本發(fā)明涉及一種三相交流電路功率測算的方法。

背景技術(shù)：

電網(wǎng)(三相交流線路)功率測算方法一般為三相線路三表法或者兩表法測量，計(jì)算時需要將各相相電壓、電流同一時刻值進(jìn)行采樣、計(jì)算，再計(jì)算周期點(diǎn)值累加。

P＝P_A+P_B+P_C

計(jì)算方法：

P＝∑P_A(t)+∑P_B(t)+∑P_C(t)

＝∑u_a(t)i_a(t)+∑u_b(t)i_b(t)+∑u_c(t)i_c(t)

或

P＝∑u_ab(t)i_a(t)+∑u_cb(t)i_c(t)

＝∑(u_a(t)-u_b(t))i_a(t)+∑(u_c(t)-u_b(t))i_c(t)

采用分相采樣時上述公式為

P＝∑P_A(t_A)+∑P_B(t_B)+∑P_C(t_C)

＝∑u_a(t_A)i_a(t_A)+∑u_b(t_B)i_b(t_B)+∑u_c(t_C)i_c(t_C)

或

P＝∑u_ab(t_A)i_a(t_A)+∑u_cb(t_C)i_c(t_C)

＝∑(u_a(t_A)-u_b(t_A))i_a(t_A)+∑(u_c(t_C)-u_b(t_C))i_c(t_C)

此時直接使用上述兩種方法計(jì)算存在明顯缺陷：

1、采用三表法測算若無法采集到某相相電壓或電流，計(jì)算無法完成。

2、采用兩表法測算，可以解決1的計(jì)算實(shí)現(xiàn)，但是需要保證相乘量為同一時刻值，實(shí)際應(yīng)用測量時，一般采樣無法保證同一時刻三相電壓、電流同一時刻同時采集到，而分相采集在無法采集到某相相電壓或電流時，轉(zhuǎn)換計(jì)算也無法完成。

3、實(shí)際應(yīng)用計(jì)算時，需要采集大量數(shù)據(jù)，比如工頻50Hz交流一個周期平均采集32點(diǎn)，采集6個(三相電壓、電流)，一個周期計(jì)算量為192個，對于采集、計(jì)算設(shè)備要求實(shí)時性高、精度高，對于多條線路采集、計(jì)算數(shù)據(jù)量將相當(dāng)龐大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種三相交流電路功率測算的方法，本方法通過在三相中出現(xiàn)某相未知量(如B相電流)，增加其他兩相中任一相(如C相)計(jì)算元素的采樣點(diǎn)數(shù)量根據(jù)算法計(jì)算出剩下一相A相采樣時刻未知量相即B相的計(jì)算元素，再根據(jù)三表法三相功率計(jì)算公式，完成三相交流電路功率計(jì)算；或增加未知量相即B相的電壓樣點(diǎn)數(shù)，根據(jù)算法計(jì)算出其他兩相采樣時刻的本元素的值，再根據(jù)兩表法三相功率計(jì)算公式，完成三相交流電路功率計(jì)算。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種三相交流電路功率測算的方法，包括以下步驟：

(1)同一時刻采集三相電路中某相的電壓和電流，根據(jù)采樣間隔，在下一時刻順序采集下一相信號；

(2)當(dāng)某相的電流或電壓無法采集時，增加其他兩相中任一相計(jì)算元素的采樣點(diǎn)數(shù)量根據(jù)三表法或兩表法進(jìn)行計(jì)算，求得未知的計(jì)算元素；

(3)根據(jù)采集的電壓和電流值，計(jì)算三相電路的瞬時功率和總功率。

所述步驟(1)中，根據(jù)采集頻率，確定采樣信號采集點(diǎn)的周期采樣數(shù)，計(jì)算每相信號的采樣間隔和相鄰相時間間隔。

所述步驟(2)中，若某相的電流無法測量，則在每兩相之間增加已知的無法測量相的其他兩相中任一相采樣點(diǎn)，構(gòu)建新的采集順序。

所述步驟(2)中，確定新的采樣順序后，重新確定相鄰采樣點(diǎn)的時間間隔。

所述步驟(2)中，在三相正常采樣順序的情況下，每兩相間的采集時間中點(diǎn)時間段加入某相采樣點(diǎn)元素。

所述步驟(2)中，根據(jù)三表法計(jì)算，當(dāng)B相電流I_B未知，增加C相采樣點(diǎn)采樣元素(C相電壓和電流)，計(jì)算出A相采樣時刻B相的計(jì)算元素(B相電壓和電流)，根據(jù)

P＝∑u_a(t_A)i_a(t_A)+∑u_b(t_A)i_b(t_A)+∑u_c(t_C)i_c(t_C)

計(jì)算得到三相功率，其中u_a(t_A)、u_b(t_A)分別為A、B相采樣t_A時刻A、B相瞬時電壓，u_c(t_C)為C相采樣t_C時刻C相瞬時電壓，i_a(t_A)、i_b(t_A)分別為A、B相采樣t_A時刻A、B相瞬時電流，i_c(t_C)為C相采樣t_C時刻C相瞬時電流。

所述步驟(2)中，根據(jù)兩表法計(jì)算，當(dāng)B相電流I_B未知，增加B相采樣點(diǎn)的B相電壓，計(jì)算出A相采樣時刻B相電壓和C相采樣時刻B相電壓，根據(jù)

P＝∑u_ab(t_A)i_a(t_A)+∑u_cb(t_C)i_c(t_C)

＝∑(u_a(t_A)-u_b(t_A))i_a(t_A)+∑(u_c(t_C)-u_b(t_C))i_c(t_C)

計(jì)算得到三相功率，其中，u_a(t_A)、u_b(t_A)分別為A、B相采樣t_A時刻A、B相瞬時電壓，i_a(t_A)為采樣t_A時刻A相瞬時電流，u_C(t_C)、u_b(t_C)分別為C、B相采樣t_C時刻C、B相瞬時電壓，i_C(t_C)為采樣t_C時刻C相瞬時電流。

本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明有效的解決了實(shí)際應(yīng)用時缺少計(jì)算因素、非同步采樣時三相電路功率計(jì)算；

(2)大量減少了計(jì)算過程和數(shù)量，也減少了采樣占用資源。

(3)本發(fā)明具有精度高、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明的采樣時序示意圖；

圖3為本發(fā)明的缺少計(jì)算元素I_B，使用三表法的具體過程；

圖4為本發(fā)明的缺少計(jì)算元素I_B，使用兩表法的具體過程。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

三相功率計(jì)算公式

瞬時功率：

P＝P_A+P_B+P_C＝u_ai_a+u_bi_b+u_ci_c公式1

其中，P_A、P_B、P_C分別為A、B、C三相瞬時功率，u_a、u_b、u_c分別為A、B、C三相瞬時電壓，i_a、i_b、i_c分別為A、B、C三相瞬時電流。

總功率

P＝∑u_a(t_A)i_a(t_A)+∑u_b(t_A)i_b(t_A)+∑u_c(t_C)i_c(t_C)

公式2

P＝∑u_ab(t_A)i_a(t_A)+∑u_cb(t_C)i_c(t_C)

＝∑(u_a(t_A)-u_b(t_A))i_a(t_A)+∑(u_c(t_C)-u_b(t_C))i_c(t_C)

公式3

其中，P_A(t)、P_B(t)、P_C(t)分別為A、B、C三相t時刻瞬時功率，u_a(t)、u_b(t)、u_c(t)分別為A、B、C三相t時刻瞬時電壓，i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)分別為A、B、C三相t時刻瞬時電流。

采樣方法是同一時刻采集三相電路中某相的電壓和電流，順序采集下一相信號，采集順序U_CI_C-U_AI_A-U_BI_B，即采集順序?yàn)镃相(電壓和電流)到A相(電壓和電流)再到B相(電壓和電流)確定采集頻率(以下采集順序皆為上述表示)。例工頻50Hz下，某信號(電壓、電流)采集點(diǎn)按一周期32點(diǎn)采樣，順序采集，每相信號的采樣間隔為625us，相鄰相時間間隔為208us。

若I_b無法測量，用增加C相采樣點(diǎn)的方法測算，具體方法為：在三相正常采樣順序的情況下，每兩相間(相采集時間中點(diǎn))增加C相采樣點(diǎn)，即采集順序?yàn)閁_CI_C-U_CcaI_Cca-U_AI_A-U_CabI_Cab-U_B-U_CbcI_Cbc-U_CI_C-U_CcaI_Cca-U_AI_A…，其中，U_Cij表示C相電壓，ij表示哪兩相間，i＝a、b或c，j＝a、b或c，其他同理，在采樣時刻U_CcaI_Cca到采樣時刻U_CacI_Cac的采樣值U_C和I_C，可近似認(rèn)為為線性關(guān)系，根據(jù)公式U_C’＝(U_Cca+U_Cab)/2，I_C’＝(I_Cca+I_Cab)/2，得到U_AI_A采樣時刻U_C和I_C的近似值，利用公式U_B＝U_A+U_C’和I_B＝I_A+I_C’，得到U_AI_A采樣時刻U_B和I_B的近似值，利用公式2可計(jì)算得到三相功率。

若I_b無法測量，用增加B相計(jì)算元素U_B采樣點(diǎn)的方法測算，具體方法為：在三相正常采樣順序的情況下，每兩相間(相采集時間中點(diǎn))增加B相采樣元素U_B采樣點(diǎn)，即采集順序?yàn)閁_CI_C-U_Bca-U_AI_A-U_Bab-U_B-U_Bbc-U_CI_C-U_Bca-U_AI_A…，其中，U_Bij表示B相電壓，ij表示哪兩相間，i＝a、b或c，j＝a、b或c，其他同理，在采樣時刻U_Bca到采樣時刻U_Bac的采樣值U_B，以及在采樣時刻U_Bbc到采樣時刻U_Bca的采樣值U_B，可近似認(rèn)為為線性關(guān)系，根據(jù)公式U_B’＝(U_Bca+U_Bab)/2，U_B”＝(U_Bbc+U_Bca)/2，得到U_AI_A采樣時刻的U_B和U_CI_C采樣時刻的U_B近似值，利用公式3可計(jì)算得到三相功率。

如圖2所示，分相采樣時序：

三相頻率為50Hz，每相采樣頻率32點(diǎn)時：

每相采樣間隔t_A2-t_A1＝625us，t_B2-t_B1＝625us，t_C2-t_C1＝625us……

相間采樣間隔t_B1-t_A1＝208us，t_C1-t_B1＝625us，t_A2-t_C1＝208us……

如圖3所示，缺少計(jì)算元素I_B，使用三表法，增加采樣點(diǎn)：

t_A2時刻C相電壓電流：U’_C＝(U_Cca+U_cab)/2，I_C’＝(I_Cca+I_Cab)/2，其中U_cca、I_cca為t’3時刻C相采樣值，U_cab、I_Cab為t’4時刻C相采樣值。

t_A2時刻B相電壓電流：U_B＝U_A+U_C’和I_B＝I_A+I_C’。以此計(jì)算其他A相采樣時刻(t_Ax)B相的計(jì)算元素。

利用公式：P＝∑u_a(t_A)i_a(t_A)+∑u_b(t_A)i_b(t_A)+∑u_c(t_C)i_c(t_C)可計(jì)算出總功率。

如圖4所示，t_A2時刻B相電壓：U’_B＝(U_Bca+U_Bab)/2,其中U_Bca、U_Bca為t’₃和t’₄時刻B相采樣值。t_C1時刻B相電壓：U”_B＝(U_Bbc+U_Bca)/2,其中U_Bbc、U_Bca為t’₂和t’₃時刻B相采樣值。以此計(jì)算其他A相采樣時刻(t_Ax時刻)和C相采樣時刻(t_Cx時刻)B相的計(jì)算元素。

利用公式：

P＝∑u_ab(t_A)i_a(t_A)+∑u_cb(t_C)i_c(t_C)

＝∑(u_a(t_A)-u_b(t_A))i_a(t_A)+∑(u_c(t_C)-u_b(t_C))i_c(t_C)

可計(jì)算出總功率。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。