(u_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)}^2+{({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=h_0\left[4\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;(i_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\end{array}\right.---\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;u_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left(h_{\mathrm{nk}}\right[4]+2h_{\mathrm{nk}}[3]+2h_{\mathrm{nk}}[2]+h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left({\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\right[4]+2{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3]+2{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2]+{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left(w_{\mathrm{nk}}\right[4]+2w_{\mathrm{nk}}[3]+2w_{\mathrm{nk}}[2]+w_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ i_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;i_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left(g_{\mathrm{nk}}\right[4]+2g_{\mathrm{nk}}[3]+2g_{\mathrm{nk}}[2]+g_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {}_{}{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left({\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\right[4]+2{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[3]+2{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[2]+{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(10\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{p}_{\mathrm{nk}}=0.5(u_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;i_{\mathrm{nk}}+{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}})\\ q_{\mathrm{nk}}=0.5(u_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}-{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;i_{\mathrm{nk}})\\ s_{\mathrm{nk}}=\sqrt{{p_{\mathrm{nk}}}^2+{q_{\mathrm{nk}}}^2}\\ c_{\mathrm{nk}}=p_{\mathrm{nk}}/s_{\mathrm{nk}}\end{array}\right.---\left(11\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[4\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{u}_{\mathrm{nk}}\\ b_n\left[4\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{i}_{\mathrm{nk}}\end{array}\right.---\left(12\right)$

S202：主处理器读取中间变量d₁[4]和b₁[4]、d₂[4]和b₂[4]、…、d_N[4]和b_N[4]的值；

S203：主处理器利用式(13)获得直流电压增量h₀[1]和直流电流增量g₀[1]的值，并把h₀[1]和g₀[1]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[1\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-u_0-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[4\left]\right)\\ g_0\left[1\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-i_0-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[4\left]\right)\end{array}\right.---\left(13\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[1]和直流电流增量g₀[1]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(14)，依次获得交流电压增量h_nk[1]、正交电压增量估计频率增量w_nk[1]、交流电流增量g_nk[1]和正交电流增量然后按式(15)计算中间变量d_n[1]和b_n[1]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=h_0\left[1\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;u_{\mathrm{nk}}\\ w_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;h_0\left[1\right]\&CenterDot;{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}/(\mathrm{\&epsiv;}+{u_{\mathrm{nk}}}^2+{{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=g_0\left[1\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;i_{\mathrm{nk}}\end{array}\right.---\left(14\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[1\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ b_n\left[1\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(i_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(15\right)$

S204：主处理器读取中间变量d₁[1]和b₁[1]、d₂[1]和b₂[1]、…、d_N[1]和b_N[1]的值。

作为优选，具体包括以下步骤：

S1：参数设定：

主处理器设定采样周期T、正数μ、从处理器个数N的值，

每个从处理器均设定采样周期T、正数γ和ε、正整数K，第n个从处理器还设定β_n1、β_n2、…、β_n(2K)为2K个依次递增的频率值；

S2：变量初始化：

主处理器设定直流电压u₀、直流电流i₀、直流电压增量h₀[1]、直流电流增量g₀[1]以及中间变量d₁[1]、b₁[1]、d₂[1]、b₂[1]、…、d_N[1]、b_N[1]的初值，设定标志字初值为执行第一处理方案，依据采样周期T设置定时间隔并开始定时，

第n个从处理器设定交流电压u_n1、u_n2、…、u_nK，正交电压 估计频率ω_n1、ω_n2、…、ω_nK，交流电流i_n1、i_n2、…、i_nK，正交电流交流电压增量h_n1[1]、h_n2[1]、…、h_nK[1]，正交电压增量估计频率增量w_n1[1]、w_n2[1]、…、w_nK[1]，交流电流增量g_n1[1]、g_n2[1]、…、g_nK[1]和正交电流增量 的初值；

S3：实时计量：

在定时采样时刻，主处理器进行同步采样并获得电压采样数据u[s]和电流采样数据i[s]后，依据标志字的值，执行第一处理方案或者执行第二处理方案，获得直流功率p₀的值，然后修改标志字的值为执行另一种处理方案，

从处理器在主处理器的控制下，对应地执行第一处理方案或者第二处理方案规定的操作，第n个从处理器获得有功功率p_n1、p_n2、…、p_nK，无功功率q_n1、q_n2、…、q_nK，视在功率s_n1、s_n2、…、s_nK和功率因数c_n1、c_n2、…、c_nK的值；

S4：循环执行：

当采样周期T定时时间到，返回步骤S3循环执行。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用多个处理器并行工作，由于主处理器与从处理器之间交换数据所需要的时间，远小于从处理器执行第一方案或第二处理方案的时间，有效减少整个系统的数据处理时间，提高实时计量性能；

2、本发明不需要计算正弦函数和余弦函数，实时获得直流功率以及多个频率未知的交流分量的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数，广泛适用于交流电路、直流电路以及交直流混合电路；

3、本发明以迭代方法直接估计交流分量的未知频率，各频率之间没有确定的数值关系，迭代过程中，同时出现在分母和分子中的交流幅值平方的作用相互抵消，使得估计频率的收敛速度基本不受交流分量幅值大小的影响，增强了鲁棒性；

4、本发明采用四阶有限脉冲响应算法，具有四阶精度和四阶收敛速度，较无限冲击响应算法更加易于实现，便于利用计算机实现。

附图说明

图1为本发明的电功率计量方法中采用的主处理器和从处理器的一种连接关系图；

图2为本发明的电功率计量方法中采用的主处理器和从处理器的又一种连接关系图；

图3为本发明的电功率计量方法中主处理器的工作流程示意图；

图4为本发明的电功率计量方法中从处理器的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明，本发明的电功率计量方法可用于计算电力线路、电气与电子设备的功率参数。

图1为本发明的电功率计量方法中采用的主处理器和从处理器的一种连接关系图，如图1所示，主处理器和N个从处理器通过同步串行接口(SPI)进行通信。时钟信号SCK、数据输出SDO和数据输入SDI组成SPI接口。主处理器的信号S0～Sm经过译码后，控制各个从处理器的片选信号CS。N个从处理器的状态信号STS都采用集电极开路输出，按照“线与”的方式，连接到主处理器的STS输入端，主处理器据此判断是否读取从处理器的数据。

图2为本发明的电功率计量方法中采用的主处理器和从处理器的又一种连接关系图，如图2所示，主处理器和N个从处理器通过并行接口进行通信。并行数据信号D0～D7、读信号RD、写信号WR组成并行接口。各个从处理器的状态信号STS经由缓冲器，并行接入主处理器的数据信号D0～D7，供主处理器查询。主处理器的地址信号A0～Am经过译码后，控制各个从处理器以及缓冲器的片选信号CS。

采用上述两种连接关系的主处理器和从处理器计量电功率时，被测的电压与电流信号经过检测和调理电路处理，再经模数转换器的采样和量化后送主处理器。从处理器的状态信号STS＝1表示从处理器的数据处理过程没有开始或正在进行，STS＝0表示数据处理过程结束，主处理器可以读取该从处理器当前计算的中间变量。SPI接口中断或者并行接口的读写操作中断构成数据处理中断，从处理器在数据处理中断步骤中进行数据计算与交换。

图3为本发明的电功率计量方法中主处理器的工作流程示意图，如图3所示，主处理器的工作流程包括主步骤(a)和定时中断步骤(b)。

图4为本发明的电功率计量方法中从处理器的工作流程示意图，如图4所示，各个从处理器的工作流程分别包括主步骤(a)和数据处理中断步骤(b)。

如图3和图4所示，本发明的电功率计量方法依次包括以下步骤：

S1：参数设定：

主处理器设定采样周期T、正数μ、从处理器个数N的值，

每个从处理器均设定采样周期T、正数γ和ε、正整数K，第n个从处理器还设定β_n1、β_n2、…、β_n(2K)为2K个依次递增的频率值；

S2：变量初始化：

主处理器设定直流电压u₀、直流电流i₀、直流电压增量h₀[1]、直流电流增量g₀[1]以及中间变量d₁[1]、b₁[1]、d₂[1]、b₂[1]、…、d_N[1]、b_N[1]的初值，设定标志字初值为执行第一处理方案(将在下文中进行详细说明)，依据采样周期T设置定时间隔并开始定时，

第n个从处理器设定交流电压u_n1、u_n2、…、u_nK，正交电压 估计频率ω_n1、ω_n2、…、ω_nK，交流电流i_n1、i_n2、…、i_nK，正交电流交流电压增量h_n1[1]、h_n2[1]、…、h_nK[1]，正交电压增量估计频率增量w_n1[1]、w_n2[1]、…、w_nK[1]，交流电流增量g_n1[1]、g_n2[1]、…、g_nK[1]和正交电流增量 的初值；

S3：实时计量：

在定时采样时刻，主处理器进行同步采样并获得电压采样数据u[s]和电流采样数据i[s]后，依据标志字的值，执行第一处理方案或者执行第二处理方案(将在下文中进行详细说明)，获得直流功率p₀的值，然后修改标志字的值为执行另一种处理方案，

从处理器在主处理器的控制下，对应地执行第一处理方案或者第二处理方案规定的操作，第n个从处理器获得有功功率p_n1、p_n2、…、p_nK，无功功率q_n1、q_n2、…、q_nK，视在功率s_n1、s_n2、…、s_nK和功率因数c_n1、c_n2、…、c_nK的值；

S4：循环执行：

当采样周期T定时时间到，返回步骤S3循环执行。

如图3所示，在主处理器的主步骤中，依次对参数进行了设定(即步骤S1)，包括：设定采样周期T、正数μ、从处理器个数N的值；设定直流电压u₀、直流电流i₀、直流电压增量h₀[1]、直流电流增量g₀[1]以及中间变量d₁[1]、d₂[1]、…、d_N[1]、b₂[1]、…、b_N[1]的初值；设定标志字FLAG初值为执行第一处理方案的数值1；依据采样周期T设置定时器的定时间隔(等于采样周期T)并开始定时，并开放定时中断。

如图4所示，在第n个从处理器的主步骤中，依次对各个变量进行了初始化(即步骤S2)，包括：设定采样周期T、正数γ和ε、正整数K以及2K个递增的频率值β_n1、β_n2、…、β_n(2K)的值(以弧度/秒为单位)；设定交流电压u_n1、u_n2、…、u_nK，正交电压估计频率ω_n1、ω_n2、…、ω_nK，交流电流i_n1、i_n2、…、i_nK，正交电流 交流电压增量h_n1[1]、h_n2[1]、…、h_nK[1]，正交电压增量估计频率增量w_n1[1]、w_n2[1]、…、w_nK[1]，交流电流增量g_n1[1]、g_n2[1]、…、g_nK[1]和正交电流增量 的初值；设定状态信号STS的初值为1，开放进行数据交换的SPI接口中断或者并行接口读写中断。

步骤S3的实时计量功能由主处理器的定时中断步骤与从处理器的数据处理中断步骤共同实现。

如图3所示，在主处理器的定时中断步骤中，在保存中断现场数据之后，先对被测电压和电流信号进行同时采样，获得同一时刻的电压采样数据u[s]和电流采样数据i[s]后，依据标志字FLAG的值，执行第一处理方案或者执行第二处理方案，获得直流功率p₀的值；然后再对标志字FLAG进行逻辑取反运算，使下次中断执行另外一种处理方案，最后恢复中断现场，返回到主步骤执行。

从处理器的数据处理中断步骤由主处理器对从处理器的读写操作触发，对应地执行第一处理方案或者第二处理方案规定的操作。如图4所示，在保存中断现场数据之后，从处理器依据自身的状态信号STS的值，判断是向主处理器发送数据还是从主处理器接收数据；如果STS＝1则是接收数据，读取主处理器发送来的数据并判断类别，分别执行相应的操作，再清零状态信号STS，通知主处理器读取当前计算的中间变量数据，第n个从处理器获得有功功率p_n1、p_n2、…、p_nK，无功功率q_n1、q_n2、…、q_nK，视在功率s_n1、s_n2、…、s_nK和功率因数c_n1、c_n2、…、c_nK的值；如果STS＝0则是发送数据，依次把当前计算的中间变量的各个字节传送到数据交换接口，供主处理器读取，然后把状态信号STS置1；不论是发送数据还是接收数据，最后恢复中断现场数据，返回到主步骤执行。

下面对前述的第一处理方案和第二处理方案进行详细说明。

第一处理方案依次包括：

S101：主处理器利用式(1)获得直流电压增量h₀[2]和直流电流增量g₀[2]的值，并按序号n从小到大的顺序把h₀[2]和g₀[2]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[2\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-(u_0+T\&CenterDot;h_0[1\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[1\left]\right)\\ g_0\left[2\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-(i_0+T\&CenterDot;g_0[1\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(1\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[2]和直流电流增量g₀[2]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(2)，依次获得交流电压增量h_nk[2]、正交电压增量估计频率增量w_nk[2]、交流电流增量g_nk[2]和正交电流增量然后按式(3)计算中间变量d_n[2]和b_n[2]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=h_0\left[2\right]+({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=-({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\&CenterDot;(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ w_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;h_0\left[2\right]\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)/(\mathrm{\&epsiv;}+{(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)}^2+{({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=g_0\left[2\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;(i_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(2\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[2\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ b_n\left[2\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(i_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\end{array}\right.---\left(3\right)$

S102：主处理器查询状态信号STS的值，按序号n从小到大的顺序从N个处理器分别读取中间变量d₁[2]和b₁[2]、d₂[2]和b₂[2]、…、d_N[2]和b_N[2]的值，从处理器发送对应数据后置状态信号STS为1；

S103：主处理器利用式(4)获得直流电压增量h₀[3]和直流电流增量g₀[3]的值，并按序号n从小到大的顺序把h₀[3]和g₀[3]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[3\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-(u_0+T\&CenterDot;h_0[2\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[2\left]\right)\\ g_0\left[3\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-(i_0+T\&CenterDot;g_0[2\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[2\left]\right)\end{array}\right.---\left(4\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[3]和直流电流增量g₀[3]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(5)，依次获得交流电压增量h_nk[3]、正交电压增量估计频率增量w_nk[3]、交流电流增量g_nk[3]和正交电流增量然后按式(6)计算中间变量d_n[3]和b_n[3]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=h_0\left[3\right]+({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=-({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\&CenterDot;(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ w_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;\&CenterDot;h_0\left[3\right]\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)/(\mathrm{\&epsiv;}+{(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)}^2+{({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=g_0\left[3\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;(i_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\end{array}\right.---\left(5\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[3\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ b_n\left[3\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(i_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\end{array}\right.---\left(6\right)$

S104：主处理器查询状态信号STS的值，按序号n从小到大的顺序从N个处理器分别读取中间变量d₁[3]和b₁[3]、d₂[3]和b₂[3]、…、d_N[3]和b_N[3]的值，从处理器发送对应数据后置状态信号STS为1。

第二处理方案依次包括：

S201：主处理器利用式(7)获得直流电压增量h₀[4]和直流电流增量g₀[4]的值，按式(8)先对直流电压u₀和直流电流i₀进行迭代处理，然后计算直流功率p₀，并按序号n从小到大的顺序把h₀[4]和g₀[4]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[4\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-(u_0+2T\&CenterDot;h_0[3\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[3\left]\right)\\ g_0\left[4\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-(i_0+2T\&CenterDot;g_0[3\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[3\left]\right)\end{array}\right.---\left(7\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_0\&LeftArrow;u_0+\frac{T}{3}\left(h_0\right[4]+2h_0[3]+2h_0[2]+h_0[1\left]\right)\\ i_0\&LeftArrow;i_0+\frac{T}{3}\left(g_0\right[4]+2g_0[3]+2g_0[2]+g_0[1\left]\right)\\ p_0=u_0\&CenterDot;i_0\end{array}\right.---\left(\text{8}\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[4]和直流电流增量g₀[4]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环依次执行式(9)、式(10)和式(11)；先按式(9)获得交流电压增量h_nk[4]、正交电压增量估计频率增量w_nk[4]、交流电流增量g_nk[4]和正交电流增量再按式(10)分别对交流电压u_n、正交电压估计频率ω_n、交流电流i_n、正交电流进行迭代处理，并对迭代后的估计频率ω_nk进行限幅处理以确保β_n(2k-1)≤ω_nk<β_n(2k)，接着按式(11)获得有功功率p_nk、无功功率q_nk、视在功率s_nk、功率因数c_nk，然后按式(12)计算中间变量d_n[4]和b_n[4]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=h_0\left[4\right]+({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=-({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\&CenterDot;(u_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ w_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;h_0\left[4\right]\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)/(\mathrm{\&epsiv;}+{(u_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)}^2+{({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=h_0\left[4\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;(i_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\end{array}\right.---\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;u_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left(h_{\mathrm{nk}}\right[4]+2h_{\mathrm{nk}}[3]+2h_{\mathrm{nk}}[2]+h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left({\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\right[4]+2{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3]+2{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2]+{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left(w_{\mathrm{nk}}\right[4]+2w_{\mathrm{nk}}[3]+2w_{\mathrm{nk}}[2]+w_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ i_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;i_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left(g_{\mathrm{nk}}\right[4]+2g_{\mathrm{nk}}[3]+2g_{\mathrm{nk}}[2]+g_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}\stackrel{}{}\&LeftArrow;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left({\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\right[4]+2{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[3]+2{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[2]+{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(10\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{p}_{\mathrm{nk}}=0.5(u_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;i_{\mathrm{nk}}+{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}})\\ q_{\mathrm{nk}}=0.5(u_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}-{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;i_{\mathrm{nk}})\\ s_{\mathrm{nk}}=\sqrt{{p_{\mathrm{nk}}}^2+{q_{\mathrm{nk}}}^2}\\ c_{\mathrm{nk}}=p_{\mathrm{nk}}/s_{\mathrm{nk}}\end{array}\right.---\left(11\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[4\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{u}_{\mathrm{nk}}\\ b_n\left[4\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{i}_{\mathrm{nk}}\end{array}\right.---\left(12\right)$

S202：主处理器查询状态信号STS的值，按序号n从小到大的顺序从N个处理器分别读取中间变量d₁[4]和b₁[4]、d₂[4]和b₂[4]、…、d_N[4]和b_N[4]的值，从处理器发送对应数据后置状态信号STS为1；

S203：主处理器利用式(13)获得直流电压增量h₀[1]和直流电流增量g₀[1]的值，并按序号n从小到大的顺序把h₀[1]和g₀[1]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[1\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-u_0-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[4\left]\right)\\ g_0\left[1\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-i_0-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[4\left]\right)\end{array}\right.---\left(13\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[1]和直流电流增量g₀[1]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(14)，依次获得交流电压增量h_nk[1]、正交电压增量估计频率增量w_nk[1]、交流电流增量g_nk[1]和正交电流增量然后按式(15)计算中间变量d_n[1]和b_n[1]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=h_0\left[1\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;u_{\mathrm{nk}}\\ w_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;h_0\left[1\right]\&CenterDot;{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}/(\mathrm{\&epsiv;}+{u_{\mathrm{nk}}}^2+{{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=g_0\left[1\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;i_{\mathrm{nk}}\end{array}\right.---\left(14\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[1\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ b_n\left[1\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(i_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(15\right)$

S204：主处理器查询状态信号STS的值，按序号n从小到大的顺序从N个处理器分别读取中间变量d₁[1]和b₁[1]、d₂[1]和b₂[1]、…、d_N[1]和b_N[1]的值，从处理器发送对应数据后置状态信号STS为1。

在主处理器发送到从处理器的数据中，除了h₀[1]和g₀[1]、h₀[2]和g₀[2]、h₀[3]和g₀[3]、h₀[4]和g₀[4]的数值部分以外，还包含ID1和ID0两个二进制位的数据标识，从处理器据此区分所接收数据是哪一组。

步骤S4的循环执行功能通过主处理器的循环定时中断事件，触发定时中断步骤的循环执行来实现。

在上述实施方式中，正数μ、γ和ε、采样周期T、从处理器个数N、正整数K以及N×2K个频率值，均可依据被测信号的先验知识与信号分析要求设定。

参数μ的物理意义相当于估计频率点处的通频带的带宽，依据香农采样定理，限定其数值不大于2π/T。μ数值大小对估计幅值的收敛速度具有重要影响，μ值越大，估计幅值越快地收敛到实际值，但同时加大了干扰对幅值估计精度的不良影响。

参数γ的数值对估计频率的收敛速度具有主要影响，γ的值越大，估计频率越快地收敛到实际值，但同时加大了干扰对频率估计精度的不良影响。优选地，限定0<γ<10⁶。

正数ε的目的是为在除法运算时保证除数大于零，其值可选为不大于量化误差。

本发明的电功率计量方法属于四阶迭代方法，在满足香农采样定理要求条件下，各个迭代变量的稳态值与其实际值之间的误差，与采样周期T的四次方相关，采样周期越小，分析精度越高。

第二处理方案比第一处理方案要多执行交流电压、正交电压、估计频率、交流电流、正交电流的迭代以及功率参数的计算，执行时间更长。若执行一次式(7)、式(8)、式(9)、式(10)、式(11)、式(12)、式(13)、式(14)、式(15)的时间依次为Δt₇、Δt₈、Δt₉、Δt₁₀、Δt₁₁、Δt₁₂、Δt₁₃、Δt₁₄、Δt₁₅，主处理器获得一组采样数据时间为Δt₀₁、主处理器与从处理器交换一组数据的时间为Δt₀₂，则第二处理方案总的执行时间为Δt₀₁+(Δt₇+Δt₈+Δt₁₂+Δt₁₃+Δt₁₅)+K(Δt₉+Δt₁₀+Δt₁₁+Δt₁₄)+4N×Δt₀₂。对于单个处理器系统而言，该执行时间为Δt₀₁+(Δt₇+Δt₈+Δt₁₂+Δt₁₃+Δt₁₅)+N×K(Δt₉+Δt₁₀+Δt₁₁+Δt₁₄)。可见，N、K与Δt₉+Δt₁₀+Δt₁₁+Δt₁₄的数值越大，Δt₀₂值越小，本发明的电功率计量方法节省的执行时间越显著。

本发明的电功率计量方法是局部收敛的，通过设定依次递增的频率限值β₁₁、β₁₂、…、β_1(2K)、β₂₁、…、β_N(2K)以及对每个估计频率进行限幅处理，来保证任意两个估计频率的变化范围不会有交集，以确保估计频率收敛。

设定标志字FLAG是为了区分两种不同的处理方案，只要能体现两种数值即可。优选地，标志字FLAG的值取为0和1。

如果估计频率ω₁₁、ω₁₂、…、ω_1K、ω₂₁、…、ω_NK分别收敛到被测电压与电流信号的交流分量的实际频率，则直流电压u₀，直流电流i₀，交流电压u₁₁、u₁₂、…u_1K、u₂₁、…、u_NK，正交电压 交流电流i₁₁、i₁₂、…、i_1K、i₂₁、…、i_NK和正交电流 总能分别收敛到各自的实际值，因此对于这些迭代变量的初值没有特别限制。优选地，均设定为0。

对于中间变量d₁[1]和b₁[1]、d₂[1]和b₂[1]、…、d_N[1]和b_N[1]，直流电压增量h₀[1]，直流电流增量g₀[1]，交流电压增量h₁₁[1]、h₁₂[1]、…、h_1K[1]、h₂₁[1]、…、h_NK[1]，正交电压增量 估计频率增量w₁₁[1]、w₁₂[1]、…、w_1K[1]、w₂₁[1]、…、w_NK[1]，交流电流增量g₁₁[1]、g₁₂[1]、…、g_1K[1]、g₂₁[1]、…、g_NK[1]和正交电流增量的初值，没有特别限制。优选地，均设定为0。

假设被测电压信号表示为u(t)＝U₀+U₁₁Sin(Ω₁₁t+δ₁₁)+U₁₂Sin(Ω₁₂t+δ₁₂)+…+U_1KSin(Ω_1Kt+δ_1K)+U₂₁Sin(Ω₂₁t+δ₂₁)+…+U_NKSin(Ω_NKt+δ_NK)，被测电流信号表示为 对于n分别取值为1,2,…,N，且k分别取值为1,2,…,K，若实际频率都满足β_n(2k-1)≤Ω_nk<β_n(2k)，则经过上述方法分析之后，估计频率ω_nk收敛到Ω_nk，直流功率p₀收敛到U₀I₀，有功功率p_nk、无功功率q_nk、视在功率s_nk分别收敛到0.5U_nkI_nk，当视在功率s_nk不等于0时，功率因数c_nk收敛到

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种归一化多处理器电功率计量方法，其特征在于，采用一个主处理器与N个从处理器执行；其中，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测电压和被测电流进行同时采样与量化，得到同一个时刻的电压采样数据和电流采样数据，并利用迭代方法计算直流功率p₀；在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定N×2K个频率的数值为依次递增且均不大于2π/T的正数β₁₁、β₁₂、…、β_1(2K)、β₂₁、…、β_N(2K)，利用迭代方法获得N×K个估计频率ω₁₁、ω₁₂、…ω_1K、ω₂₁、…、ω_NK，计算N×K个有功功率p₁₁、p₁₂、…、p_1K、p₂₁、…、p_NK，N×K个无功功率q₁₁、q₁₂、…、q_1K、q₂₁、…、q_NK，N×K个视在功率s₁₁、s₁₂、…、s_1K、s₂₁、…、s_NK和N×K个功率因数c₁₁、c₁₂、…、c_1K、c₂₁、…、c_NK，其中

针对每组电压采样数据u[s]和电流采样数据i[s]，均从下述第一处理方案和第二处理方案中选择一种执行，连续两组采样数据分别执行不同的处理方案，两种处理方案相继执行一次完成一次迭代计算；其中0<μ<2π/T，0<γ<10⁶，正数ε不大于量化误差，从处理器序号n依次取值1,2,…,N；

第一处理方案依次包括以下步骤：

S101：主处理器利用式(1)获得直流电压增量h₀[2]和直流电流增量g₀[2]的值，并把h₀[2]和g₀[2]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[2\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-(u_0+T\&CenterDot;h_0[1\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[1\left]\right)\\ g_0\left[2\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-(i_0+T\&CenterDot;g_0[1\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(1\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[2]和直流电流增量g₀[2]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(2)，依次获得交流电压增量h_nk[2]、正交电压增量估计频率增量w_nk[2]、交流电流增量g_nk[2]和正交电流增量

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=h_0\left[2\right]+({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=-({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\&CenterDot;(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ w_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;h_0\left[2\right]\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)/(\mathrm{\&epsiv;}+{(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)}^2+{({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=g_0\left[2\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[2\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(2\right)$

然后按式(3)计算中间变量d_n[2]和b_n[2]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[2\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ b_n\left[2\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(i_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\end{array}\right.---\left(3\right)$

S102：主处理器读取中间变量d₁[2]和b₁[2]、d₂[2]和b₂[2]、…、d_N[2]和b_N[2]的值；

S103：主处理器利用式(4)获得直流电压增量h₀[3]和直流电流增量g₀[3]的值，并把h₀[3]和g₀[3]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[3\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-(u_0+T\&CenterDot;h_0[2\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[2\left]\right)\\ g_0\left[3\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-(i_0+T\&CenterDot;g_0[2\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[2\left]\right)\end{array}\right.---\left(4\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[3]和直流电流增量g₀[3]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(5)，依次获得交流电压增量h_nk[3]、正交电压增量估计频率增量w_nk[3]、交流电流增量g_nk[3]和正交电流增量

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=h_0\left[3\right]+({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=-({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\&CenterDot;(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ w_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;\&CenterDot;h_0\left[3\right]\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)/(\mathrm{\&epsiv;}+{(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)}^2+{({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=g_0\left[3\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[3\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[2\left]\right)\end{array}\right.---\left(5\right)$

然后按式(6)计算中间变量d_n[3]和b_n[3]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[3\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ b_n\left[3\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(i_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\end{array}\right.---\left(6\right)$

S104：主处理器读取中间变量d₁[3]和b₁[3]、d₂[3]和b₂[3]、…、d_N[3]和b_N[3]的值；

第二处理方案依次包括以下步骤：

S201：主处理器利用式(7)获得直流电压增量h₀[4]和直流电流增量g₀[4]的值，按式(8)先对直流电压u₀和直流电流i₀进行迭代处理，然后计算直流功率p₀，并把h₀[4]和g₀[4]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[4\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-(u_0+2T\&CenterDot;h_0[3\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[3\left]\right)\\ g_0\left[4\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-(i_0+2T\&CenterDot;g_0[3\left]\right)-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[3\left]\right)\end{array}\right.---\left(7\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_0\&LeftArrow;u_0+\frac{T}{3}\left(h_0\right[4]+2h_0[3]+2h_0[2]+h_0[1\left]\right)\\ i_0\&LeftArrow;i_0+\frac{T}{3}\left(g_0\right[4]+2g_0[3]+2g_0[2]+g_0[1\left]\right)\\ p_0=u_0\&CenterDot;i_0\end{array}\right.---\left(\text{8}\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[4]和直流电流增量g₀[4]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环依次执行式(9)、式(10)和式(11)；先按式(9)获得交流电压增量h_nk[4]、正交电压增量估计频率增量w_nk[4]、交流电流增量g_nk[4]和正交电流增量再按式(10)分别对交流电压u_n、正交电压估计频率ω_n、交流电流i_n、正交电流进行迭代处理，并对迭代后的估计频率ω_nk进行限幅处理以确保β_n(2k-1)≤ω_nk<β_n(2k)，接着按式(11)获得有功功率p_nk、无功功率q_nk、视在功率s_nk、功率因数c_nk，

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=h_0\left[4\right]+({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=-({\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;w_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\&CenterDot;(u_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ w_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;h_0\left[4\right]\&CenterDot;({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)/(\mathrm{\&epsiv;}+{(u_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)}^2+{({\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=h_0\left[4\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;({\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[4\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;(i_{\mathrm{nk}}+2T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[3\left]\right)\end{array}\right.---\left(9\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;u_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left(h_{\mathrm{nk}}\right[4]+2h_{\mathrm{nk}}[3]+2h_{\mathrm{nk}}[2]+h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left({\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\right[4]+2{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[3]+2{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[2]+{\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left(w_{\mathrm{nk}}\right[4]+2w_{\mathrm{nk}}[3]+2w_{\mathrm{nk}}[2]+w_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ i_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;i_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left(g_{\mathrm{nk}}\right[4]+2g_{\mathrm{nk}}[3]+2g_{\mathrm{nk}}[2]+g_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ {\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}\&LeftArrow;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}+\frac{T}{3}\left({\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\right[4]+2{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[3]+2{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[2]+{\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(10\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{p}_{\mathrm{nk}}=0.5(u_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;i_{\mathrm{nk}}+{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}})\\ q_{\mathrm{nk}}=0.5(u_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}-{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;i_{\mathrm{nk}})\\ s_{\mathrm{nk}}=\sqrt{{p_{\mathrm{nk}}}^2+{q_{\mathrm{nk}}}^2}\\ c_{\mathrm{nk}}=p_{\mathrm{nk}}/s_{\mathrm{nk}}\end{array}\right.---\left(11\right)$

然后按式(12)计算中间变量d_n[4]和b_n[4]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[4\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{u}_{\mathrm{nk}}\\ b_n\left[4\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}{i}_{\mathrm{nk}}\end{array}\right.---\left(12\right)$

S202：主处理器读取中间变量d₁[4]和b₁[4]、d₂[4]和b₂[4]、…、d_N[4]和b_N[4]的值；

S203：主处理器利用式(13)获得直流电压增量h₀[1]和直流电流增量g₀[1]的值，并把h₀[1]和g₀[1]的值发送到全部从处理器；

$\left\{\begin{array}{c}{h}_0\left[1\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(u\right[s]-u_0-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{d}_n[4\left]\right)\\ g_0\left[1\right]=\mathrm{\&mu;}\&CenterDot;\left(i\right[s]-i_0-\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_n[4\left]\right)\end{array}\right.---\left(13\right)$

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[1]和直流电流增量g₀[1]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(14)，依次获得交流电压增量h_nk[1]、正交电压增量估计频率增量w_nk[1]、交流电流增量g_nk[1]和正交电流增量

$\left\{\begin{array}{c}{h}_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=h_0\left[1\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}\\ {\tilde{h}}_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;u_{\mathrm{nk}}\\ w_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=\mathrm{\&gamma;}\&CenterDot;h_0\left[1\right]\&CenterDot;{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}/(\mathrm{\&epsiv;}+{u_{\mathrm{nk}}}^2+{{\tilde{u}}_{\mathrm{nk}}}^2)\\ g_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=g_0\left[1\right]+{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;{\tilde{i}}_{\mathrm{nk}}\\ {\tilde{g}}_{\mathrm{nk}}\left[1\right]=-{\mathrm{\&omega;}}_{\mathrm{nk}}\&CenterDot;i_{\mathrm{nk}}\end{array}\right.---\left(14\right)$

然后按式(15)计算中间变量d_n[1]和b_n[1]的值；

$\left\{\begin{array}{c}{d}_n\left[1\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(u_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;h_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\\ b_n\left[1\right]=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\&Sigma;}}}(i_{\mathrm{nk}}+T\&CenterDot;g_{\mathrm{nk}}[1\left]\right)\end{array}\right.---\left(15\right)$

S204：主处理器读取中间变量d₁[1]和b₁[1]、d₂[1]和b₂[1]、…、d_N[1]和b_N[1]的值。

2.根据权利要求1所述的归一化多处理器电功率计量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：参数设定：

主处理器设定采样周期T、正数μ、从处理器个数N的值，

每个从处理器均设定采样周期T、正数γ和ε、正整数K，第n个从处理器还设定β_n1、β_n2、…、β_n(2K)为2K个依次递增的频率值；

S2：变量初始化：

主处理器设定直流电压u₀、直流电流i₀、直流电压增量h₀[1]、直流电流增量g₀[1]以及中间变量d₁[1]、b₁[1]、d₂[1]、b₂[1]、…、d_N[1]、b_N[1]的初值，设定标志字初值为执行第一处理方案，依据采样周期T设置定时间隔并开始定时，

第n个从处理器设定交流电压u_n1、u_n2、…、u_nK，正交电压 估计频率ω_n1、ω_n2、…、ω_nK，交流电流i_n1、i_n2、…、i_nK，正交电流交流电压增量h_n1[1]、h_n2[1]、…、h_nK[1]，正交电压增量估计频率增量w_n1[1]、w_n2[1]、…、w_nK[1]，交流电流增量g_n1[1]、g_n2[1]、…、g_nK[1]和正交电流增量 的初值；

S3：实时计量：

在定时采样时刻，主处理器进行同步采样并获得电压采样数据u[s]和电流采样数据i[s]后，依据标志字的值，执行第一处理方案或者执行第二处理方案，获得直流功率p₀的值，然后修改标志字的值为执行另一种处理方案，

从处理器在主处理器的控制下，对应地执行第一处理方案或者第二处理方案规定的操作，第n个从处理器获得有功功率p_n1、p_n2、…、p_nK，无功功率q_n1、q_n2、…、q_nK，视在功率s_n1、s_n2、…、s_nK和功率因数c_n1、c_n2、…、c_nK的值；

S4：循环执行：

当采样周期T定时时间到，返回步骤S3循环执行。