[发明专利]一种电力系统时变功率的实时测量方法

摘要

一种电力系统时变功率的实时测量方法，它包括有如下步骤：采集端口处的电信号u(t)、i（t），测量第一电压参数系数Au（t）、第二电压参数系数Bu（t）、第一电流参数系数Ai（t）、第二电流参数系数Bi（t），得到电信号u(t)、i（t）的正弦表达式，从而准确地测量出该端口每一时刻的时变有功功率P（t）和时变无功Q（t）。无论是周期性的电信号，还是非周期性的电信号，本发明均可以准确的实时测量时变有功功率和时变无功功率，准确度在98%以上，可为电力系统的无功补偿和系统安全稳定控制奠定坚实的基础。

主权项

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Au(t)、第二电压参数系数Bu(t)、第一电流参数系数Ai(t)、第二电流参数系数Bi(t)：①、计算第一电压参数系数Au(t)、第二电压参数系数Bu(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Uk和电压相位ψku，电压直流分量U0、电压幅值Uk和电压相位ψku满足如下的表达式： u ( t ) = U 0 + Σ k = 1 N - 1 U k sin ( ω k t + ψ k u ) 式中：ωk是kHz谐波分量的角频率，且ωk＝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Uk和电压相位ψku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Au(t)和第二电压参数系数Bu(t)： A u ( t ) = U 0 cos ω 50 t + Σ k = 1 N - 1 U k sin ( ( ω k - ω 50 ) t + ψ k u ) B u ( t ) = U 0 sin ω 50 t + Σ k = 1 N - 1 U k cos ( ( ω k - ω 50 ) t + ψ k u ) 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Au(t)和第二电压参数系数Bu(t)满足电压瞬时信号u(t)的瞬变正弦函数表达式：u(t)＝Au(t)cosω50t+Bu(t)sinω50t；②、计算第一电流参数系数Ai(t)、第二电流参数系数Bi(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Ik和电流相位ψki，电流直流分量I0、电流幅值Ik和电流相位ψki满足如下的表达式： i ( t ) = I 0 + Σ k = 1 N - 1 I k sin ( ω k t + ψ k i ) 将得到的直流分量I0、电流幅值Ik和电流相位ψki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Ai(t)和第二电流参数系数Bi(t)： A i ( t ) = I 0 cos ω 50 t + Σ k = 1 N - 1 I k sin ( ( ω k - ω 50 ) t + ψ k i ) B i ( t ) = I 0 sin ω 50 t + Σ k = 1 N - 1 I k cos ( ( ω k - ω 50 ) t + ψ k i ) 第一电流参数系数Ai(t)和第二电流参数系数Bi(t)满足电流瞬时信号i(t)的瞬变正弦函数表达式：i(t)＝Ai(t)cosω50t+Bi(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Au(t)、第二电压参数系数Bu(t)、第一电流参数系数Ai(t)、第二电流参数系数Bi(t)代入下列公式中计算：P(t)＝[Au(t)Ai(t)+Bu(t)Bi(t)]/2Q(t)＝[Au(t)Bi(t)‑Ai(t)Bu(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)。