[发明专利]一种指定交流成份的用电特性频谱分析方法

权利要求书

1.一种指定交流成份的用电特性频谱分析方法，其特征在于，所述方法设采样周期为T秒，对用电设备的电压和电流进行同时采样，得到同一时刻的电压和电流的采样数据；指定交流成分个数为N，各个交流成分的频率数值为依次递增，且均不大于2π/T的正数f₁、f₂、…、f_N，通过预估—校正算法直接获得电压和电流的直流分量，以及交流电压与电流的正弦分量和余弦分量；然后计算反映其用电特性的量，包括：直流功率以及交流成分的有功功率，无功功率，视在功率和功率因数。

2.根据权利要求1所述的一种指定交流成份的用电特性频谱分析方法，其特征在于，所述方法针对每组电压采样数据us和电流采样数据is，按下述步骤执行，其中正数的频带带宽v不大于2π/T；

【1】设定参数T、N、f₁、f₂、…、f_N、v的值，设定电压直流分量u₀，电压正弦分量su₁、su₂、…、su_N，电压余弦分量cu₁、cu₂、…、cu_N；估计频率，电流直流分量i₀，电流正弦分量si₁、si₂、…、si_N和电流余弦分量ci₁、ci₂、…、ci_N的初值，设定采样数据的组数K，循环控制变量m的初值；

【2】设定电压直流分量预估初值u₀、电流直流分量预估初值i₀，令下标n分别取值为1,2,…,N，设定电压正弦分量预估初值su_n、电压余弦分量预估初值cu_n、电流正弦分量预估初值si_n、电流余弦分量预估初值ci_n；

【3】读取电压采样数据us和电流采样数据is；

【4】计算预估值：利用式(1)获得电压直流分量预估值电流直流分量预估值令下标n分别取值为1,2,…,N，循环执行式(2)，获得电压正弦分量预估值电压余弦分量预估值电流正弦分量预估值和电流余弦分量预估值

u0p=v·(us-u0-T·u‾0-Σm=1N(sum+T·su‾m))i0p=v·(is-i0-T·i‾0-Σm=1N(sim+T·si‾m))---(1)]]>

sunp=u0p+fn·(cun+T·cu‾n)cunp=-fn·(sun+T·su‾n)sinp=i0p+fn·(cin+T·ci‾n)cinp=-fn·(sin+T·si‾n)---(2)]]>

【5】计算校正值：依据式(3)获得电压直流分量校正值电流直流分量校正值令下标n分别取值为1,2,…,N，循环执行式(4)分别对电压正弦分量校正值电压余弦分量校正值电流正弦分量校正值电流余弦分量校正值

u0c=u0+0.5T(u‾0+u0p)i0c=i0+0.5T(i‾0+i0p)---(3)]]>

【6】令校正值为估计值：依据式(5)获得电压直流分量校正值u₀、电流直流分量校正值i₀，令下标n分别取值为1,2,…,N，循环执行式(6)分别对电压正弦分量校正值su_n、电压余弦分量校正值cu_n、电流正弦分量校正值si_n、电流余弦分量校正值ci_n；

u0=u0ci0=i0c---(5)]]>

【7】更新预估初值：依据获得的电压直流分量u₀、电压正弦分量su₁、su₂、…、su_N、电压余弦分量cu₁、cu₂、…、cu_N、电流直流分量i₀、电流正弦分量si₁、si₂、…、si_N、电流余弦分量ci₁、ci₂、…、ci_N的值，利用式(7)更新电压直流分量预估初值u₀、电流直流分量预估初值i₀，令下标n分别取值为1,2,…,N，循环执行式(8)更新电压正弦分量预估初值su_n、电压余弦分量预估初值cu_n、电流正弦分量预估初值si_n和电流余弦分量增量ci_n；

u‾0=v·(us-u0-Σm=1Nsum)i‾0=v·(is-i0-Σm=1Nsim)---(7)]]>

su‾n=u‾0+fn·cuncu‾n=-fn·sunsi‾n=i‾0+fn·cinci‾n=-fn·sin---(8)]]>

【8】输出数据：依据获得的电压直流分量u₀、电压正弦分量su₁、su₂、…、su_N、电压余弦分量cu₁、cu₂、…、cu_N、电流直流分量i₀、电流正弦分量si₁、si₂、…、si_N、电流余弦分量ci₁、ci₂、…、ci_N的值，利用式(9)将直流功率输出保存至P₀[m]、令下标n分别取值为1,2,…,N，循环执行式(10)，将各交流成分的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数依次输出保存至P_n[m]、Q_n[m]、S_n[m]和

P₀[m]＝u₀·i₀(9)

【9】令m＝m+1,如果m≤K,则转至步骤【3】，向下依次执行至步骤【8】，否则，所有采样数据已处理完毕，结束。