[发明专利]一种无功功率计算方法

说明书

本发明公开了一种无功功率计算方法，首先对瞬时电压信号经一滤波器实现各次谐波分量转角90度，将经滤波后电压信号和电流信号采用有功功率的计算方法，准确计算出无功功率。本方法无论对正弦波形还是含有谐波分量的波形都可以准确测量，并且只需要对电压信号经过一次滤波，再用滤波后的信号即可准确计算出无功功率，实现方法简单，计算量大幅下降。

技术领域

本发明涉及一种计算无功功率的方法，尤其是一种采用数字滤波器实现各次谐波分量移相90度的无功功率测量方法。

背景技术

传统的无功功率定义要求电压和电流都是正弦波，多采用时延法移相使被测电流与被测电压间产生90°的附加相位差，基于时域积分，通过瞬时无功功率(采样电流与校正相位后同步的采样电压的乘积)在整个采样周期范围内积分求和的方法进行测量。而对于非正弦含有谐波分量的电路，时延法通过对基波移相90°的方法实现无功测量，但对各次谐波的移相不一定为90°，计算时就会产生较大误差，无法满足精度要求。

对于含有谐波的非正弦电路的无功功率，目前通常采用Budeanu无功功率定义方法，基于频域分析，先计算电压、电流中基波及谐波的幅值和相位，再计算无功功率，计算公式如下：

式中，Q_B称为无功功率，为每次谐波分量无功的总和；n为谐波次数；U_n、I_n分别为n次谐波电压、电流的有效值，为次谐波电压、电流间的夹角。但是，该方法计算量大，速度慢，无法满足计算要求。

发明内容

本发明提出了一种无功功率计算方法，其所要解决的技术问题是：提高含有谐波的非正弦电路的无功功率的计算精度，降低计算量。

本发明的技术方案如下：

一种无功功率计算方法，包括如下步骤：

(1)由测量装置采集离散的每周波N点的定间隔原始采样电流和电压信号，采样频率为N*fe，fe为系统额定频率；

(2)对原始采样的电压信号采用过零点测频，计算出实际系统频率；

(3)对原始采样按电流和电压信号按实际系统频率进行软件重采样，得到电压采样值u和电流采样值i；

(4)采用最新N点的电压采样值u为输入，经数字滤波器得到新的N点电压采样值u′，该采样值较电压采样值u相位转角了90度；

(5)将N点新电压采样值u′和所对应的最新N点的电流采样值i相乘并累加后除以N得到单相无功功率,计算公式如下：

式中，Q_ψ为单相无功功率，n为采样点序号，u′(n)为N点新电压采样值u′中第n个采样点值，i(n)为电流采样值i中第n个采样点值；

依次求出三相无功功率Q_A、Q_B、Q_C，则无功功率Q＝Q_A+Q_B+Q_C。

进一步地，步骤(4)中的数字滤波器实现方法如下：

利用正弦窗滤波对电压采样值u转角90度，对N/2次谐波以下的分量的正弦系数进行累加，得到N个数字滤波器的系数：

式中，N为每周波采样点数，h为谐波次数，n为采样点序号；

通过上述数字滤波器，实现电压采样值u中N/2次以下谐波含量分别转角90度，得到新的采样序列。