CN111624399A - 一种用于非线性负荷的电能计量方法和系统 - Google Patents

一种用于非线性负荷的电能计量方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于非线性负荷的电能计量方法和系统，所述方法包括：对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵；对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号；提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号；计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。本发明考虑了非基波电能的计量，能更合理地评估非线性负荷对系统造成谐波污染。

Description

一种用于非线性负荷的电能计量方法和系统
技术领域
本发明涉及电能计量领域，具体涉及一种用于非线性负荷的电能计量方法和系统。
背景技术
随着电力系统的快速发展，大量新型的非线性负荷接入电网，如电弧炉、电力机车、电动汽车充电站、新能源电站等，构成了复杂用电环境。对于处于此类环境中的非线性负荷，常用的计量方法存在计量误差。
全波电能计量公式为w＝Wf+Wfd+Wdf+Wd，其中Wf为基波电能，Wfd为基波电压和畸变电流产生的有功电能，Wdf为畸变电压和基波电流产生的有功电能，Wd为畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。而基波电能计量公式为W＝Wf，即基波电能计量只计量基波电能。对非线性负荷来说，吸收电网基波电能的同时会发出畸变电能，由于畸变电能功率流向为负荷流向系统即Wd＜0，因此采用全波电能计量会导致少计量。若采用基波电能计量，虽然可以计量出非线性负荷消耗的基波电能，但是未考虑非线性负荷发出畸变电能对电网的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于各类非线性负荷电能计量的方法和系统，考虑了非基波电能的计量，能更合理地评估非线性负荷对系统造成谐波污染。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于非线性负荷的电能计量方法，，包括：对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵；对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号；提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号；对第二广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号；根据基波电压信号、畸变电压信号、基波电流信号、畸变电流信号、基波电压的时域信号、畸变电压的时域信号、基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。本申请提供了一种适用于各类非线性负荷电能计量的方法，考虑了非基波电能的计量，能更合理地评估非线性负荷对系统造成谐波污染。
进一步地，还包括电压离散信号的第一获取步骤，所述第一获取步骤包括：S100、接收非线性负荷的电压信号；S101、对所述电压信号进行低通滤波处理，得到电压模拟信号；S102、对所述电压模拟信号进行A/D转换，得到所述电压离散信号。
进一步地，还包括电流离散信号的第二获取步骤，所述第二获取步骤包括：S200、接收非线性负荷的电流信号；S201、对所述电流信号进行低通滤波处理，得到电流模拟信号；S202、对所述电流模拟信号进行A/D转换，得到所述电流离散信号。
进一步地，还包括：计算全波电能；所述全波电能采用如下公式进行计算：W＝Wf+Wfd+Wdf+|Wd|，式中，Wf为基波电能，Wfd为基波电压和畸变电流产生的有功电能，Wdf为畸变电压和基波电流产生的有功电能，
Wd为畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。
另一方面，本申请还提供了一种用于非线性负荷的电能计算系统，包括：广义S变换模块，用于对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵，以及对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；提取模块，用于提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号，以及提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；广义S逆变换模块，用于对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号，以及对第二广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号；计算模块，用于根据基波电压信号、畸变电压信号、基波电流信号、畸变电流信号、基波电压的时域信号、畸变电压的时域信号、基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。
进一步地，还包括预处理单元，所述预处理单元包括：接收模块，用于接收非线性负荷的电压信息，以及接收非线性负荷的电流信息；滤波模块，用于对所述电压信号进行低通滤波处理，得到电压模拟信号，以及对所述电流信号进行低通滤波处理，得到电流模拟信号；A/D转换模块，用于对所述电压模拟信号进行A/D转换，得到电压离散信号，以及对所述电流模拟信号进行A/D转换，得到电流离散信号。
与现有技术相比，本申请至少具有以下优点之一：
本方案在保证现有用于非线性负荷的电能计量方法的功能不变的情况下，本方案中的用于非线性负荷的电能计量方法具有一定的通用性；本申请提供了一种适用于各类非线性负荷电能计量的方法，考虑了非基波电能的计量，能更合理地评估非线性负荷对系统造成谐波污染。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的电能计量方法流程；
图2是本发明一实施例提供的简化电网模型；
图3是本发明一实施例提供的电压原信号的示意图；
图4是本发明一实施例提供的电流原信号的示意图；
图5是本发明一实施例提供的基波电压信号的示意图；
图6是本发明一实施例提供的畸变电压信号的示意图；
图7是本发明一实施例提供的基波电流信号的示意图；
图8是本发明一实施例提供的畸变电流信号的示意图；
图9是本发明一实施例提供的充电机等效模型的示意图；
图10是本发明一实施例提供的充电机电压原信号的示意图；
图11是本发明一实施例提供的充电机电流原信号的示意图；
图12是本发明一实施例提供的充电机电压基波信号的示意图；
图13是本发明一实施例提供的充电机电压畸变信号的示意图；
图14是本发明一实施例提供的充电机电流基波信号的示意图；
图15是本发明一实施例提供的充电机电流畸变信号的示意图；
图16是现有技术中S变换分析chirp信号的示意图；
图17是本发明一实施例提供的广义S变换分析chirp信号的示意图；
图18是本发明一实施例提供的系统框图。
具体实施方式
以下结合附图1～18和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者现场设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者现场设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者现场设备中还存在另外的相同要素。
请参阅图1所示，一种用于非线性负荷的电能计量方法，包括：对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵；对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号；提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号；对第二广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号；计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能，提供了一种适用于各类非线性负荷电能计量的方法，考虑了非基波电能的计量，能更合理地评估非线性负荷对系统造成谐波污染。
如附图2所示，为含有非线性负荷的电网简化模型。图2中的u(t)为电力系统基频电压，Z为输电线路阻抗，Δu(t)是线路阻抗压降，Zn1为非线性负荷阻抗，un1(t)为非线性负荷端电压。i(t)为电网电流。
在含有非线性负荷的情况下，电压和电流不能简单的分为基波信号和谐波信号的叠加，而是基波信号和畸变信号的叠加，即如下公式所示：
un1(t)＝Uf+Ud； (1)
i(t)＝If+Id (2)
式中，Uf为基波电压，Ud为畸变电压，If为基波电流，Id为畸变电流。
则非线性负载的有功功率P为：
P＝Pf+Pfd+Pdf+Pd (3)
式中，Pf为基波电压和基波电流产生的有功功率，即基波功率，Pfd为基波电压和畸变电流产生的有功功率，Pdf为畸变电压和基波电流产生的有功功率，Pd为畸变电压和畸变电流产生的有功功率，即畸变功率。
电能W采用如下公式进行计算：
W＝P*t (4)
式中，t表示通电时间。
将公式(3)代入上述公式(4)中，则所述电能公式表示如下：
W＝Wf+Wfd+Wdf+Wd (5)
式中，Wf为基波电能；Wfd为基波电压和畸变电流产生的有功电能；Wdf为畸变电压和基波电流产生的有功电能；Wd为畸变电能。
对于非线性负荷来说，Pf＞0，表明负荷吸收基波功率；Pfd≥0，只有在纯谐波的情况下等于0；Pdf≤0，只有在纯谐波情况下等于0；Pd＜0，表明非线性负荷向系统发出畸变功率；由于畸变功率对电网产生影响，是有害的功率。
因此计量时应该加上畸变电能，所以正确的计量电能公式应该如下：
W＝Wf+Wfd+Wdf+|Wd| (5)
电力系统中常用的计量算法是快速傅里叶算法(FFT)。由于FFT在整个时域上对信号进行积分运算，所得到的频谱完全不具备时域信息，对于傅立叶谱中的某一频率，不知道这个频率是在什么时候产生与结束的，这样就不适合对非平稳信号进行分析，只能对稳态信号进行分析。对于非稳态的谐波信号，已有方法是对被测信号做加窗、快速傅里叶变换(FFT)和插值修正等运算。具体是在对被测信号进行FFT前，施加合适的窗函数，以抑制因非同步转换和非整周期截断造成的频谱泄漏；再借助插值修正，补偿栅栏效应导致的误差。但是选择合适的窗函数比较困难，且窗宽固定，不利于信号的时频分析。也有学者利用小波变换进行畸变信号电能计量，这种方法能够对非线性负荷信号进行分析处理，但由于小波变换的各频带间可能存在严重的频率混叠现象，以及不同尺度的小波函数在频域上相互干扰，使得计量结果误差较大。而S变换由连续小波变换和短时傅立叶变换结合的一种时频分析方法，继承和发展了连续小波变换和短时傅立叶变换的局部化思想，并可由这两种变换导出，克服了短时傅立叶变换窗口高度和宽度固定的缺陷。广义S变换是在常规S变换的基础上引入高斯窗幅度拉伸因子s和频率尺度拉伸因子r，以进一步提高信号的时频分辨率，具有更好的时频分析能力。
具体步骤可以为：
S1、引接计量点的电压电流信号，低通滤波后得到模拟信号；A/D转换后，得到离散型号；
S2、分别对电压和电流离散信号进行广义S变换，得到广义S变换矩阵；
S3、提取广义S变换矩阵的基频和畸变分量；
S4、通过广义S逆变换得到基波电压Uf、畸变电压Ud、基波电流If和畸变电流Id的时域信号；
S5、根据电能计量公式，对各个重构时域电压电流信号进行对应点相乘并累加求和，再乘以转换时间间隔Ts，就得到各部分电能消耗值。
广义S变换是在常规S变换的基础上引入高斯窗幅度拉伸因子s和频率尺度拉伸因子r，首先S变换是Stockwell于1996年提出的一种时频分析方法。它是对短时傅里叶变换和连续小波变换的发展。
对于信号x(t)，其连续S变换S(τ，f)的定义为：
Figure BDA0002536942830000071
其中，τ是时移因子，f为频率。
在离散情况下，信号x(t)经采样后得到N点离散序列x(p)(p＝0，T，2T，...，(N-1)T)，T为采样周期，则直接计算离散x(p)的S变换ST[m，n]为：
Figure BDA0002536942830000072
采用FFT算法计算S变换SF[m，n]为
Figure BDA0002536942830000073
式中：m，n＝0，1，...，N-1；X[l]为x(m)的离散傅里叶变换。
因此，离散S变换的步骤如下：
1)计算n＝0时的S矩阵的第一列S[jT，0]。
2)计算n＝1，2...，N-1时，x[kT]的傅里叶变换X[n/(NT)]。
3)将X[n/(NT)频域扩维成X[(n+m)/(NT)]。
4)计算高斯窗函数频域傅里叶变换。
5)计算m＝0，1，...，N-1的频域扩维数组X[(n+m)/(NT)]与频域高斯窗函数傅里叶变换的乘积。
6)对乘积进行离散反傅里叶变换。
7)重复步骤5)、6)，直到全部频率点全部计算完成。
广义S变换本质上是对S变换的高斯窗函数进行改进，引入两个调节因子s和r。其中s是高斯窗幅度拉伸因子，r为频率尺度拉伸因子。广义S变换可定义为：
Figure BDA0002536942830000081
实际应用中，当s＝r＝1时，广义S变换就是S变换；当s＞1或r＞1时，信号时间分辨率提高频率分辨率下降；当s＜1或r＜1时，信号频率分辨率提高时间分辨率下降。对于非稳态信号而言，频率成分复杂，往往需要较高的频率分辨率，因此s，r＜1时广义S变化负荷适用于对非稳态信号的分析。用一个chirp信号测试：x(t)＝cos(2π(10+t/7)t)，该信号的频率随时间变化，频率成分较为复杂，附图16～17为S变换和广义S变换分析chirp信号的结果。图中横坐标为转换点，纵坐标为频率。可以看出，广义S变换相比于S变换具有更好的频率分辨率。
由于广义S变换对信号处理的结果是一个二维矩阵，行表示频率，列表示时间，矩阵元素对应各时刻各频率的幅值和相位。
广义S逆变换步骤：
已通过广义S变换得到S变换矩阵，随时间求和以创建正频率矩阵，即对St矩阵的每一行进行求和得到正频谱Stspe。
获取S变换矩阵的维数，根据列数的奇偶性对stspe进行翻转。
利用真实信号FFT频谱的对称性，从正频建立负频negspe。
将stspe共轭转置后，即与negspe共轭对称，得到完整的频谱fullspe。
对该频谱进行逆快速傅里叶变换即可得到时域信号。
进一步地，还包括电压离散信号的第一获取步骤，所述第一获取步骤包括：
S100、接收非线性负荷的电压信号；
S101、对所述电压信号进行低通滤波处理，得到电压模拟信号；
S102、对所述电压模拟信号进行A/D转换，得到电压离散信号。
进一步地，还包括电流离散信号的第二获取步骤，所述第二获取步骤包括：
S200、接收非线性负荷的电流信号；
S201、对所述电流信号进行低通滤波处理，得到电流模拟信号；
S202、对所述电流模拟信号进行A/D转换，得到电流离散信号。
进一步地，还包括全波电能计算步骤，所述全波电能计算步骤包括：通过第一公式和第二公式计算全波电能总量；其中，第一公式具体为：W＝Wf+Wfd+Wdf+|Wd|，Wf为基波电能，Wfd为基波电压和畸变电流产生的有功电能，Wdf为畸变电压和基波电流产生的有功电能，Wd为畸变电压和畸变电流产生的畸变电能；第二公式具体为：W＝P*t，t为转换时间间隔。
基于同一发明构思，本申请还提供了一种用于非线性负荷的电能计算系统，包括：
广义S变换模块，用于对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵；用于对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；
提取模块，用于提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号；用于提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；
广义S逆变换模块，用于对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号；用于对第二广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号；
计算模块，用于计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。
进一步地，还包括预处理单元，所述预处理单元包括：
接收模块，用于接收非线性负荷的电压信息，用于接收非线性负荷的电流信息；
滤波模块，用于对所述电压信号进行低通滤波处理，得到电压模拟信号，用于对所述电流信号进行低通滤波处理，得到电流模拟信号；
A/D转换模块，用于对所述电压模拟信号进行A/D转换，得到电压离散信号，用于对所述电流模拟信号进行A/D转换，得到电流离散信号。
实施例1：
以该信号为电压源，负载阻抗为(1+jω*e-3)Ω，计算负载两端2s内消耗的电能。转换时间Ts为0.001s。
Figure BDA0002536942830000101
在matlab/simulink中搭建如附图2所示的电路，通过示波器采集负载的电压和电流信号(波形如附图3～4所示)，再通过广义S变换得到电压和电流信号的广义S变换矩阵，提取其基波和畸变分量，最后通过给广义S逆变换得到它们的时域信号，如附图5～8所示。
已知Uf、Ud和If、Id，通过电能计量方法的步骤5)可求得各部分有功电能，利用simulink自带fft模块搭建谐波电能表，测量负荷的各项电能如表1所示。
表1为测量负荷的各项电能
Figure BDA0002536942830000102
由于测量点放置在系统侧，所以Wd＞0。通过基于fft算法的电能计量结果和基于广义S变换的结果进行对比，Wfd和Wdf的结果相差不大，是因为信号含量为纯谐波。由于fft变换分析信号时，频率是存在于整个时间域的，因此谐波电能表测量出来的Wd数值很大，与理论值相差较多，而广义S变换因为具有很好的时频分析能力，因此误差较小，由此验证了该电能计量方法的正确性。
实施例2：
非线性负载具有不同的负荷特性，因此发出的非稳态信号具有不同的特征，常见的非线性负载有电弧炉、电力机车和电动汽车充电机。这里以实际非线性负荷——电动汽车充电机为例。
充电机给电动汽车充电一般需要270min，通常采用两阶段充电法：第一阶段为恒流大功率充电，第二阶段(150min后)电流减小至0。在simulink中搭建充电机模型，如附图9所示为了减少运行时间，模拟充电时长为2.7s，1.5s前电流缓慢上升，1.5s时刻达到最大值，1.5s后电流显著减小。计量点放在三相不可控整流装置前，计量交流电单相电能。通过电压、电流互感器可以采集到电压和电流信号，如附图10～11所示。
电压和电流信号的处理方式同上。可得Uf、Ud、If和Id，如附图12～15所示。
得到充电机的Uf、Ud、If和Id后，通过电能计量方法的步骤5)可得各部分有功电能，同样用谐波电能表测量充电机消耗的各部分电能，对比结果如下表2所示。
表2为同样用谐波电能表测量充电机消耗的各部分电能的对比结果
Figure BDA0002536942830000111
从表2中结果对比可知，采用本专利提出的电能计量方法，能更准确计量充电机的电能。
综上所述，本方案在保证现有用于非线性负荷的电能计量方法的功能不变的情况下，本方案中的用于非线性负荷的电能计量方法具有一定的通用性；本申请提供了一种适用于各类非线性负荷电能计量的方法，考虑了非基波电能的计量，能更合理地评估非线性负荷对系统造成谐波污染。
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 (6)

1.一种用于非线性负荷的电能计量方法，其特征在于，包括：
对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵；
对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；
提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号；
提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；
对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号；
对第二广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号；
根据所述基波电压信号、所述畸变电压信号、所述基波电流信号、所述畸变电流信号、所述基波电压的时域信号、所述畸变电压的时域信号、所述基波电流的时域信号和所述畸变电流的时域信号计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。
2.如权利要求1所述的用于非线性负荷的电能计量方法，其特征在于，还包括电压离散信号的第一获取步骤，所述第一获取步骤包括：
S100、接收非线性负荷的电压信号；
S101、对所述电压信号进行低通滤波处理，得到电压模拟信号；
S102、对所述电压模拟信号进行A/D转换，得到所述电压离散信号。
3.如权利要求1或2所述的用于非线性负荷的电能计量方法，其特征在于，还包括电流离散信号的第二获取步骤，所述第二获取步骤包括：
S200、接收非线性负荷的电流信号；
S201、对所述电流信号进行低通滤波处理，得到电流模拟信号；
S202、对所述电流模拟信号进行A/D转换，得到所述电流离散信号。
4.如权利要求1所述的用于非线性负荷的电能计量方法，其特征在于，还包括：计算全波电能；
所述全波电能采用如下公式进行计算：
W＝Wf+Wfd+Wdf+|Wd|
式中，Wf为基波电能，Wfd为基波电压和畸变电流产生的有功电能，Wdf为畸变电压和基波电流产生的有功电能，Wd为畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。
5.一种用于非线性负荷的电能计算系统，其特征在于，包括：
广义S变换模块，用于对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵，以及对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；
提取模块，用于提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号，以及提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；
广义S逆变换模块，用于对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号，以及对第二广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号；
计算模块，用于根据所述基波电压信号、所述畸变电压信号、所述基波电流信号、所述畸变电流信号、所述基波电压的时域信号、所述畸变电压的时域信号、所述基波电流的时域信号和所述畸变电流的时域信号计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。
6.如权利要求5所述的用于非线性负荷的电能计量系统，其特征在于，还包括预处理单元，所述预处理单元包括：
接收模块，用于接收非线性负荷的电压信息，以及接收非线性负荷的电流信息；
滤波模块，用于对所述电压信号进行低通滤波处理，得到电压模拟信号，以及对所述电流信号进行低通滤波处理，得到电流模拟信号；
A/D转换模块，用于对所述电压模拟信号进行A/D转换，得到电压离散信号，以及对所述电流模拟信号进行A/D转换，得到电流离散信号。
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