CN109358229A - 一种功率自适应计算方法、系统及存储介质 - Google Patents

一种功率自适应计算方法、系统及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种功率自适应计算方法、系统及存储介质。一种功率自适应计算方法，包括如下步骤：步骤1：配置回路采样顺序；步骤2：设置各电流回路取电相位；步骤3：DMA对各回路进行AD采样,监测并记录各回路的采样时间；步骤4：计算各回路电压、电流、功率；步骤5：根据回路时间差，采用相量同步补偿技术对功率进行自适应补偿。本发明的有益效果是：1.充分利用DMA技术，使得采样时序更加稳定、可靠，同时释放CPU的运算能力；2.采用本发明方法研制的具有取电相位自由配置功能的精密配电监测多回路电表，智能支持三相应用、单相应用以及单、三相混用等各种情况，降低了客户的运行、维护成本，具有较高的社会效益。

Description

一种功率自适应计算方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种功率自适应计算方法、系统及存储介质。
背景技术
传统数据中心将向绿色数据中心转变不断上涨的能源成本和不断增长的计算需求，使得数据中心的能耗问题引发越来越高的关注度。数据中心建设过程中落实节地、节水、节电、节材和环境保护的基本建设方针，“节能环保，绿色低碳”必将成为下一代数据中心建设的主题词。
数据中心用电管理解决方案，同样需要坚持“节能环保，绿色低碳”。数据中心规模越来越大，用电密度也随之大幅增加。配电系统中，除了正常的配电系统中采取的双回路独立电源供电之外，还在数据中心配备事故备用柴油机发电机、大容量UPS等。精密配电柜既需要监测三相负载，同时也需要监测单相负载的用电情况。这就要求精密配电监测多回路电表，能够智能适配单相、三相混用的情况，减少多回路电表的类型和数量，提高精密配电柜的能量密度，响应“节能环保，绿色低碳”的要求。
传统单相、三相回路监测仪表，电压电流必须一一对应。传统方案有两种做法：第一种是每路电流通道就对应一路电压通道输入，二者一一对应；第二种是电压通道固定为三路，但是每路电流通道的相别必须固定。若出线的取电相位调整，电表无法在不重新接线的条件下同步切换出线的参考电压，从而造成计量出错的问题。
发明内容
本发明提供了一种功率自适应计算方法，包括如下步骤：
步骤1：配置回路采样顺序；
步骤2：设置各电流回路取电相位；
步骤3：DMA对各回路进行AD采样,监测并记录各回路的采样时间；采用DMA通道链接技术，对各回路进行数据采集，获取离散的数字采样，完成所有通道的模拟量采样；监测并记录各通道采样时间，用于计算各电流回路与取电电压回路之间的采样时间间隔；
步骤4：计算各回路电压、电流、功率；
步骤5：根据回路时间差，采用相量同步补偿技术对功率进行自适应补偿。作为本发明的进一步改进，在所述步骤1中，将电压、电流回路平均分配到两路AD，充分利用CPU的内部双路AD，提高采样效率；其中AD表示模数转换。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤3中的DMA通道链接技术对各回路进行数据采集执行如下步骤：
DMA驱动步骤：用于接收采样定时器的定时中断信号，起动DMA；
DMA起动AD转换步骤：通道号至AD起动寄存器，起动一次AD转换；
DMA获取AD结果步骤：读取AD结果至缓存；
DMA获取采样时间步骤：起动AD转换的同时，读取采样时间；
DMA通道链接步骤：用于将DMA各个通道有序地连接在一起，协同工作；其中DMA表示直接存储访问。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤3中，所述DMA通道链接技术的工作过程包括依次执行如下步骤：
A：采样定时器的起动，通过DMA驱动模块完成DMA的起动；
B：判断是否完成所有通道采样；
假如完成所有通道采样，执行DMA写入停止命令，结束AD转换，DMA采样完成中断，否则执行C步骤；
C：DMA写入通道序号起动AD；
DMA起动AD转换，写入AD转换通道序号；
D：DMA记录采样时间；
DMA起动AD转换通道链接DMA获取采样时间通道，记录AD转换时间；
E：判断AD转换是否完成，假如AD转换完成，执行F步骤，否则继续执行步骤E；
F：DMA读取AD转换结果；
AD转换完成信号触发DMA获取AD结果通道，获取转换结果，同时链接DMA起动AD转换通道，重新执行步骤B。
作为本发明的进一步改进，所述步骤5中包括执行如下步骤：
根据当前的系统频率Freq，电流通道与对应电压通道的采样时间差Δt(单位：us)，计算出非同步采样带来的角差：
根据非同步采样角差计算出同步采样下的功率因数：
pf′＝pf*cos(Δθ)+rf*sin(Δθ)
rf′＝rf*cos(Δθ)-pf*sin(Δθ)
其中，pf表示功率因数，rf表示补偿弧度的正弦值，rf计算如下公式：
同步补偿后的功率：
kW′＝kVA*pf′
kvar′＝kVA*rf′
其中kW′表示有功功率，kvar′表示无功功率，kVA表示视在功率。
本发明还公开了一种功率自适应计算系统，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序配置为由所述处理器调用时实现权利要求中所述的方法的步骤。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序配置为由处理器调用时实现权利要求中所述的方法的步骤。
本发明的有益效果是：1.本发明充分利用DMA技术，使得采样时序更加稳定、可靠，同时释放CPU的运算能力；2.采用本发明方法研制的具有取电相位自由配置功能的精密配电监测多回路电表，智能支持三相应用、单相应用以及单、三相混用等各种情况，减少装置型号的同时，也降低了客户的运行、维护成本，具有较高的社会效益。
附图说明
图1是本发明的取电相位自由配置的功率自适应计算方法流程图；
图2是本发明的DMA控制数据采集流程图；
图3是本发明的功率自适应计算流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明公开了一种功率自适应计算方法，包括如下步骤：
步骤1：配置回路采样顺序；
步骤2：设置各电流回路取电相位，根据现场实际配电方式，设置各电流回路的取电相位；
步骤3：DMA对各回路进行AD采样,监测并记录各回路的采样时间；采用DMA通道链接技术，对各回路进行数据采集，获取离散的数字采样，完成所有通道的模拟量采样；监测并记录各通道采样时间，用于计算各电流回路与取电电压回路之间的采样时间间隔；
步骤4：计算各回路电压、电流、功率，本步骤使用原始采样值，采用积分原理计算电压、电流、功率的有效值；
步骤5：根据回路时间差，采用相量同步补偿技术对功率进行自适应补偿。在所述步骤1中，将电压、电流回路平均分配到两路AD，充分利用CPU的内部双路AD，提高采样效率，其中AD表示模数转换。
在所述步骤3中，充分利用DMA技术，使得采样时序更加稳定、可靠，同时释放CPU的运算能力，DMA通道链接技术对各回路进行数据采集执行如下步骤：
DMA驱动步骤：用于接收采样定时器的定时中断信号，起动DMA；
DMA起动AD转换步骤：通道号至AD起动寄存器，起动一次AD转换；
DMA获取AD结果步骤：读取AD结果至缓存；
DMA获取采样时间步骤：起动AD转换的同时，读取采样时间；
DMA通道链接步骤：用于将DMA各个通道有序地连接在一起，协同工作，其中DMA表示直接存储访问。
如图2所示，在所述步骤3中，所述DMA通道链接技术的工作过程包括依次执行如下步骤：
A：采样定时器的起动，通过DMA驱动模块完成DMA的起动；
B：判断是否完成所有通道采样；
假如完成所有通道采样，执行DMA写入停止命令，结束AD转换，DMA采样完成中断，否则执行C步骤；
C：DMA写入通道序号起动AD；
DMA起动AD转换，写入AD转换通道序号；
D：DMA记录采样时间；
DMA起动AD转换通道链接DMA获取采样时间通道，记录AD转换时间；
E：判断AD转换是否完成，假如AD转换完成，执行F步骤，否则继续执行步骤E；
F：DMA读取AD转换结果；
AD转换完成信号触发DMA获取AD结果通道，获取转换结果，同时链接DMA起动AD转换通道，重新执行步骤B。
所述步骤5中包括执行如下步骤：
如图3所示，其计算过程及原理如下：
电流通道与对应电压通道的采样时间差Δt(单位：us)，此时间差与取电相位的配置息息相关,例如：电流通道I10的取电相位是通道U2，两个通道之间间隔的通道有U3、I1、I5、I7、I12，那么时间差Δt：
Δt＝tU3+tI1+tI5+tI7+tI12
根据当前的系统频率Freq，计算出非同步采样带来的角差：
根据非同步采样角差计算出同步采样下的功率因数：
pf′＝pf*cos(Δθ)+rf*sin(Δθ)
rf′＝rf*cos(Δθ)-pf*sin(Δθ)
其中，pf表示功率因数，rf表示补偿弧度的正弦值，rf计算如下公式：
同步补偿后的功率：
kW′＝kVA*pf′
kvar′＝kVA*rf′
其中kW′表示有功功率，kvar′表示无功功率，kVA表示视在功率。
本发明还公开了一种功率自适应计算系统，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序配置为由所述处理器调用时实现权利要求中所述的方法的步骤。
本发明还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序配置为由处理器调用时实现权利要求中所述的方法的步骤。
本发明的有益效果是：1.本发明充分利用DMA技术，使得采样时序更加稳定、可靠，同时释放CPU的运算能力；2.采用本发明方法研制的具有取电相位自由配置功能的精密配电监测多回路电表，智能支持三相应用、单相应用以及单、三相混用等各种情况，减少装置型号的同时，也降低了客户的运行、维护成本，具有较高的社会效益。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种功率自适应计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：配置回路采样顺序；
步骤2：设置各电流回路取电相位；
步骤3：DMA对各回路进行AD采样,监测并记录各回路的采样时间；采用DMA通道链接技术，对各回路进行数据采集，获取离散的数字采样，完成所有通道的模拟量采样；监测并记录各通道采样时间，用于计算各电流回路与取电电压回路之间的采样时间间隔；
步骤4：计算各回路电压、电流、功率；
步骤5：根据回路时间差，采用相量同步补偿技术对功率进行自适应补偿。
2.根据权利要求1所述的一种功率自适应计算方法，其特征在于，在所述步骤1中，将电压、电流回路平均分配到两路AD，充分利用CPU的内部双路AD，提高采样效率；
其中AD表示模数转换。
3.根据权利要求1所述的一种功率自适应计算方法，其特征在于，在所述步骤3中的DMA通道链接技术对各回路进行数据采集执行如下步骤：
DMA驱动步骤：用于接收采样定时器的定时中断信号，起动DMA；
DMA起动AD转换步骤：通道号至AD起动寄存器，起动一次AD转换；
DMA获取AD结果步骤：读取AD结果至缓存；
DMA获取采样时间步骤：起动AD转换的同时，读取采样时间；
DMA通道链接步骤：用于将DMA各个通道有序地连接在一起，协同工作；
其中DMA表示直接存储访问。
4.根据权利要求3所述的一种功率自适应计算方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述DMA通道链接技术的工作过程包括依次执行如下步骤：
A：采样定时器的起动，通过DMA驱动模块完成DMA的起动；
B：判断是否完成所有通道采样；
假如完成所有通道采样，执行DMA写入停止命令，结束AD转换，DMA采样完成中断，否则执行C步骤；
C：DMA写入通道序号起动AD；
DMA起动AD转换，写入AD转换通道序号；
D：DMA记录采样时间；
DMA起动AD转换通道链接DMA获取采样时间通道，记录AD转换时间；
E：判断AD转换是否完成，假如AD转换完成，执行F步骤，否则继续执行步骤E；
F：DMA读取AD转换结果；
AD转换完成信号触发DMA获取AD结果通道，获取转换结果，同时链接DMA起动AD转换通道，重新执行步骤B。
5.根据权利要求1所述的一种功率自适应计算方法，其特征在于，所述步骤5中包括执行如下步骤：
根据当前的系统频率Freq，电流通道与对应电压通道的采样时间差Δt(单位：us)，计算出非同步采样带来的角差：
根据非同步采样角差计算出同步采样下的功率因数：
pf′＝pf*cos(Δθ)+rf*sin(Δθ)
rf′＝rf*cos(Δθ)-pf*sin(Δθ)
其中，pf表示功率因数，rf表示补偿弧度的正弦值，rf计算如下公式：
同步补偿后的功率：
kW′＝kVA*pf′
kvar′＝kVA*rf′
其中kW′表示有功功率，kvar′表示无功功率，kVA表示视在功率。
6.根据权利要求1所述的一种功率自适应计算系统，其特征在于，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述计算机程序配置为由所述处理器调用时实现权利要求1-5中任一项所述的方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序配置为由处理器调用时实现权利要求1-5中任一项所述的方法的步骤。
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