CN107907737A - 一种基于指数时域函数的电度计量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于指数时域函数的电度计量方法及系统。现有的电度计量方法中，若采样率不够高，则无法测到高频谐波，造成误差；若采样率低不满足采样定理，可加前置滤波器，但会滤掉高频信号，使信号变形，造成误差。本发明针对电压为U、电流由指数上升沿和下降沿构成的调制周期为T的发电和用电设备，首先通过测量设备对电流进行采样，然后通过待定系数求解得到指数函数相关参数，确定时域函数曲线，最后通过积分运算得到电度计量结果。本发明可以避免传统的基于频域的计量中要求采样率高、无法测到高频信号的问题，提高了计量准确度。

Description

一种基于指数时域函数的电度计量方法及系统

技术领域

本发明涉及电度计量领域，具体地说是一种基于指数时域函数的电度计量方法及系统。

背景技术

电能是国民经济和人民生活的主要能源，电能计量数据涉及到发电、供电与用电三方的经济利益。随着现代工业的发展，电力系统接入过多的电力电子设备、整流换流设备以及其他非线性负载，电网带入了大量的谐波电流和谐波电压，严重影响电能计量数据的准确性。

针对柔性直流系统，其电流波形通常由固定周期的指数上升沿和下降沿构成，这种波形通常包含大量高次谐波，特别是在拐点处。传统的电度计量方法多基于频域，要求的采样率高。若采样率不够高，则无法测到高频谐波，造成误差。若采样率低不满足采样定理，可加前置滤波器，但会滤掉高频信号，使信号变形，造成误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于指数时域函数的电度计量方法，以提高计量准确度。

为此，本发明采用如下的技术方案：一种基于指数时域函数的电度计量方法，其针对电压为U、电流由指数上升沿和下降沿构成的调制周期为T的发电和用电设备，通过测量设备对电流进行采样，然后通过待定系数求解得到指数函数相关参数，确定时域函数曲线，最后通过积分运算得到电度计量结果。

作为上述技术方案的补充，其包括如下步骤：

步骤1)，以5/T的采样率对待测电流进行采样，得到采样点数据，取一个周期内采样点I(i)，i＝1,2,3,4,5，取I(1)点为初始时刻，则t(i)＝i*T/5，i＝0,1,2,3,4；

步骤2)，比较判断5个采样点数值大小，得到数值最大和第二大的两个采样点；若为第1、2采样点，则进入步骤3)；若为第2、3采样点，则进入步骤4)；若为第3、4采样点，则进入步骤5)；若为第4、5采样点，则进入步骤6)；

步骤3)，先取第3、4采样点数据，代入则得C、τ，取t＝T点数据为第5’采样点，再将第1、5’采样点数据代入得A、B，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤4)，先取第4、5采样点数据，代入则得C、τ，取t＝T点数据为第5’采样点，再将第1、5’采样点数据代入得A、B，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤5)，先取第1、2、3采样点数据，代入则得A、B、τ，取t＝0点数据为第5’采样点，t(5’)＝T，再将第5’采样点数据代入得C，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤6)，先取第1、2、3采样点数据，代入则得A、B、τ，取t＝0点数据为第5’采样点，t(5’)＝T，再将第5’采样点数据代入得C，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤7)，由下式的积分运算得到电度计量结果：

本发明的另一目的是提供一种基于指数时域函数的电度计量系统，其包括：

采用模块：针对电压为U、电流由指数上升沿和下降沿构成的调制周期为T的发电和用电设备，通过测量设备对电流进行采样；

时域函数曲线确定模块：通过待定系数求解得到指数函数相关参数，确定时域函数曲线；

电度计量结果计算模块：通过积分运算得到电度计量结果。

与现有技术相比，本发明电度计量方法的优点在于：针对电压恒定，电流为指数上升沿和下降沿构成的调制周期为T的发电和用电设备，电流存在大量高次谐波，通过基于时域的方法来计量，避免了传统的基于频域的计量中要求采样率高、无法测到高频信号的问题，提高了计量准确度。

附图说明

图1是本发明实施例1电度计量方法的流程图；

图2是本发明实施例1中DC/DC换流器的简化模型结构图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1

本实施例提供一种基于指数时域函数的电度计量方法，如图1所示，其针对电压为U、电流由指数上升沿和下降沿构成的调制周期为T的发电和用电设备，通过测量设备对电流进行采样，包括如下步骤：

步骤1)，以5/T的采样率对待测电流进行采样，得到采样点数据，取一个周期内采样点I(i)，i＝1,2,3,4,5，取I(1)点为初始时刻，则t(i)＝i*T/5，i＝0,1,2,3,4；

步骤2)，比较判断5个采样点数值大小，得到数值最大和第二大的两个采样点；若为第1、2采样点，则进入步骤3)；若为第2、3采样点，则进入步骤4)；若为第3、4采样点，则进入步骤5)；若为第4、5采样点，则进入步骤6)；

步骤3)，先取第3、4采样点数据，代入则得C、τ，取t＝T点数据为第5’采样点，再将第1、5’采样点数据代入得A、B，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤4)，先取第4、5采样点数据，代入则得C、τ，取t＝T点数据为第5’采样点，再将第1、5’采样点数据代入得A、B，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤5)，先取第1、2、3采样点数据，代入则得A、B、τ，取t＝0点数据为第5’采样点，t(5’)＝T，再将第5’采样点数据代入得C，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤6)，先取第1、2、3采样点数据，代入则得A、B、τ，取t＝0点数据为第5’采样点，t(5’)＝T，再将第5’采样点数据代入得C，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤7)，由下式的积分运算得到电度计量结果：

应用例

图2所示为一个DC/DC换流器的简化模型，本发明方法在计量装置中进行计算。模拟量采集模块通过电压互感器和电流互感器连接输出电路，然后经过中央处理单元处理，最后存储在存储单元。

计量装置通过模拟量采集模块得到采样点数据，得到一个周期内采样点I(i)，i＝1,2,3,4,5，取I(1)点为初始时刻，则t(i)＝i*T/5，i＝0,1,2,3,4；随后由中央处理单元通过待定系数法求得指数函数待定系数A、B、τ、C、D，即可得完整时域函数曲线，并通过积分运算得到0到T时刻的电度计量结果，最后将电度计量数据存储在存储单元。

本发明所述基于指数时域函数的电度计量方法，可以用于柔性直流系统中各种电源端和负荷端的电度计量。

实施例2

本实施例提供一种基于指数时域函数的电度计量系统，包括：

采用模块：针对电压为U、电流由指数上升沿和下降沿构成的调制周期为T的发电和用电设备，通过测量设备对电流进行采样；

时域函数曲线确定模块：通过待定系数求解得到指数函数相关参数，确定时域函数曲线；

电度计量结果计算模块：通过积分运算得到电度计量结果。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (3)

1.一种基于指数时域函数的电度计量方法，其特征在于，针对电压为U、电流由指数上升沿和下降沿构成的调制周期为T的发电和用电设备，通过测量设备对电流进行采样，然后通过待定系数求解得到指数函数相关参数，确定时域函数曲线，最后通过积分运算得到电度计量结果。

2.根据权利要求1所述的电度计量方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，以5/T的采样率对待测电流进行采样，得到采样点数据，取一个周期内采样点I(i)，i＝1,2,3,4,5，取I(1)点为初始时刻，则t(i)＝i*T/5，i＝0,1,2,3,4；

步骤2)，比较判断5个采样点数值大小，得到数值最大和第二大的两个采样点；若为第1、2采样点，则进入步骤3)；若为第2、3采样点，则进入步骤4)；若为第3、4采样点，则进入步骤5)；若为第4、5采样点，则进入步骤6)；

步骤3)，先取第3、4采样点数据，代入则得C、τ，取t＝T点数据为第5’采样点，再将第1、5’采样点数据代入得A、B，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤4)，先取第4、5采样点数据，代入则得C、τ，取t＝T点数据为第5’采样点，再将第1、5’采样点数据代入得A、B，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤5)，先取第1、2、3采样点数据，代入则得A、B、τ，取t＝0点数据为第5’采样点，t(5’)＝T，再将第5’采样点数据代入得C，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤6)，先取第1、2、3采样点数据，代入则得A、B、τ，取t＝0点数据为第5’采样点，t(5’)＝T，再将第5’采样点数据代入得C，即得完整时域函数曲线，进入步骤7)；

步骤7)，由下式的积分运算得到电度计量结果：

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3.一种基于指数时域函数的电度计量系统，其特征在于，包括：

采用模块：针对电压为U、电流由指数上升沿和下降沿构成的调制周期为T的发电和用电设备，通过测量设备对电流进行采样；

时域函数曲线确定模块：通过待定系数求解得到指数函数相关参数，确定时域函数曲线；

电度计量结果计算模块：通过积分运算得到电度计量结果。