CN114397496A - 应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统、及介质 - Google Patents

应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统、及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN114397496A
CN114397496A CN202210069977.3A CN202210069977A CN114397496A CN 114397496 A CN114397496 A CN 114397496A CN 202210069977 A CN202210069977 A CN 202210069977A CN 114397496 A CN114397496 A CN 114397496A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
current
voltage
zero
crossing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210069977.3A
Other languages
English (en)
Inventor
刘惠颖
梁言贺
宫游
李兴刚
王晓宇
文茹馨
王迪
殷鑫
满江雪
李琦
徐雪剑
肖光明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Power Supply Service Center Of State Grid Heilongjiang Electric Power Co ltd
Original Assignee
Power Supply Service Center Of State Grid Heilongjiang Electric Power Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Power Supply Service Center Of State Grid Heilongjiang Electric Power Co ltd filed Critical Power Supply Service Center Of State Grid Heilongjiang Electric Power Co ltd
Priority to CN202210069977.3A priority Critical patent/CN114397496A/zh
Publication of CN114397496A publication Critical patent/CN114397496A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Phase Differences (AREA)

Abstract

本发明提供了一种应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统及介质，该方法包括对标准表输入的正弦电压电流按采样率f进行数字采样；确定采样数据的过零点；确定输入波形的周期；确定电压的相位；确定A,B,C三相的有功无功功率；确定电流的相位。相对于现有技术，本发明无需硬件过零检测电路辅助计算，节省了硬件开销，并且在计算复杂度不高的前提下，极大提高了计算精度。

Description

应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统、及介质
技术领域
本发明涉及相位测量技术领域，尤其涉及一种应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统、及介质。
背景技术
标准表作为电能检定装置中数据测量的标准，其电压、电流、相位、功率的测量精度都有很高的要求。
现有的相位测量一般有硬件过零计数、软件周期计数、傅里叶变换计算等方法，但这些方法有的对硬件资源要求过高，有的计算精度不高，有的计算复杂效率不高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统、及介质，旨在实现无需硬件过零检测电路辅助计算，节省硬件开销，降低计算复杂度，提升计算精度。
为了达到上述目的，本发明提出一种应用于标准表电压电流的相位测量方法，所述方法包括以下步骤：
对标准表输入的正弦电压电流按采样率f进行数字采样，得到电压电流采样数据Np,k，其中，p＝Ua,Ub,Uc,Ia,Ib,Ic，代表电压电流相位标识，k＝1,2,3,...，代表采样点数；
根据所述电压电流采样数据Np,k确定采样数据的过零点：当Np,j≤0,Np,j+1＞0时，定义Np,j为当前相位采样数据的近似过零点，同时定义Cp,j为过零补偿系数，其中，
Figure BDA0003481709020000011
根据相邻两个近似过零点Np,j,Np,j+n以及过零补偿系数Cp,j,Cp,j+n，计算出波形周期T，其中，
Figure BDA0003481709020000021
其中，n表示过出现近似过零点Np,j后，过了第n个点，又出现了一次近似过零；
以Ua为相位PhUa为0°参考点，根据Ua的近似过零点NUa,j、过零补偿系数CUa,j，Ub的近似过零点NUb,j+l、过零补偿系数CUb,j+l，Uc的近似过零点NUc,j+m，过零补偿系数CUc,j+m，以及波形周期T,确定出Ub的相位PhUb，Uc的相位PhUc，其中，
Figure BDA0003481709020000022
Figure BDA0003481709020000023
其中，l表示Ua近似过零点出现后，过了第l个点，Ub近似过零点出现，m表示Ua近似过零点出现后，过了第m个点，Uc近似过零点出现；
将电压采样数据NUa,k、NUb,k、NUc,k经过希尔伯特90°相移变换后得到HUa,k,HUb,k,HUc,k，同时根据电流采样数据NIa,k、NIb,k、NIc,k,得到A,B,C三相有功功率Pa、Pb、Pc，A,B,C三相无功功率Qa、Qb、Qc，其中，
Figure BDA0003481709020000024
Figure BDA0003481709020000025
Figure BDA0003481709020000026
Figure BDA0003481709020000027
Figure BDA0003481709020000028
Figure BDA0003481709020000029
根据所述三相有功功率Pa、Pb、Pc及无功功率Qa、Qb、Qc，以及A,B,C三相电压相位PhUa、PhUb、PhUc，计算得到A,B,C三相电流相位PhIa、PhIb、PhIc，其中，
PhIa＝arctan(Qa/Pa)+PhUa；
PhIb＝arctan(Qb/Pb)+PhUb；
PhIc＝arctan(Qc/Pc)+PhUc。
本发明进一步的技术方案是，所述根据所述电压电流采样数据Np,k确定采样数据的过零点的步骤之前包括：
判断所述电压电流采样数据中是否存在直流分量，
若存在，则滤掉直流分量后再执行所述根据所述电压电流采样数据Np,k确定采样数据的过零点的步骤。
本发明进一步的技术方案是，所述根据相邻两个近似过零点Np,j,Np,j+n以及过零补偿系数Cp,j,Cp,j+n，计算出波形周期T的步骤中，误差近似(1/f-sin(1/f))/(1/50Hz)≈0。
本发明进一步的技术方案是，根据权利要求3所述的应用于标准表电压电流的相位测量方法，其特征在于，所述根据相邻两个近似过零点Np,j,Np,j+n以及过零补偿系数Cp,j,Cp,j+n，计算出波形周期T的步骤包括：计算多个过零点间的周期，再取其平均值。
本发明进一步的技术方案是，根据权利要求1所述的应用于标准表电压电流的相位测量方法，其特征在于，所述将电压采样数据NUa,k、NUb,k、NUc,k经过希尔伯特90°相移变换后得到HUa,k,HUb,k,HUc,k，同时根据电流采样数据NIa,k、NIb,k、NIc,k,得到A,B,C三相有功功率Pa、Pb、Pc，A,B,C三相无功功率Qa、Qb、Qc的步骤中，通过乘加累积得到有功功率，通过希尔伯特相移变换以及乘加累积得到无功功率。
本发明进一步的技术方案是，根据权利要求1所述的应用于标准表电压电流的相位测量方法，其特征在于，所述根据所述三相有功功率Pa、Pb、Pc及无功功率Qa、Qb、Qc，以及A,B,C三相电压相位PhUa、PhUb、PhUc，计算得到A,B,C三相电流相位PhIa、PhIb、PhIc的步骤包括：
根据所述三相有功功率Pa、Pb、Pc及无功功率Qa、Qb、Qc通过反三角函数得到同相位的电流电压夹角，再根据所述电流电压夹角和电压相位，计算得到电流相位。
为实现上述目的，本发明还提出一种应用于标准表电压电流的相位测量系统，所述系统包括存储器、处理器、以及存储在所述处理器上的应用于标准表电压电流的相位测量程序，所述应用于标准表电压电流的相位测量程序被所述处理器运行时执行如上所述的方法的步骤。
为实现上述目的，本发明还提出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应用于标准表电压电流的相位测量程序，所述应用于标准表电压电流的相位测量程序被处理器运行时执行如上所述的方法的步骤。
本发明应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统及存储介质的有益效果是：
1、无需硬件过零检测电路辅助计算，节省了硬件开销；
2、计算复杂度不高，但是极大提高了计算精度。
附图说明
图1是本发明应用于标准表电压电流的相位测量方法较佳实施例的流程示意图。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
考虑到现有技术中的相位测量一般有硬件过零计数、软件周期计数、傅里叶变换计算等方法，但这些方法有的对硬件资源要求过高，有的计算精度不高，有的计算复杂效率不高，由此本发明提出一种解决方案。
具体地，本发明提出一种应用于标准表电压电流的相位测量方法，请参照图1，本发明应用于标准表电压电流的相位测量方法较佳实施例包括以下步骤：
步骤S10，对标准表输入的正弦电压电流按采样率f进行数字采样，得到电压电流采样数据Np,k，其中，p＝Ua,Ub,Uc,Ia,Ib,Ic，代表电压电流相位标识，k＝1,2,3,...，代表采样点数。
具体地，作为一种实施方式，本实施例对标准表输入的正弦电压电流按采样率18kHz进行数字采样。
步骤S20，确定采样数据的过零点。
具体地，本实施例根据所述电压电流采样数据Np,k确定采样数据的过零点：当Np,j≤0,Np,j+1＞0时，定义Np,j为当前相位采样数据的近似过零点，同时定义Cp，j为过零补偿系数，其中，
Figure BDA0003481709020000051
可以理解的是，本实施例中，在确定采样数据的过零点的步骤之前需要判断采样数据中是否存在直流分量，如果存在，则先滤掉直流分量后再执行步骤S20，确定采样数据的过零点。
具体地，本实施例在上述步骤S20，确定采样数据的过零点的步骤之前包括：
判断所述电压电流采样数据中是否存在直流分量，
若存在，则滤掉直流分量后再执行所述根据所述电压电流采样数据Np,k确定采样数据的过零点的步骤。
另外，值得强调的是，本实施例中，满足条件的Np,j是近似过零点，而不是绝对过零点，绝对过零点是在Np,j,Np,j+1两个采样点之间，因为实际波形是正弦信号，又因为在过零处sin(wt)≈wt,所以过零处的波形曲线可以近似成直线，进而计算出过零补偿系数去更接近绝对过零点。
步骤S30，确定输入波形的周期。
具体地，本实施例根据相邻两个近似过零点Np,j,Np,j+n以及过零补偿系数Cp,j,Cp,j+n，计算出波形周期T，其中，
Figure BDA0003481709020000052
其中，n表示过出现近似过零点Np,j后，过了第n个点，又出现了一次近似过零。
因为输入的正弦电压电流是周期的，因此，本实施例根据相邻两个近似过零点Np,j,Np,j+n以及过零补偿系数Cp,j,Cp,j+n，计算出波形周期T。
在步骤S30中，如果不使用步骤2中的过零补偿系数，按照一般方法直接使用近似过零点去计算波形周期，那么计算的波形周期的分辨率为
Figure BDA0003481709020000053
相对于50Hz的正弦波来说，误差可能达到56us/(1/50Hz)＝0.28％，而使用过零补偿系数计算的波形周期，其误差则极大降低，误差近似(1/f-sin(1/f))/(1/50Hz)≈0。同时，为保证数据更加精确，本实施例可以计算多个过零点间的周期，再取其平均值。
步骤S40，确定电压的相位。
具体地，本实施例以Ua为相位PhUa为0°参考点，根据Ua的近似过零点NUa,j、过零补偿系数CUa,j，Ub的近似过零点NUb,j+l、过零补偿系数CUb,j+l，Uc的近似过零点NUc,j+m，过零补偿系数CUc,j+m，以及波形周期T,确定出Ub的相位PhUb，Uc的相位PhUc，其中，
Figure BDA0003481709020000061
Figure BDA0003481709020000062
其中，l表示Ua近似过零点出现后，过了第l个点，Ub近似过零点出现，m表示Ua近似过零点出现后，过了第m个点，Uc近似过零点出现。
步骤S50，确定A,B,C三相的有功无功功率。
具体地，本实施例将电压采样数据NUa,k、NUb,k、NUc,k经过希尔伯特90°相移变换后得到HUa,k,HUb,k,HUc,k，同时根据电流采样数据NIa,k、NIb,k、NIc,k,得到A,B,C三相有功功率Pa、Pb、Pc，A,B,C三相无功功率Qa、Qb、Qc，其中，
Figure BDA0003481709020000063
Figure BDA0003481709020000064
Figure BDA0003481709020000065
Figure BDA0003481709020000066
Figure BDA0003481709020000067
Figure BDA0003481709020000068
本实施例中，通过乘加累积得到有功功率，通过希尔伯特相移变换以及乘加累积得到无功功率。
步骤S60，确定电流的相位。
具体地，本实施例根据所述三相有功功率Pa、Pb、Pc及无功功率Qa、Qb、Qc，以及A,B,C三相电压相位PhUa、PhUb、PhUc，计算得到A,B,C三相电流相位PhIa、PhIb、PhIc，其中，
PhIa＝arctan(Qa/Pa)+PhUa；
PhIb＝arctan(Qb/Pb)+PhUb；
PhIc＝arctan(Qc/Pc)+PhUc。
具体地，本实施例根据所述三相有功功率Pa、Pb、Pc及无功功率Qa、Qb、Qc通过反三角函数得到同相位的电流电压夹角，而反三角函数的计算在程序中可以应用坐标旋转数字计算方法去实现，再根据所述电流电压夹角和电压相位，计算得到电流相位。
本发明应用于标准表电压电流的相位测量方法的有益效果是：
1、无需硬件过零检测电路辅助计算，节省了硬件开销；
2、计算复杂度不高，但是极大提高了计算精度。
为实现上述目的，本发明还提出一种应用于标准表电压电流的相位测量系统，所述系统包括存储器、处理器、以及存储在所述处理器上的应用于标准表电压电流的相位测量程序，所述应用于标准表电压电流的相位测量程序被所述处理器运行时执行如上实施例所述的方法的步骤，这里不再赘述。
为实现上述目的，本发明还提出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应用于标准表电压电流的相位测量程序，所述应用于标准表电压电流的相位测量程序被处理器运行时执行如上实施例所述的方法的步骤，这里不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种应用于标准表电压电流的相位测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
对标准表输入的正弦电压电流按采样率f进行数字采样，得到电压电流采样数据Np,k，其中，p＝Ua,Ub,Uc,Ia,Ib,Ic，代表电压电流相位标识，k＝1,2,3,...，代表采样点数；
根据所述电压电流采样数据Np,k确定采样数据的过零点：当Np,j≤0,Np,j+1＞0时，定义Np,j为当前相位采样数据的近似过零点，同时定义Cp,j为过零补偿系数，其中，
Figure FDA0003481709010000011
根据相邻两个近似过零点Np,j,Np,j+n以及过零补偿系数Cp,j,Cp,j+n，计算出波形周期T，其中，
Figure FDA0003481709010000012
其中，n表示过出现近似过零点Np,j后，过了第n个点，又出现了一次近似过零；
以Ua为相位PhUa为0°参考点，根据Ua的近似过零点NUa,j、过零补偿系数CUa,j，Ub的近似过零点NUb,j+l、过零补偿系数CUb,j+l，Uc的近似过零点NUc,j+m，过零补偿系数CUc,j+m，以及波形周期T,确定出Ub的相位PhUb，Uc的相位PhUc，其中，
Figure FDA0003481709010000013
Figure FDA0003481709010000014
其中，l表示Ua近似过零点出现后，过了第l个点，Ub近似过零点出现，m表示Ua近似过零点出现后，过了第m个点，Uc近似过零点出现；
将电压采样数据NUa,k、NUb,k、NUc,k经过希尔伯特90°相移变换后得到HUa,k,HUb,k,HUc,k，同时根据电流采样数据NIa,k、NIb,k、NIc,k,得到A,B,C三相有功功率Pa、Pb、Pc，A,B,C三相无功功率Qa、Qb、Qc，其中，
Figure FDA0003481709010000015
Figure FDA0003481709010000021
Figure FDA0003481709010000022
Figure FDA0003481709010000023
Figure FDA0003481709010000024
Figure FDA0003481709010000025
根据所述三相有功功率Pa、Pb、Pc及无功功率Qa、Qb、Qc，以及A,B,C三相电压相位PhUa、PhUb、PhUc，计算得到A,B,C三相电流相位PhIa、PhIb、PhIc，其中，
PhIa＝arctan(Qa/Pa)+PhUa；
PhIb＝arctan(Qb/Pb)+PhUb；
PhIc＝arctan(Qc/Pc)+PhUc。
2.根据权利要求1所述的应用于标准表电压电流的相位测量方法，其特征在于，所述根据所述电压电流采样数据Np,k确定采样数据的过零点的步骤之前包括：
判断所述电压电流采样数据中是否存在直流分量，
若存在，则滤掉直流分量后再执行所述根据所述电压电流采样数据Np,k确定采样数据的过零点的步骤。
3.根据权利要求1所述的应用于标准表电压电流的相位测量方法，其特征在于，所述根据相邻两个近似过零点Np,j,Np,j+n以及过零补偿系数Cp,j,Cp,j+n，计算出波形周期T的步骤中，误差近似(1/f-sin(1/f))/(1/50Hz)≈0。
4.根据权利要求3所述的应用于标准表电压电流的相位测量方法，其特征在于，所述根据相邻两个近似过零点Np,j,Np,j+n以及过零补偿系数Cp,j,Cp,j+n，计算出波形周期T的步骤包括：计算多个过零点间的周期，再取其平均值。
5.根据权利要求1所述的应用于标准表电压电流的相位测量方法，其特征在于，所述将电压采样数据NUa,k、NUb,k、NUc,k经过希尔伯特90°相移变换后得到HUa,k,HUb,k,HUc,k，同时根据电流采样数据NIa,k、NIb,k、NIc,k,得到A,B,C三相有功功率Pa、Pb、Pc，A,B,C三相无功功率Qa、Qb、Qc的步骤中，通过乘加累积得到有功功率，通过希尔伯特相移变换以及乘加累积得到无功功率。
6.根据权利要求1所述的应用于标准表电压电流的相位测量方法，其特征在于，所述根据所述三相有功功率Pa、Pb、Pc及无功功率Qa、Qb、Qc，以及A,B,C三相电压相位PhUa、PhUb、PhUc，计算得到A,B,C三相电流相位PhIa、PhIb、PhIc的步骤包括：
根据所述三相有功功率Pa、Pb、Pc及无功功率Qa、Qb、Qc通过反三角函数得到同相位的电流电压夹角，再根据所述电流电压夹角和电压相位，计算得到电流相位。
7.一种应用于标准表电压电流的相位测量系统，其特征在于，所述系统包括存储器、处理器、以及存储在所述处理器上的应用于标准表电压电流的相位测量程序，所述应用于标准表电压电流的相位测量程序被所述处理器运行时执行如权利要求1至6任意一项所述的方法的步骤。
8.一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应用于标准表电压电流的相位测量程序，所述应用于标准表电压电流的相位测量程序被处理器运行时执行如权利要求1至6任意一项所述的方法的步骤。
CN202210069977.3A 2022-01-21 2022-01-21 应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统、及介质 Pending CN114397496A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210069977.3A CN114397496A (zh) 2022-01-21 2022-01-21 应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统、及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210069977.3A CN114397496A (zh) 2022-01-21 2022-01-21 应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统、及介质

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114397496A true CN114397496A (zh) 2022-04-26

Family

ID=81233578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210069977.3A Pending CN114397496A (zh) 2022-01-21 2022-01-21 应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统、及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114397496A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116400136A (zh) * 2023-03-24 2023-07-07 浙江伊控动力系统有限公司 一种计算电流传感器相移的方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116400136A (zh) * 2023-03-24 2023-07-07 浙江伊控动力系统有限公司 一种计算电流传感器相移的方法
CN116400136B (zh) * 2023-03-24 2023-10-20 浙江伊控动力系统有限公司 一种计算电流传感器相移的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8129980B2 (en) AC electric quantity measuring device
JPWO2008126240A1 (ja) 同期フェーザ測定装置及びこれを用いた母線間位相角差測定装置
CN101059542A (zh) 利用固定相移来测量同频信号相位差的方法及电路
EP2651027A1 (en) Inductance measurement device and measurement method for synchronous electric motor
CN114397496A (zh) 应用于标准表电压电流的相位测量方法、系统、及介质
CN109188046B (zh) 单电阻电机电流采样方法、电机驱动电路及可读存储介质
CN113067505B (zh) 在永磁同步电机控制过程中对电压矢量进行补偿的方法
CN103543331A (zh) 一种计算电信号谐波和间谐波的方法
CN109617076B (zh) 用于改善pcc处电能质量的电压检测型有源滤波器
CN111366779A (zh) 一种电压过零检测装置及空调器
CN112769324B (zh) 死区的补偿方法、装置、电子设备以及存储介质
Grando et al. A method for synchronized harmonic phasor measurement based on hardware‐enhanced Fast Fourier Transform
CN112564572A (zh) 基于电流偏置的永磁同步电机转子位置检测系统及方法
WO2021082036A1 (zh) 一种电力系统频率测量方法、母线电压校正方法及装置
CN109254203B (zh) 一种三相电力系统的锁相方法及系统
KR20150049003A (ko) 인버터 출력전압의 위상보상장치
US11722343B1 (en) Resolver integral demodulation using zero crossing points
CN113691183B (zh) 永磁同步电机的电感辨识方法、系统、介质及终端
Xie et al. Design of power and power quality measurement system based on Verilog
CN117192193A (zh) 交流电压有效值的测量方法及测量装置
KR101975441B1 (ko) 변형이동평균 필터를 이용한 단상 pll제어방법
CN109946553B (zh) 三相电表及其接地故障检测方法
CN117031126A (zh) 电网阻抗测量方法、装置及终端设备
CN118138020A (zh) 一种反馈信号与激励信号的相位同步方法
WO2019100284A1 (zh) 锁相方法、装置及设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination