[發明專利]主從式交直流功率計量方法

有效

• 申請號: 201210504730.6
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103018549A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 儲昭碧;朱代祥;馮小英
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01R22/06
• 分類號: G01R22/06
• 代理公司: 北京金信立方知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威;鄧玉婷

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ω₁₂、…ω_1K、ω₂₁、…、ω_NK，利用迭代方法獲得N×K個有功功率p₁₁、p₁₂、…、p_1K、p₂₁、…、p_NK，N×K個無功功率q₁₁、q₁₂、…、q_1K、q₂₁、…、q_NK，N×K個視在功率s₁₁、s₁₂、…、s_1K、s₂₁、…、s_NK和N×K個功率因數c₁₁、c₁₂、…、c_1K、c₂₁、…、c_NK。

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＜μ<2π/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：

S101：主處理器利用式(1)獲得直流電壓增量h₀[2]和直流電流增量g₀[2]的值，并把h₀[2]和g₀[2]的值發送到全部從處理器；

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個從處理器獲得直流電壓增量h₀[2]和直流電流增量g₀[2]的值，令k分別取值為1,2,…,K，循環執行式(2)，依次獲得交流電壓增量h_nk[2]、正交電壓增量交流電流增量g_nk[2]和正交電流增量然后按式(3)計算中間變量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：主處理器讀取中間變量d₁[2]和b₁[2]、d₂[2]和b2[2]、…、d_N[2]和b_N[2]的值；

S103：主處理器利用式(4)獲得直流電壓增量h₀[3]和直流電流增量g₀[3]的值，并把h₀[3]和g₀[3]的值發送到全部從處理器；

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個從處理器獲得直流電壓增量h₀[3]和直流電流增量g₀[3]的值，令k分別取值為1,2,…,K，循環執行式(5)，依次獲得交流電壓增量h_nk[3]、正交電壓增量交流電流增量g_nk[3]和正交電流增量然后按式(6)計算中間變量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：主處理器讀取中間變量d₁[3]和b₁[3]、d₂[3]和b₂[3]、…、d_N[3]和b_N[3]的值；

第二處理方案依次包括以下步驟：

S201：主處理器利用式(7)獲得直流電壓增量h₀[2]和直流電流增量g₀[2]的值，按式(8)先對直流電壓u₀和直流電流i₀進行迭代處理，然后計算直流功率p₀，并把h₀[2]和g₀[2]的值發送到全部從處理器；

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個從處理器獲得直流電壓增量h₀[4]和直流電流增量g₀[4]的值，令k分別取值為1,2,…,K，循環依次執行式(9)、式(10)和式(11)；先按式(9)獲得交流電壓增量h_nk[4]、正交電壓增量交流電流增量g_nk[4]和正交電流增量再按式(10)分別對交流電壓u_n、正交電壓交流電流i_n、正交電流進行迭代處理，接著按式(11)獲得有功功率p_nk、無功功率q_nk、視在功率s_nk、功率因數c_nk，然后按式(12)計算中間變量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：主處理器讀取中間變量d₁[4]和b₁[4]、d₂[4]和b₂[4]、…、d_N[4]和b_N[4]的值；

S203：主處理器利用式(13)獲得直流電壓增量h₀[1]和直流電流增量g₀[1]的值，并把h₀[1]和g₀[1]的值發送到全部從處理器；

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

第n個從處理器獲得直流電壓增量h₀[1]和直流電流增量g₀[1]的值，令k分別取值為1,2,…,K，循環執行式(14)，依次獲得交流電壓增量h_nk[1]、正交電壓增量交流電流增量g_nk[1]和正交電流增量然后按式(15)計算中間變量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：主處理器讀取中間變量d₁[1]和b₁[1]、d₂[1]和b₂[1]、…、d_N[1]和b_N[1]的值。

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：

S1：參數設定：

主處理器設定采樣周期T、正數μ、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γ和ε、正整數K，第n個從處理器還設定依次遞增的正數ω_n1、ω_n2、…、ω_nK；

S2：變量初始化：

主處理器設定直流電壓u₀、直流電流i₀、直流電壓增量h₀[1]、直流電流增量g₀[1]以及中間變量d₁[1]和b₁[1]、d₂[1]和b₂[1]、…、d_N[1]和b_N[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u_n1、u_n2、…、u_nK，正交電壓交流電流i_n1、i_n2、…、i_nK，正交電流交流電壓增量h_n1[1]、h_n2[1]、…、h_nK[1]，正交電壓增量交流電流增量g_n1[1]、g_n2[1]、…、g_nK[1]和正交電流增量的初值；

S3：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p₀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p_n1、p_n2、…、p_nK，無功功率q_n1、q_n2、…、q_nK，視在功率s_n1、s_n2、…、s_nK和功率因數c_n1、c_n2、…、c_nK的值；

S4：循環執行：

當采樣周期T定時時間到，返回步驟S3循環執行。