一种电能表及有功电能测量方法技术

本申请公开了一种电能表及有功电能测量方法，该电能表包括：信号采集单元，用于获取动态负荷中的电压信号和电流信号；乘法器，用于得到瞬时功率信号；低通滤波器的输入端与乘法器相连，低通滤波器的输出端与启动计量控制单元、有功功率累加单元相连，低通滤波器用于对瞬时功率信号进行滤波，得到瞬时有功功率信号；启动计量控制单元，用于判断瞬时有功功率信号是否满足预设条件，如果满足发送启动信号；有功功率累加单元，用于基于接收的启动信号，得到有功电能。本发明专利技术的电能表解决了动态负荷场景下采用传统的有功电能测量方法而导致部分时间段电能值丢失的问题。致部分时间段电能值丢失的问题。致部分时间段电能值丢失的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电能表及有功电能测量方法


[0001]本申请属于电能计量
，更具体地，涉及一种电能表及有功电能测量方法。

技术介绍

[0002]大波动性、强随机性的复杂动态负荷大量接入电网(如电弧炉、高铁机车等)，导致电能表在动态负荷下计量性能常出现显著超差。动态负荷指的是从电网中周期性或随机性取用快速变化功率的用电负荷，或光伏或风电新能源输出端的快速变化供电负荷。
[0003]为了防止电能表发生潜动，通常会设置启动功率阈值，只有当瞬时有功功率大于启动功率阈值时，才启动电能计量。离散电压信号与离散电流信号相乘，得到瞬时功率信号；瞬时功率信号通过低通滤波器得到瞬时有功功率信号。传统的有功电能测量方法是在低通滤波器输入端进行启动功率阈值判断，这种方法会丢失部分时间段电能值，且在快速通断的动态负荷测试信号下，计量误差不容忽视。
[0004]因此，期待专利技术一种电能表及有功电能测量方法，能够有效解决电能表在进行有功电能测量时，因采用传统的有功电能测量方法而导致部分时间段电能值丢失的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种电能表及有功电能测量方法，主要目的在于解决电能表在进行有功电能测量时，因采用传统的有功电能测量方法而导致部分时间段电能值丢失的问题。
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种电能表，所述电能表包括信号采集单元、乘法器、低通滤波器、启动计量控制单元和有功功率累加单元；
[0007]所述信号采集单元，用于获取动态负荷中的电压信号和电流信号；
[0008]所述乘法器，用于将所述电压信号和所述电流信号相乘，得到瞬时功率信号；
[0009]所述低通滤波器的输入端与所述乘法器相连，所述低通滤波器的输出端与所述启动计量控制单元、所述有功功率累加单元相连，所述低通滤波器用于对所述瞬时功率信号进行滤波，得到瞬时有功功率信号，并将所述瞬时有功功率信号传输至所述启动计量控制单元、所述有功功率累加单元；
[0010]所述启动计量控制单元与所述低通滤波器、所述有功功率累加单元相连，用于接收所述低通滤波器传输的所述瞬时有功功率信号，以及判断所述瞬时有功功率信号是否满足预设条件，如果满足则向所述有功功率累加单元发送启动信号；
[0011]所述有功功率累加单元，用于接收所述低通滤波器传输的所述瞬时有功功率信号，接收所述启动计量控制单元发送启动信号，并基于所述启动信号，在累加时间内对所述瞬时有功功率信号进行累加，得到有功电能。
[0012]可选地，所述信号采集单元包括电压采集模块和电流采集模块，其中，所述电压采集模块用于获取所述动态负荷中的电压信号，所述电流采集模块用于获取所述动态负荷中的电流信号。
[0013]本专利技术还提供一种有功电能测量方法，包括：
[0014]获取动态负荷中的电压信号u(n)和电流信号i(n)，并将所述电压信号 u(n)和所述电流信号i(n)相乘，得到瞬时功率信号p(n)；
[0015]对所述瞬时功率信号p(n)进行滤波，得到瞬时有功功率信号p0(n)；
[0016]判断所述瞬时有功功率信号p0(n)是否满足预设条件，如果满足则在累加时间内对所述瞬时有功功率信号p0(n)进行累加，得到有功电能。
[0017]可选地，所述对所述瞬时功率信号p(n)进行滤波，得到瞬时有功功率信号p0(n)，包括：
[0018]获取低通滤波器的抽样响应系数h(n)；
[0019]将所述瞬时功率信号p(n)与所述抽样响应系数h(n)相卷积，得到所述瞬时有功功率信号p0(n)，其中，
[0020]p0(n)＝p(n)*h(n)＝[u(n)
×
i(n)]*h(n)；(1)
[0021]其中，*表示卷积运算符，n表示为第n个采样点数，n为正整数。
[0022]可选地，还包括：
[0023]将所述电压信号u(n)、所述电流信号i(n)和所述瞬时功率信号p(n)分别映射到N维欧式空间，得到映射后的电压信号向量U、电流信号向量I和瞬时功率信号向量P，其中，
[0024]U＝[u(0),u(1),
…
,u(N
‑
1)]T
，(2)
[0025]I＝[i(0),i(1),
…
,i(N
‑
1)]T
，(3)
[0026]P＝[p(0),p(1),
…
,p(N
‑
1)]T
＝U
⊙
I，(4)
[0027]其中，
⊙
表示矩阵的Hadamard积运算。
[0028]可选地，所述低通滤波器为矩形窗低通滤波器，在所述矩形窗低通滤波器中，所述抽样响应系数h(n)表示为：
[0029]h(n)＝1/L
h
，(5)
[0030]其中，L
h
为所述矩形窗低通滤波器的长度。
[0031]可选地，获取电压或电流信号的累计采样点数N
′
；
[0032]基于公式(1)、公式(4)和公式(5)，将N
′
+L
h
‑
1维瞬时有功功率信号向量P0表示为：
[0033][0034][0035][0036]其中，H定义为低通滤波器卷积和测量矩阵，且h(0)、h(1)、 h(L
h
‑
2)和h(L
h
‑
1)分别为所述矩形窗低通滤波器中抽样响应系数。
[0037]可选地，所述判断所述瞬时有功功率信号p0(n)是否满足预设条件，如果满足则在累加时间内对所述瞬时有功功率信号p0(n)进行累加，得到有功电能，包括：
[0038]获取电压或电流信号的采样时间间隔T
s
；
[0039]将所述瞬时有功功率信号p0(n)与预设启动功率阈值P
TV
相比较，如果 p
o
(n)≥P
TV
且0≤n≤N
′
+L
h
‑
2，则在(N
′
+L
h
‑
2)
×
T
s
时间内对所述瞬时有功功率信号p0(n)进行累加，得到有功电能。
[0040]可选地，通过以下公式得到所述有功电能：
[0041][0042]其中，e0(N
′
)为所述有功电能。
[0043]可选地，基于公式(6)，定义累加和运算和运算
[0044]其中，p0(j)为第j个瞬时有功功率值，且0≤j≤n；
[0045]基于公式(10)，将公式(9)表示为：
[0046][0047]其中，p
o
(n)≥P
TV
，且0≤n≤N
′
+L
h
‑
2。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电能表，其特征在于，所述电能表包括信号采集单元、乘法器、低通滤波器、启动计量控制单元和有功功率累加单元；所述信号采集单元，用于获取动态负荷中的电压信号和电流信号；所述乘法器，用于将所述电压信号和所述电流信号相乘，得到瞬时功率信号；所述低通滤波器的输入端与所述乘法器相连，所述低通滤波器的输出端与所述启动计量控制单元、所述有功功率累加单元相连，所述低通滤波器用于对所述瞬时功率信号进行滤波，得到瞬时有功功率信号，并将所述瞬时有功功率信号传输至所述启动计量控制单元、所述有功功率累加单元；所述启动计量控制单元与所述低通滤波器、所述有功功率累加单元相连，用于接收所述低通滤波器传输的所述瞬时有功功率信号，以及判断所述瞬时有功功率信号是否满足预设条件，如果满足则向所述有功功率累加单元发送启动信号；所述有功功率累加单元，用于接收所述低通滤波器传输的所述瞬时有功功率信号，接收所述启动计量控制单元发送启动信号，并基于所述启动信号，在累加时间内对所述瞬时有功功率信号进行累加，得到有功电能。2.根据权利要求1所述的电能表，其特征在于，所述信号采集单元包括电压采集模块和电流采集模块，其中，所述电压采集模块用于获取所述动态负荷中的电压信号，所述电流采集模块用于获取所述动态负荷中的电流信号。3.一种有功电能测量方法，其特征在于，包括：获取动态负荷中的电压信号u(n)和电流信号i(n)，并将所述电压信号u(n)和所述电流信号i(n)相乘，得到瞬时功率信号p(n)；对所述瞬时功率信号p(n)进行滤波，得到瞬时有功功率信号p0(n)；判断所述瞬时有功功率信号p0(n)是否满足预设条件，如果满足则在累加时间内对所述瞬时有功功率信号p0(n)进行累加，得到有功电能。4.根据权利要求3所述的有功电能测量方法，其特征在于，所述对所述瞬时功率信号p(n)进行滤波，得到瞬时有功功率信号p0(n)，包括：获取低通滤波器的抽样响应系数h(n)；将所述瞬时功率信号p(n)与所述抽样响应系数h(n)相卷积，得到所述瞬时有功功率信号p0(n)，其中，p0(n)＝p(n)*h(n)＝[u(n)
×
i(n)]*h(n)；
ꢀꢀ
(1)其中，*表示卷积运算符，n表示为第n个采样点数，n为正整数。5.根据权利要求4所述的有功电能测量方法，其特征在于，还包括：将所述电压信号u(n)、所述电流信号i(n)和所述瞬时功率信号p(n)分别映射到N维欧式空间，得到映射后的电压信号向量U、电流信号向量I和瞬时功率信号向量P，其中，U＝[u(0)，u(1)，...，u(N
‑
1)]
T
，
ꢀꢀ
(2)I＝[i(0)，i(1)，...，i(N
‑
1)]
T
...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡涛，马建，王学伟，陈克绪，熊志凌，李敏，郑燕萍，伍栋文，谭宇阳，
申请(专利权)人：国网江西省电力有限公司供电服务管理中心，
类型：发明
国别省市：