CN107727973A - 一种电能质量测量方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例通过计算机获取到高精度功率分析仪、万用表分别采样得到的电能质量信号源的电流信号、第一电压信号和第二电压信号后，对第一电压信号和电流信号进行处理得到电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位和谐波频率，再根据基波有效值、基波相位进行计算得到电能质量信号源的三相不平衡度和基波功率，然后对第二电压信号进行计算得到电能质量信号源的闪变结果，最后根据电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位、谐波频率、三相不平衡度、基波功率和闪变结果生成电能质量信号源的测量结果。

Description

一种电能质量测量方法及系统
技术领域
本发明涉及电能质量校准领域，尤其涉及一种电能质量测量方法及系统。
背景技术
电能质量校准实验室一般用电能质量标准信号源对电能质量监测仪器进行校准，电能质量标准信号源主要是福禄克6100系列，对电能质量标准信号源校准需要高精度电能质量测量仪器，本发明电能质量测量标准系统主要用于对电能质量标准信号源进行校准。
目前国内有少数实验室具备高精度电能质量测量能力，有两种类型：
一种是采用高精度功率分析仪实现谐波、闪变、频率等指标的较高精度测量，主要缺点是这些指标的测量精度只稍好于一般电能质量分析仪，校准电能质量标准信号源比较勉强。
另一种是对高精度采样设备进行开发实现电能质量指标高精度测量，现有系统的缺点主要有：a、需要电压同步信号，若电能质量信号源不能输出电压同步信号，则无法测量；b、所采用的高精度采样设备数量多、体积大、重量大，不便于送检。
因此，需要提供一种电能质量测量方法及系统以解决当前电能质量测量系统若无法输出电压同步信号则无法进行测量，且系统采样设备数量多、体积大和重量大的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供了一种电能质量测量方法及系统，解决了当前电能质量测量系统若无法输出电压同步信号则无法进行测量，且系统采样设备数量多、体积大和重量大的技术问题。
本发明实施例提供了一种电能质量测量方法，包括：
S1：高精度功率分析仪将获取到的电能质量信号源的电流信号和第一电压信号发送至计算机；
S2：万用表将获取到的电能质量信号源的第二电压信号发送至计算机；
S3：计算机通过加窗插值离散傅里叶变换法对第一电压信号和电流信号进行处理得到电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位和谐波频率；
S4：计算机根据基波有效值、基波相位进行计算得到电能质量信号源的三相不平衡度和基波功率；
S5：计算机通过预置闪变测量算法对第二电压信号进行计算得到电能质量信号源的闪变结果；
S6：计算机根据电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位、谐波频率、三相不平衡度、基波功率和闪变结果生成电能质量信号源的测量结果。
优选地，S1之前还包括：
S0：计算机根据获取到的采样设定指令设置第一采样频率信息和第二采样频率信息，并将第一采样频率信息发送至高精度功率分析仪，将第二采样频率信息发送至万用表。
优选地，S1具体包括：
高精度功率分析仪根据第一采样频率信息以第一采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的电流信号和第一电压信号，并将电流信号和第一电压信号发送至计算机。
优选地，S2具体包括：
万用表根据第二采样频率信息以第二采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的第二电压信号，并将第二电压信号发送至计算机。
优选地，预置闪变测量算法为符合IEC标准的闪变测量算法。
优选地，本发明实施例还提供了一种电能质量测量系统，包括：高精度功率分析仪、万用表和计算机；
高精度功率分析仪与计算机连接；
万用表与计算机连接；
高精度功率分析仪用于将获取到的电能质量信号源的电流信号和第一电压信号发送至计算机；
万用表用于将获取到的电能质量信号源的第二电压信号发送至计算机；
计算机用于通过加窗插值离散傅里叶变换法对第一电压信号和电流信号进行处理得到电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位和谐波频率；
计算机还用于根据基波有效值、基波相位进行计算得到电能质量信号源的三相不平衡度和基波功率；
计算机还用于通过预置闪变测量算法对第二电压信号进行计算得到电能质量信号源的闪变结果；
计算机还用于根据电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位、谐波频率、三相不平衡度、基波功率和闪变结果生成电能质量信号源的测量结果。
优选地，计算机还用于根据获取到的采样设定指令设置第一采样频率信息和第二采样频率信息，并将第一采样频率信息发送至高精度功率分析仪，将第二采样频率信息发送至万用表。
优选地，高精度功率分析仪还用于根据第一采样频率信息以第一采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的电流信号和第一电压信号，并将电流信号和第一电压信号发送至计算机。
优选地，万用表还用于根据第二采样频率信息以第二采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的第二电压信号，并将第二电压信号发送至计算机。
优选地，预置闪变测量算法为符合IEC标准的闪变测量算法。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例提供了一种电能质量测量方法及系统，其中，该方法包括：高精度功率分析仪将获取到的电能质量信号源的电流信号和第一电压信号发送至计算机；万用表将获取到的电能质量信号源的第二电压信号发送至计算机；计算机通过加窗插值离散傅里叶变换法对第一电压信号和电流信号进行处理得到电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位和谐波频率；计算机根据基波有效值、基波相位进行计算得到电能质量信号源的三相不平衡度和基波功率；计算机通过预置闪变测量算法对第二电压信号进行计算得到电能质量信号源的闪变结果；计算机根据电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位、谐波频率、三相不平衡度、基波功率和闪变结果生成电能质量信号源的测量结果。本发明解决了当前电能质量测量系统若无法输出电压同步信号则无法进行测量，且系统采样设备数量多、体积大和重量大的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种电能质量测量方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电能质量测量方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种电能质量测量系统的一个实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的一种电能质量测量系统的的应用例示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种电能质量测量方法及系统，解决了当前电能质量测量系统若无法输出电压同步信号则无法进行测量，且系统采样设备数量多、体积大和重量大的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种电能质量测量方法的一个实施例，包括：
101、高精度功率分析仪将获取到的电能质量信号源的电流信号和第一电压信号发送至计算机；
102、万用表将获取到的电能质量信号源的第二电压信号发送至计算机；
103、计算机通过加窗插值离散傅里叶变换法对第一电压信号和电流信号进行处理得到电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位和谐波频率；
104、计算机根据基波有效值、基波相位进行计算得到电能质量信号源的三相不平衡度和基波功率；
105、计算机通过预置闪变测量算法对第二电压信号进行计算得到电能质量信号源的闪变结果；
106、计算机根据电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位、谐波频率、三相不平衡度、基波功率和闪变结果生成电能质量信号源的测量结果。
本发明实施例通过构建高精度功率分析仪、万用表和计算机的电能质量测量系统，计算机获取到高精度功率分析仪、万用表分别采样得到的电能质量信号源的电流信号、第一电压信号和第二电压信号后，对第一电压信号和电流信号进行处理得到电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位和谐波频率，再根据基波有效值、基波相位进行计算得到电能质量信号源的三相不平衡度和基波功率，然后对第二电压信号进行计算得到电能质量信号源的闪变结果，最后根据电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位、谐波频率、三相不平衡度、基波功率和闪变结果生成电能质量信号源的测量结果，解决了当前电能质量测量系统若无法输出电压同步信号则无法进行测量，且系统采样设备数量多、体积大和重量大的技术问题。
以上为一种电能质量测量方法的一个实施例，为进行更具体的说明，下面提供一种电能质量测量方法的另一个实施例，请参阅图2，本发明提供的一种电能质量测量方法的另一个实施例，包括：
201、计算机根据获取到的采样设定指令设置第一采样频率信息和第二采样频率信息，并将第一采样频率信息发送至高精度功率分析仪，将第二采样频率信息发送至万用表；
202、高精度功率分析仪根据第一采样频率信息以第一采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的电流信号和第一电压信号，并将电流信号和第一电压信号发送至计算机；
需要说明的是，高精度功率分析仪对电能质量信号源进行采样，可得到指定长度的电能质量信号源的电流信号和第一电压信号，该指定长度为用户根据需要所设定的。
203、万用表根据第二采样频率信息以第二采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的第二电压信号，并将第二电压信号发送至计算机；
204、计算机通过加窗插值离散傅里叶变换法对第一电压信号和电流信号进行处理得到电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位和谐波频率；
205、计算机根据基波有效值、基波相位进行计算得到电能质量信号源的三相不平衡度和基波功率；
206、计算机通过预置闪变测量算法对第二电压信号进行计算得到电能质量信号源的闪变结果；
预置闪变测量算法为符合IEC标准的闪变测量算法。
在本实施例中，计算机用符合IEC标准的闪变测量算法对第二电压信号进行处理，每10分钟可得到一个短时间闪变结果。
207、计算机根据电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位、谐波频率、三相不平衡度、基波功率和闪变结果生成电能质量信号源的测量结果。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
上面是对一种电能质量测量方法进行的详细说明，为便于理解，下面将以一具体应用场景对一种电能质量测量方法的应用进行说明，应用例包括：
本发明提出的电能质量测量方法的硬件部分主要包括计算机、交换机、高精度功率分析仪(型号：横河WT3000)、高性能万用表(型号：安捷伦34411A)，参阅图4。
测量方法如下：
(1)除电压闪变外的其他指标，包括基波有效值、基波功率、谐波有效值、不平衡度、频率等：
A、当电能质量信号源向高精度采样设备输出稳定的电压、电流信号后，计算机控制高精度功率分析仪采样输入信号，采样频率为固定的200kHz，并将指定时间长度的电压、电流采样信号数据(即上述第一电压信号和电流信号)传输给计算机。
B、计算机采用一种基于离散傅里叶分析的加窗插值算法对电压、电流采样数据进行处理，得到高精度的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位、谐波频率测量结果，其中通过基波有效值、基波相位测量结果得到三相不平衡、基波功率的测量结果。
C、只要电压、电流信号峰值不超过量程，本发明能测量任意的电压、电流信号，并且不需要电压同步信号。
(2)电压闪变测量：
A、当电能质量信号源向高精度采样设备输出稳定的电压信号后，计算机根据设定的采样频率控制高性能万用表连续采样电压输入信号，并将采样数据(即前述第二电压信号)连续传输给计算机。
B、计算机用符合IEC标准的闪变测量算法对采样数据进行处理，每10分钟得到一个短时间闪变结果。
本发明的谐波、闪变、频率测量精度比A级电能质量分析仪高10倍以上，满足对电能质量信号源的校准要求。本系统不需要电压同步信号，能测量任意电压、电流信号。
本发明主要包括计算机、高精度功率分析仪和高性能万用表，体积、重量都不大，便于携带、送检。
请参阅图3，本发明提供的一种电能质量测量系统的一个实施例，包括：高精度功率分析仪301、万用表302和计算机303；
高精度功率分析仪301与计算机303连接；
万用表302与计算机303连接；
高精度功率分析仪301用于将获取到的电能质量信号源的电流信号和第一电压信号发送至计算机；
万用表302用于将获取到的电能质量信号源的第二电压信号发送至计算机；
计算机303用于通过加窗插值离散傅里叶变换法对第一电压信号和电流信号进行处理得到电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位和谐波频率；
计算机303还用于根据基波有效值、基波相位进行计算得到电能质量信号源的三相不平衡度和基波功率；
计算机303还用于通过预置闪变测量算法对第二电压信号进行计算得到电能质量信号源的闪变结果；
计算机303还用于根据电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位、谐波频率、三相不平衡度、基波功率和闪变结果生成电能质量信号源的测量结果。
在本实施例中，计算机303还用于根据获取到的采样设定指令设置第一采样频率信息和第二采样频率信息，并将第一采样频率信息发送至高精度功率分析仪301，将第二采样频率信息发送至万用表302。
在本实施例中，高精度功率分析仪301还用于根据第一采样频率信息以第一采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的电流信号和第一电压信号，并将电流信号和第一电压信号发送至计算机303。
在本实施例中，万用表302还用于根据第二采样频率信息以第二采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的第二电压信号，并将第二电压信号发送至计算机303。
在本实施例中，预置闪变测量算法为符合IEC标准的闪变测量算法。
本发明提供的一种电能质量测量系统结构紧凑，便于携带，且能测量任意电压、电流信号，不需要电压同步信号，适用范围宽。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电能质量测量方法，其特征在于，包括：
S1：高精度功率分析仪将获取到的电能质量信号源的电流信号和第一电压信号发送至计算机；
S2：万用表将获取到的电能质量信号源的第二电压信号发送至计算机；
S3：计算机通过加窗插值离散傅里叶变换法对第一电压信号和电流信号进行处理得到电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位和谐波频率；
S4：计算机根据基波有效值、基波相位进行计算得到电能质量信号源的三相不平衡度和基波功率；
S5：计算机通过预置闪变测量算法对第二电压信号进行计算得到电能质量信号源的闪变结果；
S6：计算机根据电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位、谐波频率、三相不平衡度、基波功率和闪变结果生成电能质量信号源的测量结果。
2.根据权利要求1所述的电能质量测量方法，其特征在于，S1之前还包括：
S0：计算机根据获取到的采样设定指令设置第一采样频率信息和第二采样频率信息，并将第一采样频率信息发送至高精度功率分析仪，将第二采样频率信息发送至万用表。
3.根据权利要求2所述的电能质量测量方法，其特征在于，S1具体包括：
高精度功率分析仪根据第一采样频率信息以第一采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的电流信号和第一电压信号，并将电流信号和第一电压信号发送至计算机。
4.根据权利要求3所述的电能质量测量方法，其特征在于，S2具体包括：
万用表根据第二采样频率信息以第二采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的第二电压信号，并将第二电压信号发送至计算机。
5.根据权利要求1所述的电能质量测量方法，其特征在于，预置闪变测量算法为符合IEC标准的闪变测量算法。
6.一种电能质量测量系统，其特征在于，包括：高精度功率分析仪、万用表和计算机；
高精度功率分析仪与计算机连接；
万用表与计算机连接；
高精度功率分析仪用于将获取到的电能质量信号源的电流信号和第一电压信号发送至计算机；
万用表用于将获取到的电能质量信号源的第二电压信号发送至计算机；
计算机用于通过加窗插值离散傅里叶变换法对第一电压信号和电流信号进行处理得到电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位和谐波频率；
计算机还用于根据基波有效值、基波相位进行计算得到电能质量信号源的三相不平衡度和基波功率；
计算机还用于通过预置闪变测量算法对第二电压信号进行计算得到电能质量信号源的闪变结果；
计算机还用于根据电能质量信号源的基波有效值、基波相位、基波频率、谐波有效值、谐波相位、谐波频率、三相不平衡度、基波功率和闪变结果生成电能质量信号源的测量结果。
7.根据权利要求6所述的电能质量测量系统，其特征在于，计算机还用于根据获取到的采样设定指令设置第一采样频率信息和第二采样频率信息，并将第一采样频率信息发送至高精度功率分析仪，将第二采样频率信息发送至万用表。
8.根据权利要求7所述的电能质量测量系统，其特征在于，高精度功率分析仪还用于根据第一采样频率信息以第一采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的电流信号和第一电压信号，并将电流信号和第一电压信号发送至计算机。
9.根据权利要求8所述的电能质量测量系统，其特征在于，万用表还用于根据第二采样频率信息以第二采样频率对电能质量信号源进行采样，得到电能质量信号源的第二电压信号，并将第二电压信号发送至计算机。
10.根据权利要求6所述的电能质量测量系统，其特征在于，预置闪变测量算法为符合IEC标准的闪变测量算法。
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