[发明专利]主从式交直流功率计量方法

权利要求书

1.一种主从式交直流功率计量方法，其特征在于，采用一个主处理器与N个从处理器执行；其中，主处理器以T秒为采样周期，定时对被测电压和被测电流进行同时采样与量化，得到同一个时刻的电压采样数据和电流采样数据，并利用迭代方法计算直流功率p₀；在N个从处理器中，设定正整数K的值，设定N×K个频率的数值为依次递增且均不大于2π/T的正数ω₁₂、…ω_1K、ω₂₁、…、ω_NK，利用迭代方法获得N×K个有功功率p₁₁、p₁₂、…、p_1K、p₂₁、…、p_NK，N×K个无功功率q₁₁、q₁₂、…、q_1K、q₂₁、…、q_NK，N×K个视在功率s₁₁、s₁₂、…、s_1K、s₂₁、…、s_NK和N×K个功率因数c₁₁、c₁₂、…、c_1K、c₂₁、…、c_NK。

2.根据权利要求1所述的主从式交直流功率计量方法，其特征在于，针对每组电压采样数据u[s]和电流采样数据i[s]，均从下述第一处理方案和第二处理方案中选择一种执行，连续两组采样数据分别执行不同的处理方案；其中0＜μ<2π/T，从处理器序号n依次取值1,2,…,N；

第一处理方案依次包括以下步骤：

S101：主处理器利用式(1)获得直流电压增量h₀[2]和直流电流增量g₀[2]的值，并把h₀[2]和g₀[2]的值发送到全部从处理器；

h0[2]=μ(u[s]-(u0+T·h0[1])-Σn=1Ndn[1])g0[2]=μ·(i[s]-(i0+T·g0[1])-Σn=1Nbn[1])---(1)]]>

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[2]和直流电流增量g₀[2]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(2)，依次获得交流电压增量h_nk[2]、正交电压增量交流电流增量g_nk[2]和正交电流增量然后按式(3)计算中间变量d_n[2]和bn[2]的值；

hnk[2]=h0[2]+ωnk·(u~nk+T·h~nk[1])h~nk[2]=-ωnk·(unk+T·hnk[1])gnk[2]=g0[2]+ωnk·(i~nk+T·g~nk[1])g~nk[2]=-ωnk·(ink+T·gnk[1])---(2)]]>

dn[2]=Σk=1K(unk+T·hnk[2])bn[2]=Σk=1K(ink+T·gnk[2])---(3)]]>

S102：主处理器读取中间变量d₁[2]和b₁[2]、d₂[2]和b2[2]、…、d_N[2]和b_N[2]的值；

S103：主处理器利用式(4)获得直流电压增量h₀[3]和直流电流增量g₀[3]的值，并把h₀[3]和g₀[3]的值发送到全部从处理器；

h0[3]=μ·(u[s]-(u0+T·h0[2])-Σn=1Ndn[2])g0[3]=μ·(i[s]-(i0+T·g0[2])-Σn=1Nbn[2])---(4)]]>

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[3]和直流电流增量g₀[3]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(5)，依次获得交流电压增量h_nk[3]、正交电压增量交流电流增量g_nk[3]和正交电流增量然后按式(6)计算中间变量d_n[3]和bn[3]的值；

hnk[3]=h0[3]+ωnk·(u~nk+T·h~nk[2])h~nk[3]=-ωnk·(unk+T·hnk[2])gnk[3]=g0[3]+ωnk·(i~nk+T·g~nk[2])g~nk[3]=-ωnk·(ink+T·gnk[2])---(5)]]>

dn[3]=Σk=1K(unk+T·hnk[3])bn[3]=Σk=1K(ink+T·gnk[3])---(6)]]>

S104：主处理器读取中间变量d₁[3]和b₁[3]、d₂[3]和b₂[3]、…、d_N[3]和b_N[3]的值；

第二处理方案依次包括以下步骤：

S201：主处理器利用式(7)获得直流电压增量h₀[2]和直流电流增量g₀[2]的值，按式(8)先对直流电压u₀和直流电流i₀进行迭代处理，然后计算直流功率p₀，并把h₀[2]和g₀[2]的值发送到全部从处理器；

h0[4]=μ·(u[s]-(u0+2T·h0[3])-Σn=1Ndn[3])g0[4]=μ·(i[s]-(i0+2T·g0[3])-Σn=1Nbn[3])---(7)]]>

u0←u0+T3(h0[4]+2h0[3]+2h0[3]+h0[1])i0←i0+T3(g0[4]+2g0[3]+2g0[2]+g0[1])p0=u0·i0---(8)]]>

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[4]和直流电流增量g₀[4]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环依次执行式(9)、式(10)和式(11)；先按式(9)获得交流电压增量h_nk[4]、正交电压增量交流电流增量g_nk[4]和正交电流增量再按式(10)分别对交流电压u_n、正交电压交流电流i_n、正交电流进行迭代处理，接着按式(11)获得有功功率p_nk、无功功率q_nk、视在功率s_nk、功率因数c_nk，然后按式(12)计算中间变量d_n[4]和b_n[4]的值；

hnk[4]=h0[4]+ωnk·(u~nk+2T·h~nk[3])h~nk[4]=-ωnk·(unk+2T·hnk[3])gnk[4]=h0[4]+ωnk·(i~nk+2T·g~nk[3])g~nk[4]=-ωnk·(ink+2T·gnk[3])---(9)]]>

unk←unk+T3(hnk[4]+2hnk[3]+2hnk[2]+hnk[1])u~nk←u~nk+T3(h~nk[4]+2h~nk[3]+2h~nk[2]+h~nk[1])ik←ink+T3(gnk[4]+2gnk[3]+2gnk[2]+gnk[1])i~nk←i~nk+T3(g~nk[4]+2g~nk[3]+2g~nk[2]+g~nk[1])---(10)]]>

pnk=0.5(unk·ink+u~nk·i~nk)qnk=0.5(unk·i~nk-u~nk·ink)snk=pnk2+qnk2cnk=pnk/snk---(11)]]>

dn[4]=Σk=1Kunkbn[4]=Σk=1Kink---(12)]]>

S202：主处理器读取中间变量d₁[4]和b₁[4]、d₂[4]和b₂[4]、…、d_N[4]和b_N[4]的值；

S203：主处理器利用式(13)获得直流电压增量h₀[1]和直流电流增量g₀[1]的值，并把h₀[1]和g₀[1]的值发送到全部从处理器；

h0[1]=μ·(u[s]-u0-Σn=1Ndn[4])g0[1]=μ·(i[s]-i0-Σn=1Nbn[4])---(13)]]>

第n个从处理器获得直流电压增量h₀[1]和直流电流增量g₀[1]的值，令k分别取值为1,2,…,K，循环执行式(14)，依次获得交流电压增量h_nk[1]、正交电压增量交流电流增量g_nk[1]和正交电流增量然后按式(15)计算中间变量d_n[1]和b_n[1]的值；

hnk[1]=h0[1]+ωnk·u~nkh~nk[1]=-ωnk·unkgnk[1]=g0[1]+ωnk·i~nkg~nk[1]=-ωnk·ink---(14)]]>

dn[1]=Σk=1K(unk+T·hnk[1])bn[1]=Σk=1K(ink+T·gnk[1])---(15)]]>

S204：主处理器读取中间变量d₁[1]和b₁[1]、d₂[1]和b₂[1]、…、d_N[1]和b_N[1]的值。

3.根据权利要求2所述的主从式交直流功率计量方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：参数设定：

主处理器设定采样周期T、正数μ、从处理器个数N的值，

每个从处理器均设定采样周期T、正数γ和ε、正整数K，第n个从处理器还设定依次递增的正数ω_n1、ω_n2、…、ω_nK；

S2：变量初始化：

主处理器设定直流电压u₀、直流电流i₀、直流电压增量h₀[1]、直流电流增量g₀[1]以及中间变量d₁[1]和b₁[1]、d₂[1]和b₂[1]、…、d_N[1]和b_N[1]的初值，设定标志字初值为执行第一处理方案，依据采样周期T设置定时间隔并开始定时，

第n个从处理器设定交流电压u_n1、u_n2、…、u_nK，正交电压交流电流i_n1、i_n2、…、i_nK，正交电流交流电压增量h_n1[1]、h_n2[1]、…、h_nK[1]，正交电压增量交流电流增量g_n1[1]、g_n2[1]、…、g_nK[1]和正交电流增量的初值；

S3：实时计量：

在定时采样时刻，主处理器进行同步采样并获得电压采样数据u[s]和电流采样数据i[s]后，依据标志字的值，执行第一处理方案或者执行第二处理方案，获得直流功率p₀的值，然后修改标志字的值为执行另一种处理方案，

从处理器在主处理器的控制下，对应地执行第一处理方案或者第二处理方案规定的操作，第n个从处理器获得有功功率p_n1、p_n2、…、p_nK，无功功率q_n1、q_n2、…、q_nK，视在功率s_n1、s_n2、…、s_nK和功率因数c_n1、c_n2、…、c_nK的值；

S4：循环执行：

当采样周期T定时时间到，返回步骤S3循环执行。