[發明專利]一種計及負荷的諧波電能損耗的電能計費方法

有效

• 申請號: 201410828003.4
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104569528A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 張航;魏長明;毛欣;滕黎
• 申請（專利權）人: 國網重慶市電力公司永川供電分公司
• 主分類號: G01R11/56
• 分類號: G01R11/56;G01R11/54
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 王海鳳

1.一種計及負荷的諧波電能損耗的電能計費方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟1：確定單相整流負荷的諧波電能損耗，具體如下：

S1：根據單相整流負荷的運行特性和諧波產生機理，考慮交流電壓和電流各次諧波分量之間的耦合關系，建立負荷頻域諧波解析模型；

S2：根據步驟S1構建的負荷頻域諧波解析模型，結合單相整流負荷端電壓諧波條件，確定負荷交流側各次諧波電流；

S3：根據步驟S2獲取的負荷交流側各次諧波電流，基于功率理論得到負荷各次諧波有功功率解析式和無功功率解析式；

S4：根據單相整流負荷的諧波功率特性，構建計及諧波耦合的負荷諧波功率損耗模型，根據該模型得到單相整流負荷的諧波電能損耗；

步驟2：單相整流負荷的實際的電能用量為測得的單相整流負荷的電能用量減去單相整流負荷的諧波電能損耗，然后再根據目前的電能市價得到單相整流負荷的實際電費。

2.如權利要求1所述的計及負荷的諧波電能損耗的電能計費方法，其特征在于，所述步驟S1中建立負荷頻域諧波解析模型為建立單相不控或單相相控整流負荷頻域諧波解析模型，過程如下：

S21：將單相不控整流負荷用單相不控的橋式整流電路進行等效；

單相相控整流負荷用單相晶閘管可控的橋式整流電路進行等效；

S22：通過步驟S21中所述的單相不控的橋式整流電路等效后的單相不控整流負荷的交流電流呈間斷的脈沖狀波形，引入[α、δ]表示半周波內交流電流導通區間，其中α、δ分別為單相不控的橋式整流電路中二極管的導通角和截止角；

S23：根據單相不控整流負荷的工作原理，建立[α、δ]內的電壓電流平衡方程，經傅立葉變換并整理成矩陣形式，構建單相不控整流負荷頻域諧波解析模型，如式(1)；

Ik=Y+Vh+Y-Vh*---(1);]]>

式中I_k為交流側諧波電流向量，V_h和分別為輸入諧波電壓及其共軛向量，Y⁺和Y^-均為單相不控整流負荷輸入的諧波耦合導納矩陣，Y⁺的矩陣元素為Y^-的矩陣元素為

Yk,h+=1+(hωRC)2πR·(δ-α)×ejarctan(hωRC),h=kYk,h+=21+(hωRC)2πR(h-k)·sin(h-k)(δ-α)2×ej((h-k)(δ+α)2+arctan(hωRC)),h≠k---(1a);]]>

Yk,h-=21+(hωRC)2πR(h+k)·sin(h+k)(δ-α)2×e-j((h+k)(δ+α)2+arctan(hωRC))---(1b);]]>

其中，R、C分別為直流側負載電阻和電容，ω表示基波角頻率，h,k＝1,3,5…分別為諧波電壓次數和諧波電流次數；

根據所述單相晶閘管可控的橋式整流電路，通過對直流負載進行等效，并結合開關函數和調制理論，建立單相相控整流負荷頻域諧波解析模型，如式(2)；

I′k=Y+′Vh+Y-′Vh*---(2);]]>

式中I'_k為交流側諧波電流向量，V_h和分別為輸入諧波電壓及其共軛向量，Y^+'和Y^-'均為單相相控整流負荷輸入的諧波耦合導納矩陣，Y^+'的矩陣元素為為矩陣Y^+'的第一列元素，Y^-'的矩陣元素為

上式中為基波電壓相位，α'為晶閘管觸發角，R、L為直流側負載電阻和電感，表示為直流側等效電阻，β_n＝arctan(nωL/R)為直流側等效相位。