[发明专利]基于牛顿迭代法的配电网真有效值快速计算方法

说明书

本发明公开了基于牛顿迭代法的配电网真有效值快速计算方法，涉及智能设备、仪表及电气工程的技术领域，旨在解决真有效值计算较为耗时的问题。其技术方案要点是真有效值计算包括由开方算法，开方算法包括以下步骤：S01、将被开方数据转化为二进制表示的32位无符号长整型数据x；S02、判断x的区间范围，获取参数值s；取g0＝2^s；S03、令g1＝(g0+x/g0)/2；S04、当g1g0时，令g0＝g1，返回步骤S03重新计算g1；当g1≥g0时，输出g0值即为正平方根值。本发明通过算法改进，提升真有效值的计算速度并降低MCU资源的开销，保证了算法在低性能MCU中都能得到很好利用，从而节省硬件成本。

技术领域

本发明涉及智能设备、仪表及电气工程的技术领域，尤其是涉及一种基于牛顿迭代法的配电网真有效值快速计算方法。

背景技术

目前，在工业、住宅、商业等场合上使用的电气信号一般为标准正弦波，但是在有非线性负载或设备的工厂或车间，由于不平衡负载的影响，以及变频驱动或逆变设备等的干扰，造成电力系统信号的畸变。在此情况下，智能设备的交流信号采用FFT(fast Fouriertransform，快速傅立叶变换)进行计算后，得到的数据有效值存在很大的误差，因此必须采用真有效值法来进行计算。

以工作频率50Hz交流电的电压为例，真有效值计算公式为其中，U_20ms表示一周波电压有效值，U_i表示第i个电压采集值，N表示一周波内采集的电压值个数。电流的真有效值计算思路与电压相同。上述公式涉及平方和开方两个计算过程，这两个过程又是最耗MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)时间的过程，传统计算方法是调用系统数学库计算，这种方式在高性能MCU里还能满足，可在低性价比的MCU里运行计算，一次执行完成时间往往超过了20ms，作为保护突变计算判断已经不合适。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于牛顿迭代法的配电网真有效值快速计算方法，其具有提升真有效值计算速度和降低MCU资源开销的效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于牛顿迭代法的配电网真有效值快速计算方法，包括以下步骤：

利用平方算法分别计算一周波内各个实际采集值的平方值，对所述平方值进行求和获得和值，利用除法算法将所述和值除以实际采集数量获得商值，利用开方算法对所述商值求平方根获得真有效值；

其中，所述开方算法包括以下步骤：

S01、将被开方数据转化为二进制表示的32位无符号长整型数据x；

S02、判断x的区间范围，当x65535时，取参数s为16；当65535≥x255时，取参数s为8；当255≥x15时，取参数s为4；当15≥x3时，取参数s为2；根据s值赋值给g0，g0＝2^s；

S03、根据除法算法和g0取值计算g1，g1＝(g0+x/g0)/2；

S04、对比g0与g1的大小；当g1g0时，令g0＝g1，返回步骤S03重新计算g1；当g1≥g0时，输出g0值即为正平方根值。

本发明进一步设置为：所述平方算法包括以下步骤：

S11、将底数转化为二进制表示的16位无符号长整型数据z，z可以表示为，其中，i为取值0至15的整数，z_i表示z的第i位数值，取值为0或1；

S12、计算

本发明进一步设置为：所述除法算法包括以下步骤：

S21、将除数转化为二进制表示的无符号长整型数据y；