一種三相交流電路功率測算的方法與流程

2023-10-31 06:50:38

本發明涉及一種三相交流電路功率測算的方法。

背景技術：

電網(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，計算時需要將各相相電壓、電流同一時刻值進行採樣、計算，再計算周期點值累加。

P＝PA+PB+PC

計算方法：

P＝∑PA(t)+∑PB(t)+∑PC(t)

＝∑ua(t)ia(t)+∑ub(t)ib(t)+∑uc(t)ic(t)

或

P＝∑uab(t)ia(t)+∑ucb(t)ic(t)

＝∑(ua(t)-ub(t))ia(t)+∑(uc(t)-ub(t))ic(t)

採用分相採樣時上述公式為

P＝∑PA(tA)+∑PB(tB)+∑PC(tC)

＝∑ua(tA)ia(tA)+∑ub(tB)ib(tB)+∑uc(tC)ic(tC)

或

P＝∑uab(tA)ia(tA)+∑ucb(tC)ic(tC)

＝∑(ua(tA)-ub(tA))ia(tA)+∑(uc(tC)-ub(tC))ic(tC)

此時直接使用上述兩種方法計算存在明顯缺陷：

1、採用三表法測算若無法採集到某相相電壓或電流，計算無法完成。

2、採用兩表法測算，可以解決1的計算實現，但是需要保證相乘量為同一時刻值，實際應用測量時，一般採樣無法保證同一時刻三相電壓、電流同一時刻同時採集到，而分相採集在無法採集到某相相電壓或電流時，轉換計算也無法完成。

3、實際應用計算時，需要採集大量數據，比如工頻50Hz交流一個周期平均採集32點，採集6個(三相電壓、電流)，一個周期計算量為192個，對於採集、計算設備要求實時性高、精度高，對於多條線路採集、計算數據量將相當龐大。

技術實現要素：

本發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某相未知量(如B相電流)，增加其他兩相中任一相(如C相)計算元素的採樣點數量根據算法計算出剩下一相A相採樣時刻未知量相即B相的計算元素，再根據三表法三相功率計算公式，完成三相交流電路功率計算；或增加未知量相即B相的電壓樣點數，根據算法計算出其他兩相採樣時刻的本元素的值，再根據兩表法三相功率計算公式，完成三相交流電路功率計算。

為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種三相交流電路功率測算的方法，包括以下步驟：

(1)同一時刻採集三相電路中某相的電壓和電流，根據採樣間隔，在下一時刻順序採集下一相信號；

(2)當某相的電流或電壓無法採集時，增加其他兩相中任一相計算元素的採樣點數量根據三表法或兩表法進行計算，求得未知的計算元素；

(3)根據採集的電壓和電流值，計算三相電路的瞬時功率和總功率。

所述步驟(1)中，根據採集頻率，確定採樣信號採集點的周期採樣數，計算每相信號的採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採樣點，構建新的採集順序。

所述步驟(2)中，確定新的採樣順序後，重新確定相鄰採樣點的時間間隔。

所述步驟(2)中，在三相正常採樣順序的情況下，每兩相間的採集時間中點時間段加入某相採樣點元素。

所述步驟(2)中，根據三表法計算，當B相電流IB未知，增加C相採樣點採樣元素(C相電壓和電流)，計算出A相採樣時刻B相的計算元素(B相電壓和電流)，根據

P＝∑ua(tA)ia(tA)+∑ub(tA)ib(tA)+∑uc(tC)ic(tC)

計算得到三相功率，其中ua(tA)、ub(tA)分別為A、B相採樣tA時刻A、B相瞬時電壓，uc(tC)為C相採樣tC時刻C相瞬時電壓，ia(tA)、ib(tA)分別為A、B相採樣tA時刻A、B相瞬時電流，ic(tC)為C相採樣tC時刻C相瞬時電流。

所述步驟(2)中，根據兩表法計算，當B相電流IB未知，增加B相採樣點的B相電壓，計算出A相採樣時刻B相電壓和C相採樣時刻B相電壓，根據

P＝∑uab(tA)ia(tA)+∑ucb(tC)ic(tC)

＝∑(ua(tA)-ub(tA))ia(tA)+∑(uc(tC)-ub(tC))ic(tC)

計算得到三相功率，其中，ua(tA)、ub(tA)分別為A、B相採樣tA時刻A、B相瞬時電壓，ia(tA)為採樣tA時刻A相瞬時電流，uC(tC)、ub(tC)分別為C、B相採樣tC時刻C、B相瞬時電壓，iC(tC)為採樣tC時刻C相瞬時電流。

本發明的有益效果為：

(1)本發明有效的解決了實際應用時缺少計算因素、非同步採樣時三相電路功率計算；

(2)大量減少了計算過程和數量，也減少了採樣佔用資源。

(3)本發明具有精度高、準確度高的優點。

附圖說明

圖1為本發明的流程示意圖；

圖2為本發明的採樣時序示意圖；

圖3為本發明的缺少計算元素IB，使用三表法的具體過程；

圖4為本發明的缺少計算元素IB，使用兩表法的具體過程。

具體實施方式：

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。

三相功率計算公式

瞬時功率：

P＝PA+PB+PC＝uaia+ubib+ucic公式1

其中，PA、PB、PC分別為A、B、C三相瞬時功率，ua、ub、uc分別為A、B、C三相瞬時電壓，ia、ib、ic分別為A、B、C三相瞬時電流。

總功率

P＝∑ua(tA)ia(tA)+∑ub(tA)ib(tA)+∑uc(tC)ic(tC)

公式2

P＝∑uab(tA)ia(tA)+∑ucb(tC)ic(tC)

＝∑(ua(tA)-ub(tA))ia(tA)+∑(uc(tC)-ub(tC))ic(tC)

公式3

其中，PA(t)、PB(t)、PC(t)分別為A、B、C三相t時刻瞬時功率，ua(t)、ub(t)、uc(t)分別為A、B、C三相t時刻瞬時電壓，ia(t)、ib(t)、ic(t)分別為A、B、C三相t時刻瞬時電流。

採樣方法是同一時刻採集三相電路中某相的電壓和電流，順序採集下一相信號，採集順序UCIC-UAIA-UBIB，即採集順序為C相(電壓和電流)到A相(電壓和電流)再到B相(電壓和電流)確定採集頻率(以下採集順序皆為上述表示)。例工頻50Hz下，某信號(電壓、電流)採集點按一周期32點採樣，順序採集，每相信號的採樣間隔為625us，相鄰相時間間隔為208us。

若Ib無法測量，用增加C相採樣點的方法測算，具體方法為：在三相正常採樣順序的情況下，每兩相間(相採集時間中點)增加C相採樣點，即採集順序為UCIC-UCcaICca-UAIA-UCabICab-UB-UCbcICbc-UCIC-UCcaICca-UAIA…，其中，UCij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，在採樣時刻UCcaICca到採樣時刻UCacICac的採樣值UC和IC，可近似認為為線性關係，根據公式UC』＝(UCca+UCab)/2，IC』＝(ICca+ICab)/2，得到UAIA採樣時刻UC和IC的近似值，利用公式UB＝UA+UC』和IB＝IA+IC』，得到UAIA採樣時刻UB和IB的近似值，利用公式2可計算得到三相功率。

若Ib無法測量，用增加B相計算元素UB採樣點的方法測算，具體方法為：在三相正常採樣順序的情況下，每兩相間(相採集時間中點)增加B相採樣元素UB採樣點，即採集順序為UCIC-UBca-UAIA-UBab-UB-UBbc-UCIC-UBca-UAIA…，其中，UBij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，在採樣時刻UBca到採樣時刻UBac的採樣值UB，以及在採樣時刻UBbc到採樣時刻UBca的採樣值UB，可近似認為為線性關係，根據公式UB』＝(UBca+UBab)/2，UB」＝(UBbc+UBca)/2，得到UAIA採樣時刻的UB和UCIC採樣時刻的UB近似值，利用公式3可計算得到三相功率。

如圖2所示，分相採樣時序：

三相頻率為50Hz，每相採樣頻率32點時：

每相採樣間隔tA2-tA1＝625us，tB2-tB1＝625us，tC2-tC1＝625us……

相間採樣間隔tB1-tA1＝208us，tC1-tB1＝625us，tA2-tC1＝208us……

如圖3所示，缺少計算元素IB，使用三表法，增加採樣點：

tA2時刻C相電壓電流：U』C＝(UCca+Ucab)/2，IC』＝(ICca+ICab)/2，其中Ucca、Icca為t』3時刻C相採樣值，Ucab、ICab為t』4時刻C相採樣值。

tA2時刻B相電壓電流：UB＝UA+UC』和IB＝IA+IC』。以此計算其他A相採樣時刻(tAx)B相的計算元素。

利用公式：P＝∑ua(tA)ia(tA)+∑ub(tA)ib(tA)+∑uc(tC)ic(tC)可計算出總功率。

如圖4所示，tA2時刻B相電壓：U』B＝(UBca+UBab)/2,其中UBca、UBca為t』3和t』4時刻B相採樣值。tC1時刻B相電壓：U」B＝(UBbc+UBca)/2,其中UBbc、UBca為t』2和t』3時刻B相採樣值。以此計算其他A相採樣時刻(tAx時刻)和C相採樣時刻(tCx時刻)B相的計算元素。

利用公式：

P＝∑uab(tA)ia(tA)+∑ucb(tC)ic(tC)

＝∑(ua(tA)-ub(tA))ia(tA)+∑(uc(tC)-ub(tC))ic(tC)

可計算出總功率。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。