CN118209784A - 一种有功电能测算方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有功电能测算方法、装置、设备及存储介质，其中方法包括：根据电能表中低通滤波器的输入有功功率计算得到低通滤波器的输出有功功率；计算低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积；根据低通滤波器的输出有功功率判断是否满足预设阈值条件，在满足预设阈值条件时根据瞬时有功功率卷积进行有功电能的累加运算，得到电能表的有功电能。本发明实施例以低通滤波器输出端的输出有功功率判断是否进行有功电能累加运算，能够有效避免在谐波条件下功率积分存在之后和削顶情况导致有功电能测算准确性降低的情况发生，从而能够有效提高有功电能测算的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种有功电能测算方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着风能、太阳能等新能源逐渐接入电网系统，新能源占比逐渐提高，电网负荷呈现随机性、波动性，造成大量供电质量问题，主要有电压电流谐波含有量大、谐波频率高、谐波能量大等问题，这些特性易导致电能表电能计量失准。
现有的有功电能测算方法通常是基于滤波器输入端与启动功率阈值进行判断以累加测算有功电能，在谐波条件下存在功率积分滞后和削顶情况，导致有功电能测算的准确性较低。
发明内容
本发明提供了一种有功电能测算方法、装置、设备及存储介质，以解决现有的有功电能测算方法通常是基于滤波器输入端与启动功率阈值进行判断以累加测算有功电能，在谐波条件下存在功率积分滞后和削顶情况，导致有功电能测算的准确性较低的技术问题。
本发明提供了一种有功电能测算方法，包括：
根据电能表中低通滤波器的输入有功功率计算得到低通滤波器的输出有功功率；
计算所述低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积；
根据所述低通滤波器的输出有功功率判断是否满足预设阈值条件，在满足预设阈值条件时根据所述瞬时有功功率卷积进行有功电能的累加运算，得到电能表的有功电能。
进一步的，所述根据电能表中低通滤波器的输入有功功率计算得到低通滤波器的输出有功功率，包括：
根据电压通道输出的离散电压和电流通道输出的离散电流，计算得到低通滤波器的输入有功功率；
根据所述低通滤波器的输入有功功率和低通滤波器的抽样响应，计算得到低通滤波器的输出有功功率。
进一步的，所述计算所述低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积，包括：
将低通滤波器分别输入预设长度的电压信号、电流信号和瞬时功率信号，并分别映射得到对应维度的欧式空间向量，基于所述欧式空间向量计算得到所述低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积；所述欧式空间向量包括电压空间向量、电流空间向量和瞬时功率空间向量。
进一步的，所述根据所述低通滤波器的输出有功功率判断是否满足预设阈值条件，包括：
将所述低通滤波器的输出有功功率与预设的启动功率阈值进行比对，若所述低通滤波器的输出有功功率大于或等于所述启动功率阈值，则判断所述低通滤波器的输出有功功率满足预设阈值条件；
若所述低通滤波器的输出有功功率小于所述启动功率阈值，则判断所述低通滤波器不满足预设阈值条件。
进一步的，本发明方法还包括：
在判断所述低通滤波器的输出有功功率不满足预设阈值条件时，停止有功电能的累加运算。
本发明还提供了一种有功电能测算装置，包括，
输出有功功率计算模块，用于根据电能表中低通滤波器的输入有功功率计算得到低通滤波器的输出有功功率；
有功功率卷积计算模块，用于计算所述低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积；
有功电能测算模块，用于根据所述低通滤波器的输出有功功率判断是否满足预设阈值条件，在满足预设阈值条件时根据所述瞬时有功功率卷积进行有功电能的累加运算，得到电能表的有功电能。
进一步的，所述输出有功功率计算模块还用于：
根据电压通道输出的离散电压和电流通道输出的离散电流，计算得到低通滤波器的输入有功功率；
根据所述低通滤波器的输入有功功率和低通滤波器的抽样响应，计算得到低通滤波器的输出有功功率。
进一步的，所述有功电能测算模块还用于：
将所述低通滤波器的输出有功功率与预设的启动功率阈值进行比对，若所述低通滤波器的输出有功功率大于或等于所述启动功率阈值，则判断所述低通滤波器的输出有功功率满足预设阈值条件；
若所述低通滤波器的输出有功功率小于所述启动功率阈值，则判断所述低通滤波器不满足预设阈值条件。
本发明还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序；所述存储器与所述处理器耦接，且所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的有功电能测算方法。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序；其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述的有功电能测算方法。
本发明实施例以低通滤波器输出端的输出有功功率判断是否进行有功电能累加运算，能够有效避免在谐波条件下功率积分存在之后和削顶情况导致有功电能测算准确性降低的情况发生，从而能够有效提高有功电能测算的准确性。
进一步的，本发明实施例在低通滤波器的输出有功功率小于所述启动功率阈值时，停止有功电能的累加运算，能够有效减少异常数据或干扰对计算结果的影响，且还能够防止电网或电力负载发生异常变化造成对有功电能计算的持续影响，从而能够有效提高有功电能计算的准确性和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的有功电能测算方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的有功电能测算方法的另一流程示意图；
图3是本发明实施例提供的有功电能测算装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供了一种有功电能测算方法，包括：
S1、根据电能表中低通滤波器的输入有功功率计算得到低通滤波器的输出有功功率；
本发明实施例适用于新能源并网动态场景下的有功电能测算，根据新能源并网动态场景中的电能表中的低通滤波器，计算得到其输出有功功率。
S2、计算低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积；
S3、根据低通滤波器的输出有功功率判断是否满足预设阈值条件，在满足预设阈值条件时根据瞬时有功功率卷积进行有功电能的累加运算，得到电能表的有功电能。
本发明实施例将低通滤波器输出端的输出有功功率判断是否进行有功电能累加运算，能够有效避免在谐波条件下功率积分存在之后和削顶情况导致有功电能测算准确性降低的情况发生，从而能够有效提高有功电能测算的准确性。
在一个实施例中，步骤S1、根据电能表中低通滤波器的输入有功功率计算得到低通滤波器的输出有功功率，包括：
S11、根据电压通道输出的离散电压和电流通道输出的离散电流，计算得到低通滤波器的输入有功功率；
在本发明实施例中，低通滤波器的输入有功功率包括：
p(n)＝u(n)i(n)
其中，p(n)为低通滤波器的输入有功功率，u(n)为电压通道输出的离散电压，i(n)为电流通道输出的离散电流。
S12、根据低通滤波器的输入有功功率和低通滤波器的抽样响应，计算得到低通滤波器的输出有功功率。
在本发明实施例中，通过如下公式计算得到低通滤波器的输出有功功率：
p0(n)＝p(n)×h(n)＝[u(n)i(n)]×h(n)
n＝0,1,2···
其中，低通滤波器的输入有功功率p(n)通过低通滤波器后得到低通滤波器的输出有功功率p0(n)，h(n)为低通滤波器的抽样响应。
在一个实施例中，步骤S2、计算低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积，包括：
将低通滤波器分别输入预设长度的电压信号、电流信号和瞬时功率信号，并分别映射得到对应维度的欧式空间向量，基于欧式空间向量计算得到低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积；欧式空间向量包括电压空间向量、电流空间向量和瞬时功率空间向量。
在本发明实施例中，将低通滤波器输入长度为N的电压信号、电流信号和瞬时功率信号，并分别进行映射为N维的欧式空间向量，分别表示为U、I、P：
U＝[u(0),u(1),···u(N-1)]T
I＝[i(0),i(1),···i(N-1)]T
P＝[p(0)，p(1)，…p(N-1)]T＝U⊙I
其中，⊙表示矩阵的Hadamard积运算。
在本发明实施例中，在计算电能表有功电能时，其计量芯片通常采用低通滤波器测量其有功电能量，低通滤波器可以为矩形窗低通滤波器，低通滤波器的抽样响应hn表示为：
h(n)＝1/Lh
其中，Lh表示低通滤波器长度；N+Lh-1维向量p0表示低通滤波的输出有功功率信号p0(n)，根据低通滤波的输出有功功率信号和欧式空间向量计算得到低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积：
其中，H表示为测量矩阵和低通滤波卷积，矩阵元素由低通滤波器抽样响应系数构成。
在一个实施例中，步骤S3、根据低通滤波器的输出有功功率判断是否满足预设阈值条件，包括：
S31、将低通滤波器的输出有功功率p0(n)与预设的启动功率阈值PTV进行比对，若低通滤波器的输出有功功率大于或等于启动功率阈值，则判断低通滤波器的输出有功功率满足预设阈值条件；
S32、若低通滤波器的输出有功功率小于启动功率阈值，则判断低通滤波器不满足预设阈值条件。
在本发明实施例中，在低通滤波器的输出有功功率满足预设阈值条件时，启动有功电能e0(n)的累加运算，其中，有功电能的累加运算和约束条件如下：
其中，电能累加的时间范围N′+Lh-2，满足时间范围条件，可以解决现有的功电能测量算法在电能累加过程中丢失部分电能值问题。
其中，k为周期序数；s.t.为功率阈值约束条件；P(k)为p(n)第k个周期的有功功率。
P(k)的表示如下：
在一个实施例中，S32若低通滤波器的输出有功功率小于启动功率阈值，则判断低通滤波器不满足预设阈值条件，还包括：
在判断低通滤波器的输出有功功率不满足预设阈值条件时，停止有功电能的累加运算。
本发明实施例在低通滤波器的不满足预设阈值条件时，停止有功电能的累加运算，能够有效减少异常数据或干扰对计算结果的影响，且还能够防止电网或电力负载发生异常变化造成对有功电能计算的持续影响，从而能够有效提高有功电能计算的准确性和可靠性。
请参阅图2，为本发明实施例提供的一种有功电能测算方法的另一流程示意图。
实施本发明实施例，具有以下有益效果：
本发明实施例以低通滤波器输出端的输出有功功率判断是否进行有功电能累加运算，能够有效避免在谐波条件下功率积分存在之后和削顶情况导致有功电能测算准确性降低的情况发生，从而能够有效提高有功电能测算的准确性。
进一步的，本发明实施例在低通滤波器的输出有功功率小于启动功率阈值时，停止有功电能的累加运算，能够有效减少异常数据或干扰对计算结果的影响，且还能够防止电网或电力负载发生异常变化造成对有功电能计算的持续影响，从而能够有效提高有功电能计算的准确性和可靠性。
请参阅图3，基于与本申请实施例相同的发明构思，本发明还提供了一种有功电能测算装置，包括，
输出有功功率计算模块10，用于根据电能表中低通滤波器的输入有功功率计算得到低通滤波器的输出有功功率；
有功功率卷积计算模块20，用于计算低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积；
有功电能测算模块30，用于根据低通滤波器的输出有功功率判断是否满足预设阈值条件，在满足预设阈值条件时根据瞬时有功功率卷积进行有功电能的累加运算，得到电能表的有功电能。
在一个实施例中，输出有功功率计算模块10还用于：
根据电压通道输出的离散电压和电流通道输出的离散电流，计算得到低通滤波器的输入有功功率；
根据低通滤波器的输入有功功率和低通滤波器的抽样响应，计算得到低通滤波器的输出有功功率。
在一个实施例中，有功功率卷积计算模块20还用于：
将低通滤波器分别输入预设长度的电压信号、电流信号和瞬时功率信号，并分别映射得到对应维度的欧式空间向量，基于欧式空间向量计算得到低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积；欧式空间向量包括电压空间向量、电流空间向量和瞬时功率空间向量。
在一个实施例中，有功电能测算模块30还用于：
将低通滤波器的输出有功功率与预设的启动功率阈值进行比对，若低通滤波器的输出有功功率大于或等于启动功率阈值，则判断低通滤波器的输出有功功率满足预设阈值条件；
若低通滤波器的输出有功功率小于启动功率阈值，则判断低通滤波器不满足预设阈值条件。
在一个实施例中，有功电能测算模块30还用于
在判断低通滤波器的输出有功功率不满足预设阈值条件时，停止有功电能的累加运算。
相应地，本发明的一个实施例还提供一种终端设备，包括：处理器、存储器以及存储在存储器中且被配置为由处理器执行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上任意一项实施例的有功电能测算方法。
该实施例的终端设备包括：处理器、存储器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序、计算机指令。处理器执行计算机程序时实现上述实施例一中的各个步骤，例如图1所示的步骤S1至S3。或者，处理器执行计算机程序时实现上述装置实施例中各模块/单元的功能，例如有功电能测算模块30。
示例性的，计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器中，并由处理器执行，以完成本发明。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序在终端设备中的执行过程。例如，有功电能测算模块30，用于根据低通滤波器的输出有功功率判断是否满足预设阈值条件，在满足预设阈值条件时根据瞬时有功功率卷积进行有功电能的累加运算，得到电能表的有功电能。
终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，示意图仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现终端设备的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据移动终端的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
相应地，本发明的一个实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在计算机程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行如上任意一项实施例的有功电能测算方法。
以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种有功电能测算方法，其特征在于，包括：
根据电能表中低通滤波器的输入有功功率计算得到低通滤波器的输出有功功率；
计算所述低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积；
根据所述低通滤波器的输出有功功率判断是否满足预设阈值条件，在满足预设阈值条件时根据所述瞬时有功功率卷积进行有功电能的累加运算，得到电能表的有功电能。
2.如权利要求1所述的有功电能测算方法，其特征在于，所述根据电能表中低通滤波器的输入有功功率计算得到低通滤波器的输出有功功率，包括：
根据电压通道输出的离散电压和电流通道输出的离散电流，计算得到低通滤波器的输入有功功率；
根据所述低通滤波器的输入有功功率和低通滤波器的抽样响应，计算得到低通滤波器的输出有功功率。
3.如权利要求1所述的有功电能测算方法，其特征在于，所述计算所述低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积，包括：
将低通滤波器分别输入预设长度的电压信号、电流信号和瞬时功率信号，并分别映射得到对应维度的欧式空间向量，基于所述欧式空间向量计算得到所述低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积；所述欧式空间向量包括电压空间向量、电流空间向量和瞬时功率空间向量。
4.如权利要求1所述的有功电能测算方法，其特征在于，所述根据所述低通滤波器的输出有功功率判断是否满足预设阈值条件，包括：
将所述低通滤波器的输出有功功率与预设的启动功率阈值进行比对，若所述低通滤波器的输出有功功率大于或等于所述启动功率阈值，则判断所述低通滤波器的输出有功功率满足预设阈值条件；
若所述低通滤波器的输出有功功率小于所述启动功率阈值，则判断所述低通滤波器不满足预设阈值条件。
5.如权利要求4所述的有功电能测算方法，其特征在于，还包括：
在判断所述低通滤波器的输出有功功率不满足预设阈值条件时，停止有功电能的累加运算。
6.一种有功电能测算装置，其特征在于，包括，
输出有功功率计算模块，用于根据电能表中低通滤波器的输入有功功率计算得到低通滤波器的输出有功功率；
有功功率卷积计算模块，用于计算所述低通滤波器的输出瞬时有功功率卷积；
有功电能测算模块，用于根据所述低通滤波器的输出有功功率判断是否满足预设阈值条件，在满足预设阈值条件时根据所述瞬时有功功率卷积进行有功电能的累加运算，得到电能表的有功电能。
7.如权利要求6所述的有功电能测算装置，其特征在于，所述输出有功功率计算模块还用于：
根据电压通道输出的离散电压和电流通道输出的离散电流，计算得到低通滤波器的输入有功功率；
根据所述低通滤波器的输入有功功率和低通滤波器的抽样响应，计算得到低通滤波器的输出有功功率。
8.如权利要求6所述的有功电能测算方法，其特征在于，所述有功电能测算模块还用于：
将所述低通滤波器的输出有功功率与预设的启动功率阈值进行比对，若所述低通滤波器的输出有功功率大于或等于所述启动功率阈值，则判断所述低通滤波器的输出有功功率满足预设阈值条件；
若所述低通滤波器的输出有功功率小于所述启动功率阈值，则判断所述低通滤波器不满足预设阈值条件。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序；所述存储器与所述处理器耦接，且所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5任意一项所述的有功电能测算方法。
10.一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包括存储的计算机程序；其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1-5任意一项所述的有功电能测算方法。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |