[发明专利]一种指定交流成份的用电特性频谱分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电能质量评价技术领域，具体涉及一种指定交流成份的用电特性频谱分析方法，具体包括交流电中直流成分的功率以及多个已知频率的交流成分的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数的求解方法。

背景技术

在工程中，经常需要对电路以及电子电气设备的用电特性进行评价，为此，需要对直流功率以及交流成分(已知频率)的有功功率、无功功率、视在功率和功率因数进行计量，目前通常采用在指定时间长度内对被测电压与电流之积进行积分运算的电功率计量方法，例如基于傅里叶变换的方法。只有在积分时间与被测信号的所有交流成分的周期之比都是正整数的条件下，采用这类方法才能实现电功率的精确计量，且不能同时获得被测设备与电路的直流功率及各频点交流成分的功率参数。

发明内容

本发明的目的是，根据实际需要，提供一种指定交流成份的用电特性频谱分析方法，具体来说，提供一种软件编程简单、能够直接应用于计算机系统中、并具有较高精度和较快收敛速度的电功率计量方法。

实现本发明的技术方案是，一种指定交流成份的用电特性频谱分析方法，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。

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