[发明专利]一种任意频率下自适应功率计算方法

说明书

技术领域

本发明属于电网电能计量技术领域，特别涉及一种任意频率下自适应功率计算方法。

背景技术

随着各种节能电器以及类似快速充电站这样的脉冲电能负载的产生，电力系统参数越来越复杂，给电能的准确计量带来一定困扰。在保证电力系统稳定性方面，通过调节有功功率和无功功率得以实现控制策略，因此，在研究任意频率下即非整数次谐波的功率测量方法对电力系统稳定运行有重要的意义。

在实际电力系统电能计量时，通常需要把电压信号或电流信号实时分解成基波分量和多个频率已知的谐波分量，并计算基波和各次谐波的幅值、相位，虽然取得了一些效果，但同时也存在一定的不足之处，例如：

基于傅里叶变换的分析方法，离散傅里叶变换能分析出非整数次谐波，但由于计算量过大，对硬件要求较高，快速傅里叶变换虽然降低了离散傅里叶变换的计算量，但是由于存在栅栏效应无法从混叠的频谱中提取间谐波；基于小波变换的分析方法，由于不同小波滤波器的分频功能以及能量泄露差别等问题都尚不清楚，因此有必要提出一种方案来实现电网在分布式电源和电力电子器件广泛应用的情况下，精确测量出电力系统负载端的交流分量的有功功率和无功功率，为电力系统稳定运行提供有效的控制策略。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的不足，提供了一种任意频率下自适应功率计算方法，保证了电网在分布式电源和电力电子器件广泛应用的情况下，实现电网电能的准确计量，精确测量出电力系统负载端的交流分量的有功功率和无功功率，为电力系统稳定运行提供有效的控制策略。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术措施：

一种任意频率下自适应功率计算方法，包括以下步骤：

S1、设定采样周期为T，定时对电网负载端的电压信号和电流信号进行同步采样，得到同一时刻的电压采样数据u(t)和电流采样数据i(t)；

S2、对电压采样数据u(t)或电流采样数据i(t)进行工况匹配分析，获得交流分量个数N；

S3、采用改进扩展Prony方法拟合出N组交流参数分别为交流电压u₁、u₂、…、u_N、交流电流i₁、i₂、…、i_N、以及频率f₁、f₂、…、f_N；

S4、计算出每一个交流分量的有功功率P₁、P₂、…、P_N和无功功率Q₁、Q₂、…、Q_N。

所述步骤S2具体包括：

a2：采用频谱分析法处理所述电压采样数据u(t)或电流采样数据i(t)，获得电压信号或电流信号的频谱信息，从而得出所述电压信号或电流信号的交流分量个数N；

b2：依据所述交流分量个数N，设定改进扩展Prony检测模型的阶数P，P＝N。

所述步骤S3具体包括：

a3：构造扩展阶矩阵

将所述电压采样数据u(t)或电流采样数据i(t)作为观测数据序列x(n)和样本函数公式r(i,j)，构造出扩展阶矩阵