CN110488092B - 一种对电能质量装置进行测量补偿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对电能质量装置进行测量补偿的方法，该方法包括步骤：获取电能质量装置在谐波分析后的基波和谐波；获取电压理论转换系数和电流理论转换系数；获取自动校准电压幅值补偿系数、自动校准电流幅值补偿系数、自动校准电压相位补偿系数和自动校准电流相位补偿系数；获取电压区间幅值补偿系数和电流区间幅值补偿系数；获取电压频率相位补偿系数和电流频率相位补偿系数；获取电压温度幅值补偿系数和电流温度幅值补偿系数；计算得到补偿后的补偿基波电压的幅值和相位、补偿基波电流的幅值和相位、补偿谐波电压的幅值和相位、补偿谐波电流的幅值和相位。本发明能实现电能质量装置的相位同步，有效提高电能质量装置的测量精度。

Description

一种对电能质量装置进行测量补偿的方法

技术领域

本发明涉及电力测量技术领域，尤其涉及一种对电能质量装置进行测量补偿的方法。

背景技术

目前，随着电网的快速发展，不仅用电需求大大增加，而且用户对电能质量的要求越来越高。特别是当前电网结构呈现出多样化、复杂化的发展趋势，各种谐波的注入，非线性的负荷影响，使得电能的准确计量遇到越来越多的难题，因为电能质量装置测量时，极小的相位偏差都会引起极大的偏差，有时候精度误差被放大到无法接受的地步，严重影响计量结果的精度。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种对电能质量装置进行测量补偿的方法及装置，对原始采样点进行谐波分析，根据基波和谐波的不同再分别进行幅值和相位的补偿，实现电能质量装置的相位同步，有效提高电能质量装置的测量精度。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种对电能质量装置进行测量补偿的方法，包括以下步骤：

获取电能质量装置在谐波分析后的基波和谐波，得到所述基波的基波电压幅值、基波电压幅值、基波电压相位和基波电流相位，以及所述谐波的谐波电压幅值、谐波电流幅值、谐波电压相位和谐波电流相位；

获取所述电能质量装置的电压理论转换系数和电流理论转换系数；

获取所述电能质量装置的自动校准电压幅值补偿系数、自动校准电流幅值补偿系数、自动校准电压相位补偿系数和自动校准电流相位补偿系数；

获取所述电能质量装置在预设的电流区间的电压区间幅值补偿系数和电流区间幅值补偿系数；

获取所述电能质量装置在预设频率下的电压频率相位补偿系数和电流频率相位补偿系数；

获取所述电能质量装置在工作温度下的电压温度幅值补偿系数和电流温度幅值补偿系数；

根据所述基波电压幅值、所述谐波电压幅值、所述电压理论转换系数、所述自动校准电压幅值补偿系数、所述电压区间幅值补偿系数和所述电压温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压幅值和补偿谐波电压幅值；

根据所述基波电流幅值、所述谐波电流幅值、所述电流理论转换系数、所述自动校准电流幅值补偿系数、所述电流区间幅值补偿系数和所述电流温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流幅值和补偿谐波电流幅值；

根据所述基波电压相位、所述谐波电压相位、所述自动校准电压相位补偿系数和所述电压频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压相位和补偿谐波电压相位；

根据所述基波电流相位、所述谐波电流相位、所述自动校准电流相位补偿系数和所述电流频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流相位和补偿谐波电流相位。

优选地，所述获取所述电能质量装置的电压理论转换系数和电流理论转换系数，具体包括：

根据所述电能质量装置中的电流互感器的变比、分压电路的设计参数和模数转换芯片的位数，计算得到所述电能质量装置的电压理论转换系数和电流理论转换系数。

优选地，所述获取所述电能质量装置的自动校准电压幅值补偿系数、自动校准电流幅值补偿系数、自动校准电压相位补偿系数和自动校准电流相位补偿系数，具体包括：

通过上位机软件对标准源进行控制，使所述标准源输出额定电压和额定电流；

对所述电能质量装置施加所述标准源的所述额定电压和所述额定电流；

获取所述电能质量装置测量到的第一电压幅值、第一电压相位、第一电流幅值和第一电流相位；

根据所述额定电压的幅值与所述第一电压幅值的比值，得到所述电能质量装置的自动校准电压幅值补偿系数；

根据所述额定电流的幅值与所述第一电流幅值的比值，得到所述电能质量装置的自动校准电流幅值补偿系数；

根据所述额定电压的相位与所述第一电压相位的差值，得到所述电能质量装置的自动校准电压相位补偿系数；

根据所述额定电流的相位与所述第一电流相位的差值，得到所述电能质量装置的自动校准电流相位补偿系数。

优选地，所述获取所述电能质量装置在预设的电流区间的电压区间幅值补偿系数和电流区间幅值补偿系数，具体包括：

调整所述标准源的输出电压和输出电流，并将所述输出电压和所述输出电流施加在所述电能质量装置上，以使通过所述电能质量装置的电流互感器的电流处于预设的电流区间；

获取所述电能质量装置测量到的第二电压幅值和第二电流幅值；

根据所述输出电压的幅值与所述第二电压幅值的比值，得到所述电能质量装置在所述电流区间的电压区间幅值补偿系数；

根据所述输出电流的幅值与所述第二电流幅值的比值，得到所述电能质量装置在所述电流区间的电流区间幅值补偿系数。

优选地，所述获取所述电能质量装置在预设频率下的电压频率相位补偿系数和电流频率相位补偿系数，具体包括：

对所述电能质量装置施加预设频率的施加谐波电压和施加谐波电流；其中，所述预设频率为50N，N为谐波次数；所述施加谐波电压和所述施加谐波电流由所述标准源输出；

获取所述电能质量装置测量到的第二电压相位和第二电流相位；

根据所述施加谐波电压的相位与所述第二电压相位的差值，得到所述电能质量装置在所述预设频率下的电压频率相位补偿系数；

根据所述施加谐波电流的相位与所述第二电流相位的差值，得到所述电能质量装置在所述预设频率下的电流频率相位补偿系数。

优选地，所述获取所述电能质量装置在工作温度下的电压温度幅值补偿系数和电流温度幅值补偿系数，具体包括：

获取所述电能质量装置的工作温度；

根据预存的电压温度补偿函数，计算所述电能质量装置在所述工作温度下的电压温度幅值补偿系数；其中，所述电压温度补偿函数由实验数据进行拟合获得；

根据预存的电流温度补偿函数，计算所述电能质量装置在所述工作温度下的电流温度幅值补偿系数；其中，所述电流温度补偿函数由实验数据进行拟合获得。

优选地，所述根据所述基波电压幅值、所述谐波电压幅值、所述电压理论转换系数、所述自动校准电压幅值补偿系数、所述电压区间幅值补偿系数和所述电压温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压幅值和补偿谐波电压幅值，具体包括：

根据所述基波电压幅值与所述电压理论转换系数、所述自动校准电压幅值补偿系数、所述电压区间幅值补偿系数和所述电压温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿基波电压幅值；

根据所述谐波电压幅值与所述电压理论转换系数、所述自动校准电压幅值补偿系数、所述电压区间幅值补偿系数和所述电压温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿谐波电压幅值。

优选地，所述根据所述基波电流幅值、所述谐波电流幅值、所述电流理论转换系数、所述自动校准电流幅值补偿系数、所述电流区间幅值补偿系数和所述电流温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流幅值和补偿谐波电流幅值，具体包括：

根据所述基波电流幅值与所述电流理论转换系数、所述自动校准电流幅值补偿系数、所述电流区间幅值补偿系数和所述电流温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿基波电流幅值；

根据所述谐波电流幅值与所述电流理论转换系数、所述自动校准电流幅值补偿系数、所述电流区间幅值补偿系数和所述电流温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿谐波电流幅值。

优选地，所述根据所述基波电压相位、所述谐波电压相位、所述自动校准电压相位补偿系数和所述电压频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压相位和补偿谐波电压相位，具体包括：

根据所述基波电压相位与所述自动校准电压相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿基波电压相位；

根据所述谐波电压相位与所述自动校准电压相位补偿系数、所述电压频率相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿谐波电压相位。

优选地，所述根据所述基波电流相位、所述谐波电流相位、所述自动校准电流相位补偿系数和所述电流频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流相位和补偿谐波电流相位，具体包括：

根据所述基波电流相位与所述自动校准电流相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿基波电流相位；

根据所述谐波电流相位与所述自动校准电流相位补偿系数、所述电流频率相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿谐波电流相位。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种对电能质量装置进行测量补偿的方法，通过对原始采样点进行谐波分析，根据基波和谐波的不同再分别进行幅值和相位的补偿，消除由于非线性问题等系统传递误差而导致测量结果偏差，实现电能质量装置的相位同步，有效提高电能质量装置的测量精度。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种对电能质量装置进行测量补偿的方法的流程示意图。

图2是是本发明一实施例提供的对电能质量装置进行测量补偿的概述示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明一实施例提供的一种对电能质量装置进行测量补偿的方法的流程示意图，所述方法包括步骤S1至步骤S8：

S1、获取电能质量装置在谐波分析后的基波和谐波，得到所述基波的基波电压幅值、基波电压幅值、基波电压相位和基波电流相位，以及所述谐波的谐波电压幅值、谐波电流幅值、谐波电压相位和谐波电流相位；

S2、获取所述电能质量装置的电压理论转换系数和电流理论转换系数；

S3、获取所述电能质量装置的自动校准电压幅值补偿系数、自动校准电流幅值补偿系数、自动校准电压相位补偿系数和自动校准电流相位补偿系数；

S4、获取所述电能质量装置在预设的电流区间的电压区间幅值补偿系数和电流区间幅值补偿系数；

S5、获取所述电能质量装置在预设频率下的电压频率相位补偿系数和电流频率相位补偿系数；

S6、获取所述电能质量装置在工作温度下的电压温度幅值补偿系数和电流温度幅值补偿系数；

S7、根据所述基波电压幅值、所述谐波电压幅值、所述电压理论转换系数、所述自动校准电压幅值补偿系数、所述电压区间幅值补偿系数和所述电压温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压幅值和补偿谐波电压幅值；

S8、根据所述基波电流幅值、所述谐波电流幅值、所述电流理论转换系数、所述自动校准电流幅值补偿系数、所述电流区间幅值补偿系数和所述电流温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流幅值和补偿谐波电流幅值；

S9、根据所述基波电压相位、所述谐波电压相位、所述自动校准电压相位补偿系数和所述电压频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压相位和补偿谐波电压相位

S10、根据所述基波电流相位、所述谐波电流相位、所述自动校准电流相位补偿系数和所述电流频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流相位和补偿谐波电流相位。

具体地，获取电能质量装置在谐波分析后的基波和谐波，得到基波的基波电压幅值和基波电流相位、谐波的谐波电压幅值和谐波电流相位。谐波分析是电能质量装置对输入的电压、电流进行谐波分析，得到基波、谐波的向量结果。

获取电能质量装置的电压理论转换系数和电流理论转换系数，电压理论转换系数和电流理论转换系数是根据电能质量装置内部的电流互感器、分压电路、滤波电路、AD芯片，计算出的模拟量转数字量的一个基本系数。

获取电能质量装置的自动校准电压幅值补偿系数、自动校准电流幅值补偿系数、自动校准电压相位补偿系数和自动校准电流相位补偿系数，这一步骤是通过自动化校准技术实现的，一般通过上位机软件对标准源进行控制，使控制源输出额定电压和额定电流，然后施加到电能质量装置，再通过规约读取电能质量装置的各个测量值，进行比较和计算，最后得到自动校准电压幅值补偿系数、自动校准电流幅值补偿系数、自动校准电压相位补偿系数和自动校准电流相位补偿系数。

获取电能质量装置在预设的电流区间的电压区间幅值补偿系数和电流区间幅值补偿系数。试验证明，在电流大于0.2In时，电流互感器的变比和相位差基本不随电流变化，而小于0.2In时，电流互感器的变比和相位差则呈现非线性趋势。因为电能质量装置内部设有电流互感器，所以要达到高精度计量，这些差异性也要得到补偿。

获取电能质量装置在预设频率下的电压频率相位补偿系数和电流频率相位补偿系数。研究及实测表明，随着信号频率的增加，电流互感器的比差、相位差特性呈现出非线性变化特性，特别是在电能质量装置计量谐波时尤为明显，因此还需要对电能质量装置进行不同频率下电流互感器的补偿。

获取电能质量装置在工作温度下的电压温度幅值补偿系数和电流温度幅值补偿系数。电能质量装置的工作温度变化会对其内部的精密电阻、电流互感器产生影响，从而影响谐波分析得到的幅值与相位。

根据基波电压幅值、谐波电压幅值、电压理论转换系数、自动校准电压幅值补偿系数、电压区间幅值补偿系数和电压温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压幅值和补偿谐波电压幅值。根据基波电流幅值、谐波电流幅值、电流理论转换系数、自动校准电流幅值补偿系数、电流区间幅值补偿系数和电流温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流幅值和补偿谐波电流幅值。这两个步骤就是分别针对影响基波幅值和谐波幅值的因素进行对应的补偿，从而得到修正后的基波幅值和谐波幅值，以更贴近实际计量值。

根据基波电压相位、谐波电压相位、自动校准电压相位补偿系数和电压频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压相位和补偿谐波电压相位。根据基波电流相位、谐波电流相位、自动校准电流相位补偿系数和电流频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流相位和补偿谐波电流相位。这两个步骤就是分别针对影响基波相位和谐波相位的因素进行对应的补偿，从而得到修正后的基波相位和谐波相位，以更贴近实际计量的相位。

参见图2，是本发明实施例提供的对电能质量装置进行测量补偿的概述示意图。一般地，电能质量装置要达到一般的计量精度，都要经过电能质量装置基本电路的理论转换系数和自动校准的补偿，因为理论转换系数和自动校准的补偿系数一般是固定不变的，可将它们归结为恒定因素补偿。为了进一步提高计量精度，就要加入具体影响因素对计量的补偿，影响因素主要有电流互感器和温度，其中，电流互感器在不同电流区间和不同电波频率下，变比和相位差呈现出非线性变化特性，要分段进行考虑，同样地，温度的影响也分不同区段，因此电流互感器和温度的影响可归结为分段补偿。所以电能质量装置的计量补偿可分为通过恒定因素补偿和分段补偿两部分。

本发明实施例所提供的一种对电能质量装置进行测量补偿的方法，通过对原始采样点进行谐波分析，根据基波和谐波的不同再分别进行幅值和相位的补偿，消除由于非线性问题等系统传递误差而导致测量结果偏差，实现电能质量装置的相位同步，有效提高电能质量装置的测量精度。

作为上述方案的改进，所述获取所述电能质量装置的电压理论转换系数和电流理论转换系数，具体包括：

根据所述电能质量装置中的电流互感器的变比、分压电路的设计参数和模数转换芯片的位数，计算得到所述电能质量装置的电压理论转换系数和电流理论转换系数。

具体地，电压理论转换系数和电流理论转换系数是由电能质量装置内部的硬件设计决定的，例如电流互感器、分压电路和模数转换芯片(简称AD)等，所以可以根据电流互感器的变比、分压电路的设计参数和模数转换芯片的位数，将它们各自的转换系数相乘，计算得到电能质量装置的电压理论转换系数和电流理论转换系数。

一般地，将AD采集的数字量与电压理论转换系数或电流理论转换系数相乘，计算得到的电压计量值或电流计量值很贴近实际值，就在实际值附近。虽然每个电能质量装置有差异性，但差异量较少。

作为上述方案的改进，所述获取所述电能质量装置的自动校准电压幅值补偿系数、自动校准电流幅值补偿系数、自动校准电压相位补偿系数和自动校准电流相位补偿系数，具体包括：

通过上位机软件对标准源进行控制，使所述标准源输出额定电压和额定电流；

对所述电能质量装置施加所述标准源的所述额定电压和所述额定电流；

获取所述电能质量装置测量到的第一电压幅值、第一电压相位、第一电流幅值和第一电流相位；

根据所述额定电压的幅值与所述第一电压幅值的比值，得到所述电能质量装置的自动校准电压幅值补偿系数；

根据所述额定电流的幅值与所述第一电流幅值的比值，得到所述电能质量装置的自动校准电流幅值补偿系数；

根据所述额定电压的相位与所述第一电压相位的差值，得到所述电能质量装置的自动校准电压相位补偿系数；

根据所述额定电流的相位与所述第一电流相位的差值，得到所述电能质量装置的自动校准电流相位补偿系数。

具体地，通过上位机软件对标准源进行控制，使所述标准源输出额定电压和额定电流，对电能质量装置施加标准源的额定电压和额定电流。额定电压和额定电流是人为设定的，可以记录下来，以便跟后面施加到电能质量装置后测量的偏差值作比较，而且默认标准源输出的额定电压和额定电流就是真实值，跟实际值一样。

获取电能质量装置测量到的第一电压幅值、第一电压相位、第一电流幅值和第一电流相位，因为电能质量装置受内部计量设备的测量误差和其他各种因素影响，测量到的第一电压幅值、第一电压相位、第一电流幅值和第一电流相位跟实际的会有偏差，所以要与额定值进行比对。

根据额定电压的幅值与第一电压幅值的比值，得到电能质量装置的自动校准电压幅值补偿系数。根据额定电流的幅值与第一电流幅值的比值，得到电能质量装置的自动校准电流幅值补偿系数。自动校准电压幅值补偿系数和自动校准电流幅值补偿系数可以统称为自动校准幅值补偿系数，其含义是电能质量装置测量到的幅值跟实际值的比例关系，通过该系数可以将测量值与实际值联系起来，从而校正测量值。

根据额定电压的相位与第一电压相位的差值，得到电能质量装置的自动校准电压相位补偿系数。根据额定电流的相位与第一电流相位的差值，得到电能质量装置的自动校准电流相位补偿系数。同样地，电能质量装置测量到的相位跟实际的也有偏差，也需要进行补偿，通过自动校准电压相位补偿系数将测量到的电压相位与实际的电压相位联系起来，从而校正测量到的电压相位，提高计量精度。电流相位同理。

作为上述方案的改进，所述获取所述电能质量装置在预设的电流区间的电压区间幅值补偿系数和电流区间幅值补偿系数，具体包括：

调整所述标准源的输出电压和输出电流，并将所述输出电压和所述输出电流施加在所述电能质量装置上，以使通过所述电能质量装置的电流互感器的电流处于预设的电流区间；

获取所述电能质量装置测量到的第二电压幅值和第二电流幅值；

根据所述输出电压的幅值与所述第二电压幅值的比值，得到所述电能质量装置在所述电流区间的电压区间幅值补偿系数；

根据所述输出电流的幅值与所述第二电流幅值的比值，得到所述电能质量装置在所述电流区间的电流区间幅值补偿系数。

一般地，想要了解影响某一因素对电能质量装置计量精度的影响，可以通过控制该因素变化，其他因素不变，然后对比标准源的输出值与电能质量装置的测量值即可。在本实施例，要了解不同电流区间对电能质量装置计量精度的影响同样如此。

具体地，调整标准源的输出电压和输出电流，并将输出电压和输出电流施加在电能质量装置上，以使通过电能质量装置的电流互感器的电流处于预设的电流区间。一般地，电流区间为0.4A～0.6A、0.6A～1.0A、1.0A～5.0A，主要是以0.2In为界进行划分。

获取电能质量装置测量到的第二电压幅值和第二电流幅值，根据输出电压的幅值与第二电压幅值的比值，得到电能质量装置在电流区间的电压区间幅值补偿系数。根据输出电流的幅值与第二电流幅值的比值，得到电能质量装置在电流区间的电流区间幅值补偿系数。因为电流互感器在不同电流区间的变比不一样，会影响电能质量装置测量到的幅值，但对相位的影响较小，所以通过电压区间幅值补偿系数将测量到的电压相位与实际的电压相位联系起来，从而校正测量到的电压相位，提高计量精度。电流相位同理。

作为上述方案的改进，所述获取所述电能质量装置在预设频率下的电压频率相位补偿系数和电流频率相位补偿系数，具体包括：

对所述电能质量装置施加预设频率的施加谐波电压和施加谐波电流；其中，所述预设频率为50N，N为谐波次数；所述施加谐波电压和所述施加谐波电流由所述标准源输出；

获取所述电能质量装置测量到的第二电压相位和第二电流相位；

根据所述施加谐波电压的相位与所述第二电压相位的差值，得到所述电能质量装置在所述预设频率下的电压频率相位补偿系数

根据所述施加谐波电流的相位与所述第二电流相位的差值，得到所述电能质量装置在所述预设频率下的电流频率相位补偿系数。

一般地，随着施加的信号频率的增加，电流互感器的比差、角差特性呈现出非线性变化特性，会大大影响电能质量装置测量的谐波的相位，所以要进行不同频率下电流互感器的补偿。

想要了解某一频率的谐波对电能质量装置的影响，具体为对电能质量装置施加预设频率的施加谐波电压和施加谐波电流；其中，预设频率为50N，N为谐波次数；施加谐波电压和施加谐波电流由标准源输出。

获取电能质量装置测量到的第二电压相位和第二电流相位，根据施加谐波电压的相位与第二电压相位的差值，得到电能质量装置在预设频率下的电压频率相位补偿系数。根据施加谐波电流的相位与第二电流相位的差值，得到电能质量装置在预设频率下的电流频率相位补偿系数。通过电压频率相位补偿系数将测量到的电压相位与实际的电压相位联系起来，从而校正测量到的电压相位，提高计量精度。电流相位同理。

需要说明的是，谐波一般分为三种，零序性谐波，次数h＝3k；正序性谐波，次数h＝3k+1；负序性谐波，次数h＝3k+2。因为每一种谐波的特性一致，所以可以将这三种谐波的次数作为基准的谐波次数，对对应的三种谐波进行校准。例如零序性谐波次数3、6、9...次谐波，特性一致，按零序基准补偿。假设电能质量装置进行谐波分析后最高谐波次数为N_max，可以通过公式((N_max/2)/3)*3计算得到基准零序补偿次数N₀；其中的运算为整数计算，如存在余数，需要舍弃。进一步计算，正序补偿次数N₁为N₀+1，负序补偿次数N₂为N₀+2。例如电能质量装置测量的最高谐波次数为63次，取靠中间的次数作为基准，则零序性谐波30次、正序性谐波31次，负序性谐波32次。

对电能质量装置分别施加N₀、N₁、N₂次三相谐波，待电能质量装置的谐波相位稳定，分别读取N₀、N₁、N₂次三相谐波的相位差，将读取到的三个相位差减去施加的三个实际相位差，再分别除以对应的谐波次数N₀、N₁、N₂，即获得三相正序性谐波、负序性谐波、零序性谐波的基准补偿系数。

在需要进行频率补偿时，先获取需要补偿的谐波的次数，再判断属于哪一种，然后求取其频率相位补偿系数，该频率相位补偿系数为对应的基准补偿系数乘以其谐波次数。例如，零序基准次数为30次、为1500Hz，相位补偿系数为2°；对应的3次谐波为150Hz，补偿系数为2°×3/30＝0.2°，如果电流相位测量值为3°，实际值就为3+0.2°＝3.2°。

作为上述方案的改进，所述获取所述电能质量装置在工作温度下的电压温度幅值补偿系数和电流温度幅值补偿系数，具体包括：

获取所述电能质量装置的工作温度；

根据预存的电压温度补偿函数，计算所述电能质量装置在所述工作温度下的电压温度幅值补偿系数；其中，所述电压温度补偿函数由实验数据进行拟合获得；

根据预存的电流温度补偿函数，计算所述电能质量装置在所述工作温度下的电流温度幅值补偿系数；其中，所述电流温度补偿函数由实验数据进行拟合获得。

具体地，通过测温设备读取电能质量装置在工作时的温度，从而获取电能质量装置的工作温度。根据预存的电压温度补偿函数，计算电能质量装置在工作温度下的电压温度幅值补偿系数；其中，电压温度补偿函数由实验数据进行拟合获得；根据预存的电流温度补偿函数，计算电能质量装置在工作温度下的电流温度幅值补偿系数；其中，电流温度补偿函数由实验数据进行拟合获得。

需要进行说明的是，电能质量装置的工作温度主要影响其测量的电波幅值，而且温度幅值补偿系数与温度近乎呈线性关系，但在室温以下和室温以上会有点差异。试验步骤为：利用标准源对电能质量装置施加预设幅值的电压，使电能质量装置处在不同的工作温度下，再分别记录对应测量到的电压幅值，再将施加的电压幅值与测量到的电压幅值的比值作为对应的电压温度幅值补偿系数，从而得到电压温度幅值补偿系数与温度对应的一系列点。由于在室温以下的点和室温以上的点难以拟合在同一直线上，预算将在室温以下的点拟合为一个函数，将在室温以上的点拟合为另一个函数，两个函数共同组成电压温度补偿函数，预存在电能质量装置内。电流温度补偿函数的试验步骤类似，只不过施加的是电流。

作为上述方案的改进，所述根据所述基波电压幅值、所述谐波电压幅值、所述电压理论转换系数、所述自动校准电压幅值补偿系数、所述电压区间幅值补偿系数和所述电压温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压幅值和补偿谐波电压幅值，具体包括：

根据所述基波电压幅值与所述电压理论转换系数、所述自动校准电压幅值补偿系数、所述电压区间幅值补偿系数和所述电压温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿基波电压幅值；

根据所述谐波电压幅值与所述电压理论转换系数、所述自动校准电压幅值补偿系数、所述电压区间幅值补偿系数和所述电压温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿谐波电压幅值。

具体地，根据基波电压幅值U_基，幅值与电压理论转换系数α_u、自动校准电压幅值补偿系数β_u、电压区间幅值补偿系数γ_u和电压温度幅值补偿系数δ_u的乘积，得到补偿后的补偿基波电压幅值，即U_{基补，幅值}＝U_基，幅值α_uβ_uγ_uδ_u，其中，U_{基补，幅值}为补偿后的补偿基波的电压幅值。

根据谐波电压幅值U_谐，幅值与电压理论转换系数α_u、自动校准电压幅值补偿系数β_u、电压区间幅值补偿系数γ_u和电压温度幅值补偿系数δ_u的乘积，得到补偿后的补偿谐波电压幅值，即U_{谐补，幅值}＝U_谐，幅值α_uβ_uγ_uδ_u，其中，U_{谐补，幅值}为补偿后的补偿基波的电压幅值。

作为上述方案的改进，所述根据所述基波电流幅值、所述谐波电流幅值、所述电流理论转换系数、所述自动校准电流幅值补偿系数、所述电流区间幅值补偿系数和所述电流温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流幅值和补偿谐波电流幅值，具体包括：

根据所述基波电流幅值与所述电流理论转换系数、所述自动校准电流幅值补偿系数、所述电流区间幅值补偿系数和所述电流温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿基波电流幅值；

根据所述谐波电流幅值与所述电流理论转换系数、所述自动校准电流幅值补偿系数、所述电流区间幅值补偿系数和所述电流温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿谐波电流幅值。

具体地，根据基波电流幅值I_基，幅值与电流理论转换系数α_I、自动校准电流幅值补偿系数β_I、电流区间幅值补偿系数γ_I和电流温度幅值补偿系数δ_I的乘积，得到补偿后的补偿基波电流幅值，即I_{基补，幅值}＝I_基，幅值α_Iβ_Iγ_Iδ_I，其中，I_{基补，幅值}为补偿后的补偿基波的电流幅值。

根据谐波电流幅值I_谐，幅值与电流理论转换系数α_I、自动校准电流幅值补偿系数β_I、电流区间幅值补偿系数γ_I和电流温度幅值补偿系数δ_I的乘积，得到补偿后的补偿谐波电流幅值，即I_{谐补，幅值}＝I_谐，幅值α_Iβ_Iγ_Iδ_I，其中，I_{谐补，幅值}为补偿后的补偿谐波的电流幅值。

作为上述方案的改进，所述根据所述基波电压相位、所述谐波电压相位、所述自动校准电压相位补偿系数和所述电压频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压相位和补偿谐波电压相位，具体包括：

根据所述基波电压相位与所述自动校准电压相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿基波电压相位；

根据所述谐波电压相位与所述自动校准电压相位补偿系数、所述电压频率相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿谐波电压相位。

具体地，根据基波电压相位U_基，相位与自动校准电压相位补偿系数λ_u相加，得到补偿后的补偿基波电压相位，即U_{基补，相位}＝U_基，相位+λ_u，其中，U_{基补，相位}为补偿后的补偿基波的电压相位。

根据谐波电压相位U_谐，相位与自动校准电压相位补偿系数λ_u、电压频率相位补偿系数ω_u相加，得到补偿后的补偿基波电压相位，即U_{谐补，相位}＝U_谐，相位+λ_u+ω_u，其中，U_{谐补，相位}为补偿后的补偿谐波的电压相位。

作为上述方案的改进，所述根据所述基波电流相位、所述谐波电流相位、所述自动校准电流相位补偿系数和所述电流频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流相位和补偿谐波电流相位，具体包括：

根据所述基波电流相位与所述自动校准电流相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿基波电流相位；

根据所述谐波电流相位与所述自动校准电流相位补偿系数、所述电流频率相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿谐波电流相位。

具体地，根据基波电流相位I_基，相位与自动校准电流相位补偿系数λ_I相加，得到补偿后的补偿基波电流相位，即I_{基补，相位}＝I_基，相位+λ_I，其中，I_{基补，相位}为补偿后的补偿基波的电流相位。

根据谐波电流相位I_谐，相位与自动校准电流相位补偿系数λ_I、电流频率相位补偿系数ω_I相加，得到补偿后的补偿基波电流相位，即I_{谐补，相位}＝I_谐，相位+λ_I+ω_I，其中，I_{谐补，相位}为补偿后的补偿谐波的电流相位。

综上，本发明实施例所提供的一种对电能质量装置进行测量补偿的方法，通过对原始采样点进行谐波分析，根据基波和谐波的不同再分别进行幅值和相位的补偿，具体为先利用电路参数补偿和自动化校准对基波和谐波进行恒定因素补偿，此时电能质量装置已经能基本达到测量精度要求，再在不同电流区间和温度等外界影响下，进行分段的幅值和相位补偿，由于谐波受频率影响较大，谐波的相位还要进行频率相位补偿，通过考虑影响幅值和相位的不同因素，并加以补偿，消除了由于非线性问题等系统传递误差而导致测量结果偏差，实现电能质量装置的相位同步，有效提高电能质量装置的测量精度，达到高精度计量的目的。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种对电能质量装置进行测量补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取电能质量装置在谐波分析后的基波和谐波，得到所述基波的基波电压幅值、基波电流幅值、基波电压相位和基波电流相位，以及所述谐波的谐波电压幅值、谐波电流幅值、谐波电压相位和谐波电流相位；

获取所述电能质量装置的电压理论转换系数和电流理论转换系数；

获取所述电能质量装置的自动校准电压幅值补偿系数、自动校准电流幅值补偿系数、自动校准电压相位补偿系数和自动校准电流相位补偿系数；

获取所述电能质量装置在预设的电流区间的电压区间幅值补偿系数和电流区间幅值补偿系数；

获取所述电能质量装置在预设频率下的电压频率相位补偿系数和电流频率相位补偿系数；

获取所述电能质量装置在工作温度下的电压温度幅值补偿系数和电流温度幅值补偿系数；

根据所述基波电压幅值、所述谐波电压幅值、所述电压理论转换系数、所述自动校准电压幅值补偿系数、所述电压区间幅值补偿系数和所述电压温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压幅值和补偿谐波电压幅值；其中，根据所述基波电压幅值与所述电压理论转换系数、所述自动校准电压幅值补偿系数、所述电压区间幅值补偿系数和所述电压温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿基波电压幅值；

根据所述谐波电压幅值与所述电压理论转换系数、所述自动校准电压幅值补偿系数、所述电压区间幅值补偿系数和所述电压温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿谐波电压幅值；

根据所述基波电流幅值、所述谐波电流幅值、所述电流理论转换系数、所述自动校准电流幅值补偿系数、所述电流区间幅值补偿系数和所述电流温度幅值补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流幅值和补偿谐波电流幅值；其中，根据所述基波电流幅值与所述电流理论转换系数、所述自动校准电流幅值补偿系数、所述电流区间幅值补偿系数和所述电流温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿基波电流幅值；

根据所述谐波电流幅值与所述电流理论转换系数、所述自动校准电流幅值补偿系数、所述电流区间幅值补偿系数和所述电流温度幅值补偿系数的乘积，得到补偿后的所述补偿谐波电流幅值；

根据所述基波电压相位、所述谐波电压相位、所述自动校准电压相位补偿系数和所述电压频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电压相位和补偿谐波电压相位；其中，根据所述基波电压相位与所述自动校准电压相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿基波电压相位；

根据所述谐波电压相位与所述自动校准电压相位补偿系数、所述电压频率相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿谐波电压相位；

根据所述基波电流相位、所述谐波电流相位、所述自动校准电流相位补偿系数和所述电流频率相位补偿系数，计算得到补偿后的补偿基波电流相位和补偿谐波电流相位，其中，根据所述基波电流相位与所述自动校准电流相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿基波电流相位；

根据所述谐波电流相位与所述自动校准电流相位补偿系数、所述电流频率相位补偿系数相加，得到补偿后的所述补偿谐波电流相位。

2.如权利要求1所述的对电能质量装置进行测量补偿的方法，其特征在于，所述获取所述电能质量装置的电压理论转换系数和电流理论转换系数，具体包括：

根据所述电能质量装置中的电流互感器的变比、分压电路的设计参数和模数转换芯片的位数，计算得到所述电能质量装置的电压理论转换系数和电流理论转换系数。

3.如权利要求1所述的对电能质量装置进行测量补偿的方法，其特征在于，所述获取所述电能质量装置的自动校准电压幅值补偿系数、自动校准电流幅值补偿系数、自动校准电压相位补偿系数和自动校准电流相位补偿系数，具体包括：

通过上位机软件对标准源进行控制，使所述标准源输出额定电压和额定电流；

对所述电能质量装置施加所述标准源的所述额定电压和所述额定电流；

获取所述电能质量装置测量到的第一电压幅值、第一电压相位、第一电流幅值和第一电流相位；

根据所述额定电压的幅值与所述第一电压幅值的比值，得到所述电能质量装置的自动校准电压幅值补偿系数；

根据所述额定电流的幅值与所述第一电流幅值的比值，得到所述电能质量装置的自动校准电流幅值补偿系数；

根据所述额定电压的相位与所述第一电压相位的差值，得到所述电能质量装置的自动校准电压相位补偿系数；

根据所述额定电流的相位与所述第一电流相位的差值，得到所述电能质量装置的自动校准电流相位补偿系数。

4.如权利要求3所述的对电能质量装置进行测量补偿的方法，其特征在于，所述获取所述电能质量装置在预设的电流区间的电压区间幅值补偿系数和电流区间幅值补偿系数，具体包括：

调整所述标准源的输出电压和输出电流，并将所述输出电压和所述输出电流施加在所述电能质量装置上，以使通过所述电能质量装置的电流互感器的电流处于预设的电流区间；

获取所述电能质量装置测量到的第二电压幅值和第二电流幅值；

根据所述输出电压的幅值与所述第二电压幅值的比值，得到所述电能质量装置在所述电流区间的电压区间幅值补偿系数；

根据所述输出电流的幅值与所述第二电流幅值的比值，得到所述电能质量装置在所述电流区间的电流区间幅值补偿系数。

5.如权利要求3所述的对电能质量装置进行测量补偿的方法，其特征在于，所述获取所述电能质量装置在预设频率下的电压频率相位补偿系数和电流频率相位补偿系数，具体包括：

对所述电能质量装置施加预设频率的施加谐波电压和施加谐波电流；其中，所述预设频率为50N，N为谐波次数；所述施加谐波电压和所述施加谐波电流由所述标准源输出；

获取所述电能质量装置测量到的第二电压相位和第二电流相位；

根据所述施加谐波电压的相位与所述第二电压相位的差值，得到所述电能质量装置在所述预设频率下的电压频率相位补偿系数；

根据所述施加谐波电流的相位与所述第二电流相位的差值，得到所述电能质量装置在所述预设频率下的电流频率相位补偿系数。

6.如权利要求1所述的对电能质量装置进行测量补偿的方法，其特征在于，所述获取所述电能质量装置在工作温度下的电压温度幅值补偿系数和电流温度幅值补偿系数，具体包括：

获取所述电能质量装置的工作温度；

根据预存的电压温度补偿函数，计算所述电能质量装置在所述工作温度下的电压温度幅值补偿系数；其中，所述电压温度补偿函数由实验数据进行拟合获得；

根据预存的电流温度补偿函数，计算所述电能质量装置在所述工作温度下的电流温度幅值补偿系数；其中，所述电流温度补偿函数由实验数据进行拟合获得。

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