一种用于非线性负荷的电能计量方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于非线性负荷的电能计量方法和系统，所述方法包括：对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵；对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号；提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号；计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。本发明专利技术考虑了非基波电能的计量，能更合理地评估非线性负荷对系统造成谐波污染。

【技术实现步骤摘要】
一种用于非线性负荷的电能计量方法和系统
本专利技术涉及电能计量领域，具体涉及一种用于非线性负荷的电能计量方法和系统。
技术介绍
随着电力系统的快速发展，大量新型的非线性负荷接入电网，如电弧炉、电力机车、电动汽车充电站、新能源电站等，构成了复杂用电环境。对于处于此类环境中的非线性负荷，常用的计量方法存在计量误差。全波电能计量公式为w＝Wf+Wfd+Wdf+Wd，其中Wf为基波电能，Wfd为基波电压和畸变电流产生的有功电能，Wdf为畸变电压和基波电流产生的有功电能，Wd为畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。而基波电能计量公式为W＝Wf，即基波电能计量只计量基波电能。对非线性负荷来说，吸收电网基波电能的同时会发出畸变电能，由于畸变电能功率流向为负荷流向系统即Wd＜0，因此采用全波电能计量会导致少计量。若采用基波电能计量，虽然可以计量出非线性负荷消耗的基波电能，但是未考虑非线性负荷发出畸变电能对电网的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于各类非线性负荷电能计量的方法和系统，考虑了非基波电能的计量，能更合理地评估非线性负荷对系统造成谐波污染。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种用于非线性负荷的电能计量方法，，包括：对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵；对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号；提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号；对第二广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号；根据基波电压信号、畸变电压信号、基波电流信号、畸变电流信号、基波电压的时域信号、畸变电压的时域信号、基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。本申请提供了一种适用于各类非线性负荷电能计量的方法，考虑了非基波电能的计量，能更合理地评估非线性负荷对系统造成谐波污染。进一步地，还包括电压离散信号的第一获取步骤，所述第一获取步骤包括：S100、接收非线性负荷的电压信号；S101、对所述电压信号进行低通滤波处理，得到电压模拟信号；S102、对所述电压模拟信号进行A/D转换，得到所述电压离散信号。进一步地，还包括电流离散信号的第二获取步骤，所述第二获取步骤包括：S200、接收非线性负荷的电流信号；S201、对所述电流信号进行低通滤波处理，得到电流模拟信号；S202、对所述电流模拟信号进行A/D转换，得到所述电流离散信号。进一步地，还包括：计算全波电能；所述全波电能采用如下公式进行计算：W＝Wf+Wfd+Wdf+|Wd|，式中，Wf为基波电能，Wfd为基波电压和畸变电流产生的有功电能，Wdf为畸变电压和基波电流产生的有功电能，Wd为畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。另一方面，本申请还提供了一种用于非线性负荷的电能计算系统，包括：广义S变换模块，用于对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵，以及对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；提取模块，用于提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号，以及提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；广义S逆变换模块，用于对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号，以及对第二广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号；计算模块，用于根据基波电压信号、畸变电压信号、基波电流信号、畸变电流信号、基波电压的时域信号、畸变电压的时域信号、基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。进一步地，还包括预处理单元，所述预处理单元包括：接收模块，用于接收非线性负荷的电压信息，以及接收非线性负荷的电流信息；滤波模块，用于对所述电压信号进行低通滤波处理，得到电压模拟信号，以及对所述电流信号进行低通滤波处理，得到电流模拟信号；A/D转换模块，用于对所述电压模拟信号进行A/D转换，得到电压离散信号，以及对所述电流模拟信号进行A/D转换，得到电流离散信号。与现有技术相比，本申请至少具有以下优点之一：本方案在保证现有用于非线性负荷的电能计量方法的功能不变的情况下，本方案中的用于非线性负荷的电能计量方法具有一定的通用性；本申请提供了一种适用于各类非线性负荷电能计量的方法，考虑了非基波电能的计量，能更合理地评估非线性负荷对系统造成谐波污染。附图说明图1是本专利技术一实施例提供的电能计量方法流程；图2是本专利技术一实施例提供的简化电网模型；图3是本专利技术一实施例提供的电压原信号的示意图；图4是本专利技术一实施例提供的电流原信号的示意图；图5是本专利技术一实施例提供的基波电压信号的示意图；图6是本专利技术一实施例提供的畸变电压信号的示意图；图7是本专利技术一实施例提供的基波电流信号的示意图；图8是本专利技术一实施例提供的畸变电流信号的示意图；图9是本专利技术一实施例提供的充电机等效模型的示意图；图10是本专利技术一实施例提供的充电机电压原信号的示意图；图11是本专利技术一实施例提供的充电机电流原信号的示意图；图12是本专利技术一实施例提供的充电机电压基波信号的示意图；图13是本专利技术一实施例提供的充电机电压畸变信号的示意图；图14是本专利技术一实施例提供的充电机电流基波信号的示意图；图15是本专利技术一实施例提供的充电机电流畸变信号的示意图；图16是现有技术中S变换分析chirp信号的示意图；图17是本专利技术一实施例提供的广义S变换分析chirp信号的示意图；图18是本专利技术一实施例提供的系统框图。具体实施方式以下结合附图1～18和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施方式的目的。为了使本专利技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于非线性负荷的电能计量方法，其特征在于，包括：/n对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵；/n对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；/n提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号；/n提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；/n对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号；/n对第二广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号；/n根据所述基波电压信号、所述畸变电压信号、所述基波电流信号、所述畸变电流信号、所述基波电压的时域信号、所述畸变电压的时域信号、所述基波电流的时域信号和所述畸变电流的时域信号计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于非线性负荷的电能计量方法，其特征在于，包括：
对电压离散信号进行广义S变换，得到第一广义S变换矩阵；
对电流离散信号进行广义S变化，得到第二广义S变换矩阵；
提取第一广义S变换矩阵中的基波电压信号和畸变电压信号；
提取第二广义S变换矩阵中的基波电流信号和畸变电流信号；
对第一广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电压的时域信号和畸变电压的时域信号；
对第二广义S变换矩阵进行广义S逆变换，得到基波电流的时域信号和畸变电流的时域信号；
根据所述基波电压信号、所述畸变电压信号、所述基波电流信号、所述畸变电流信号、所述基波电压的时域信号、所述畸变电压的时域信号、所述基波电流的时域信号和所述畸变电流的时域信号计算得到基波电能、基波电压和畸变电流产生的有功电能、畸变电压和基波电流产生的有用电能、畸变电压和畸变电流产生的畸变电能。


2.如权利要求1所述的用于非线性负荷的电能计量方法，其特征在于，还包括电压离散信号的第一获取步骤，所述第一获取步骤包括：
S100、接收非线性负荷的电压信号；
S101、对所述电压信号进行低通滤波处理，得到电压模拟信号；
S102、对所述电压模拟信号进行A/D转换，得到所述电压离散信号。


3.如权利要求1或2所述的用于非线性负荷的电能计量方法，其特征在于，还包括电流离散信号的第二获取步骤，所述第二获取步骤包括：
S200、接收非线性负荷的电流信号；
S201、对所述电流信号进行低通滤波处理，得到电流模拟信号；
S202、对所述电流模拟信号进行A/D转换，得到所述电流离散信号。


4.如权利要求1所述的用于非线性负荷的电能计量方法，其特征在于，还包括：计算全波电能；

【专利技术属性】
技术研发人员：童涛，俞磊，陈海宾，沈华，甄昊涵，陈圣泽，蒋超，吴煜，王新刚，张梦彧，顾丹珍，倪伟伦，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，上海电力大学，
类型：发明
国别省市：上海;31