專利名稱：主從式交直流功率計量方法
技術領域：
本發明涉及交直流功率計量技術領域，具體涉及一種用于計量直流成分的功率以及多個指定頻率的交流成分的有功功率、無功功率、視在功率和功率因數的方法。
背景技術：
在工程中，經常需要計量電子電氣設備與電路的直流功率以及各個頻率未知的交流成分的有功功率、無功功率、視在功率和功率因數，為此，現有技術中提出了幾種交直流功率計量方法，雖獲得較好效果，但還存在一些不足，例如采用單處理器的功率計量方法，受處理器運算速度限制，數據處理時間和采樣周 期長，交流分量個數受限，實時計量性能難以提高；基于電壓電流乘積和傅里葉變換的功率計量方法，難以同時準確獲得不同頻率交流分量的功率參數和直流功率；基于微分方程形式的針對連續時間信號的功率計量方法，不能直接應用于計算機系統中；采用無限沖激響應(IIR)算法的功率計量方法，每次迭代的運行時間可能不相等，難以確定定時采樣周期的數值。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠直接應用于計算機系統中、軟件編程實現簡單、并具有較高的精度和較快的收斂速度的交直流功率計量方法。為了實現上述目的，本發明提供了一種主從式交直流功率計量方法，采用一個主處理器與N個從處理器執行；其中，主處理器以T秒為采樣周期，定時對被測電壓和被測電流進行同時采樣與量化，得到同一個時刻的電壓采樣數據和電流采樣數據，并利用迭代方法計算直流功率Po ;在N個從處理器中，設定正整數K的值，設定NXK個頻率的數值為依次遞增且均不大于2 /T的正數ω12、…ωικ、ω21、…、ωΝΚ，利用迭代方法獲得NXK個有功功率 Pll、Pl2、…、PlK、P21、…、Pm，N X K 個無功功率 qn、Q12、*** > QlK' .··、％!(，NXK 個視在功率 S11' S12> …、s1K> S2J> …、Snk 和 NXK 個功率因數 Cu、C12> …、c1K、C2^> …、cNK。作為優選，針對每組電壓采樣數據u[s]和電流采樣數據i [s]，均從下述第一處理方案和第二處理方案中選擇一種執行，連續兩組采樣數據分別執行不同的處理方案；其中O < μ <2 Ji/T,從處理器序號η依次取值1，2，…，N ;第一處理方案依次包括以下步驟SlOl :主處理器利用式(I)獲得直流電壓增量hQ[2]和直流電流增量gQ[2]的值，并把&[2]和g(l[2]的值發送到全部從處理器；
/%[2] = //-(制-( 0 +Γ 側r⑴
g0[2] = /1-| i{s ] - (/0 + Γ - go[l]) -'Υβη [I] I
第η個從處理器獲得直流電壓增量Iitl [2]和直流電流增量g(l[2]的值，令k分別取值為1，2，···，Κ，循環執行式(2)，依次獲得交流電壓增量hnk[2]、正交電壓增量^2]、交流電流增量gnk[2]和正交電流增量f t[2]，然后按式(3)計算中間變量dn[2] bn[2]的值；
權利要求
1.一種主從式交直流功率計量方法，其特征在于，采用一個主處理器與N個從處理器執行；其中，主處理器以T秒為采樣周期，定時對被測電壓和被測電流進行同時采樣與量化，得到同一個時刻的電壓采樣數據和電流采樣數據，并利用迭代方法計算直流功率Ptl ;在N個從處理器中，設定正整數K的值，設定NXK個頻率的數值為依次遞增且均不大于2 /T的正數《12、吣《11 、《21、…、Wffi，利用迭代方法獲得NXK個有功功率pn、p12、…、p1K、P21、…、Pm，NXK 個無功功率 Qi1、Qi2、…、QiK、q21、…、％k，NXK 個視在功率 si1、si2、…、SlK、S21、…、Snk 和 N X K 個功率因數 C11、c12、…、C1K、C21、…、CnkO
2.根據權利要求1所述的主從式交直流功率計量方法，其特征在于，針對每組電壓采樣數據u[s]和電流采樣數據i [s]，均從下述第一處理方案和第二處理方案中選擇一種執行，連續兩組采樣數據分別執行不同的處理方案；其中0 < y〈2 /T，從處理器序號n依次取值1,2,…，N; 第一處理方案依次包括以下步驟 SlOl :主處理器利用式⑴獲得直流電壓增量Iitl[2]和直流電流增量g(l[2]的值，并把h0 [2]和g(l[2]的值發送到全部從處理器；
3.根據權利要求2所述的主從式交直流功率計量方法，其特征在于，具體包括以下步驟 51:參數設定 主處理器設定采樣周期T、正數y、從處理器個數N的值， 每個從處理器均設定采樣周期T、正數Y和e、正整數K，第n個從處理器還設定依次遞增的正數《nl、…、； 52:變量初始化 主處理器設定直流電壓Utl、直流電流Itl、直流電壓增量Iltl [ I ]、直流電流增量g(l [ I ]以及中間變量Cl1 [I]和匕[1]、d2[l]和132[1]、…、dN[l]和％[1]的初值，設定標志字初值為執行第一處理方案，依據采樣周期T設置定時間隔并開始定時， 第n個從處理器設定交流電壓Unl、Un2、…、Uhk,正交電壓fi ,、Un、…AiK，交流電流inl、in2、…、i K，正交電流&1、、…、/,A，交流電壓增量hnl[l]、hn2[l]、…、正交電壓增量L[l]、a' 2[1]、…、m]，交流電流增量gnl[i]、gn2[i]、…、gnK[l]和正交電流增量[ I ]、12 [ I ]、…、‘ [I ]的初值；53:實時計量 在定時采樣時刻，主處理器進行同步采樣并獲得電壓采樣數據u[s]和電流采樣數據i[s]后，依據標志字的值，執行第一處理方案或者執行第二處理方案，獲得直流功率Pc1的值，然后修改標志字的值為執行另一種處理方案， 從處理器在主處理器的控制下，對應地執行第一處理方案或者第二處理方案規定的操作，第n 個從處理器獲得有功功率pnl、Pn2、…、PnK，無功功率qnl、qn2、…、Qni5，視在功率snl、Sn2 >…、Shk和功率因數Cnl、Cf…、Chk的值； 54:循環執行 當采樣周期T定時時間到，返回步驟S3循環執行。
全文摘要
本發明公開了一種主從式交直流功率計量方法，采用一個主處理器與N個從處理器執行；其中，主處理器以T秒為采樣周期，定時對被測電壓和被測電流進行同時采樣與量化，得到同一個時刻的電壓采樣數據和電流采樣數據，并利用迭代方法計算直流功率p0；在N個從處理器中，設定正整數K的值，設定N×K個頻率的數值為依次遞增且均不大于2π/T的正數，利用迭代方法獲得N×K個有功功率p11、p12、…、p1K、p21、…、pNK，N×K個無功功率q11、q12、…、q1K、q21、…、qNk，N×K個視在功率s11、s12、…、s1K、s21、…、sNK和N×K個功率因數c11、c12、…、c1K、c21、…、cNK。由于采用迭代方法計量電功率，能夠直接應用于計算機系統中、并具有較高的精度和較快的收斂速度。
文檔編號G01R22/06GK103018549SQ201210504730
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者儲昭碧, 朱代祥, 馮小英 申請人:合肥工業大學