[发明专利]一种电力系统时变功率的实时测量方法

权利要求书

1.一种电力系统时变功率的实时测量方法。它包括有如下的步骤：

(1)、采集端口的电信号u(t)、i(t)：

用信号采集器实时测量端口上任何一处的电信号，即通过端口处的电压瞬时信号u(t)和电流瞬时信号i(t)，从而获得N组随时间变化且成双配对的一系列电信号u(t)、i(t)的序列值，测量电信号u(t)、i(t)的时间间隔为T，且0.05ms≤T≤5ms，100≤N≤10000；

(2)、计算出第一电压参数系数A_u(t)、第二电压参数系数B_u(t)、第一电流参数系数A_i(t)、第二电流参数系数B_i(t)：

①、计算第一电压参数系数A_u(t)、第二电压参数系数B_u(t)

将步骤(1)获取的N个电压瞬时信号u(t)序列值依次输入到快速傅里叶变换器(FFT)中，经快速傅里叶变换器(FFT)处理后，输出电压信号的直流分量U₀，同时输出N-1组电压信号的kHz谐波分量的电压幅值U_k和电压相位ψ_k^u，电压直流分量U₀、电压幅值U_k和电压相位ψ_k^u满足如下的表达式：

u(t)=U0+Σk=1N-1Uksin(ωkt+ψku)]]>

式中：ω_k是kHz谐波分量的角频率，且ω_k＝k×2π(rad/s)，其中，k＝1，2，3……，N-1；

将得到的直流分量U₀、电压幅值U_k和电压相位ψ_k^u代入如下的公式中，分别计算出t时刻的第一电压参数系数A_u(t)和第二电压参数系数B_u(t)：

Au(t)=U0cosω50t+Σk=1N-1Uksin((ωk-ω50)t+ψku)]]>

Bu(t)=U0sinω50t+Σk=1N-1Ukcos((ωk-ω50)t+ψku)]]>

式中：ω₅₀是电信号的基波角频率，且ω₅₀＝50×2π(rad/s)＝100π(rad/s)；第一电压参数系数A_u(t)和第二电压参数系数B_u(t)满足电压瞬时信号u(t)的瞬变正弦函数表达式：u(t)＝A_u(t)cosω₅₀t+B_u(t)sinω₅₀t；

②、计算第一电流参数系数A_i(t)、第二电流参数系数B_i(t)

将步骤(1)获取的N个电流瞬时信号i(t)序列值依次输入到快速傅里叶变换器(FFT)中，经快速傅里叶变换器(FFT)处理后，输出电流信号的直流分量I₀，同时输出N-1组电流信号的kHz谐波分量的电流幅值I_k和电流相位ψ_kⁱ，电流直流分量I₀、电流幅值I_k和电流相位ψ_kⁱ满足如下的表达式：

i(t)=I0+Σk=1N-1Iksin(ωkt+ψki)]]>

将得到的直流分量I₀、电流幅值I_k和电流相位ψ_kⁱ代入如下的公式中，分别计算出t时刻的第一电流参数系数A_i(t)和第二电流参数系数B_i(t)：

Ai(t)=I0cosω50t+Σk=1N-1Iksin((ωk-ω50)t+ψki)]]>

Bi(t)=I0sinω50t+Σk=1N-1Ikcos((ωk-ω50)t+ψki)]]>

第一电流参数系数A_i(t)和第二电流参数系数B_i(t)满足电流瞬时信号i(t)的瞬变正弦函数表达式：i(t)＝A_i(t)cosω₅₀t+B_i(t)sinω₅₀t；

(3)、计算出该端口处每一时刻的时变有功功率P(t)和时变无功功率Q(t)：

将步骤(2)得到的第一电压参数系数A_u(t)、第二电压参数系数B_u(t)、第一电流参数系数A_i(t)、第二电流参数系数B_i(t)代入下列公式中计算：

P(t)＝[A_u(t)A_i(t)+B_u(t)B_i(t)]/2

Q(t)＝[A_u(t)B_i(t)-A_i(t)B_u(t)]/2

通过上式计算，即能准确地测量出该端口任意t时刻的时变有功功率P(t)和时变无功功率Q(t)。