一種有功功率和無功功率的誤差補償方法

1.一種有功功率和無功功率的誤差補償方法，其特征在于：該補償方法的步驟如下：
1)采集有功功率和無功功率，計算其相應的平均有功功率PI和平均無功功率QI；
2)將計算出的平均有功功率PI和平均無功功率QI分別減去有功偏移誤差設置值BP和無功偏移誤差設置值BQ以相應得到偏置校正后的有功功率PB和無功功率QB；
3)將偏置校正后的有功功率PB和無功功率QB都乘以比例誤差調整系數(shù)K分別得到比差校正后的有功功率PK和無功功率QK；
4)將比差校正后的有功功率和無功功率分別進行角度誤差補償計算，以得到最終補償后的有功功率P和無功功率Q；
所述的有功偏移誤差設置值BP、無功偏移誤差設置值BQ、比例誤差調整系數(shù)K和角度誤差調整系數(shù) 通過N次校準處理獲得，N為正整數(shù)，每次校準處理的計算公式為：
其中，PR1和QR1分別為第一次輸入工頻交流有功和無功測量系統(tǒng)的有功功率和無功功率的真實值，P1和Q1分別為對應第一次輸入、經(jīng)過誤差補償最終輸出的有功功率和無功功率的測量值，PR2和PR2分別為第二次輸入工頻交流有功和無功測量系統(tǒng)的有功功率和無功功率的真實值，P2和Q2分別為對應第一次輸入、經(jīng)過誤差補償最終輸出的有功功率和無功功率的測量值，BP1、BQ1、K1和 分別為校準處理前的有功偏移誤差設置值、無功偏移誤差設置值、比例誤差調整系數(shù)和角度誤差調整系數(shù)的初始取值，arg(x+j·y)為復數(shù)x+j·y的輔角，輸出角度范圍為(-π,π]弧度。
2.根據(jù)權利要求1所述的有功功率和無功功率的誤差補償方法，其特征在于：所述的步驟1)中是通過具有相同計算延時的計算和多個采樣點的平均來獲得具有相同計算延時的平均有功功率和平均無功功率。
3.根據(jù)權利要求1所述的有功功率和無功功率的誤差補償方法，其特征在于：所述的步驟4)中的角度誤差補償計算的公式為：
其中，為角度誤差調整系數(shù)。

一種有功功率和無功功率的誤差補償方法\n技術領域\n[0001] 本發(fā)明涉及一種有功功率和無功功率的誤差補償方法，屬于交流電路參數(shù)測量技術領域。\n背景技術\n[0002] 分壓電路、電流互感器的比例誤差和電流互感器的移相誤差是功率和電能測量的主要誤差，直接影響到測量結果的準確度。因此，在功率測量和電能計量中必須對這些系統(tǒng)誤差進行補償，才能保證測量的準確度。依據(jù)炬力集成電路設計有限公司設計的高精度多功能三相電能專用計量芯片ATT7022A、ATT7022B的用戶手冊，已有的有功和無功的誤差補償方法如圖1所示。相位校正設置在電流采樣經(jīng)過高通濾波去除直流成分之后，通過濾波調整電流瞬時相位。隨后，校正相位后的電流和只經(jīng)過高通濾波的電壓信號相乘得到瞬時有功；和經(jīng)過高通濾波、90度移相濾波的電壓信號相乘得到瞬時無功。瞬時有功和瞬時無功分別乘以比例校正系數(shù)，再經(jīng)過平均計算，最終輸出有功功率和無功功率測量結果。該方法的相位校正和比例校正均對瞬時值進行處理，但瞬時值是包含較大波動的變化量，并會達到0。在定點數(shù)運算中，乘法運算結果需要數(shù)據(jù)截斷，而接近0的數(shù)據(jù)乘法截斷的相對誤差會遠遠大于和遠離0的數(shù)據(jù)乘法截斷。該現(xiàn)象會造成已有方法相位校正參數(shù)或比例校正參數(shù)的低位數(shù)據(jù)的變化引起不平滑的功率補償調整量。由此，已有方法在校準過程中相位校正參數(shù)或比例校正參數(shù)難以準確計算和設置，此外，該方法還缺乏對共模噪聲所引起的偏移誤差的補償。\n發(fā)明內容\n[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種有功功率和無功功率的誤差補償方法，以解決目前有功功率和無功功率誤差補償方法在較準過程中相位校正參數(shù)或比例校正參數(shù)難以準確計算和設置以及缺乏對共模噪聲所引起的偏移誤差的補償問題。\n[0004] 本發(fā)明為解決上述技術問題而提供一種有功功率和無功功率的誤差補償方法，該誤差補償方法的步驟如下：\n[0005] 1）根據(jù)測量到的有功功率和無功功率，計算其相應的平均有功功率PI和平均無功功率QI；\n[0006] 2）將計算出的平均有功功率PI和無功功率QI分別減去有功偏移誤差設置值BP和無功偏移誤差設置值BQ以相應得到偏置校正后的有功功率PB和無功功率QB；\n[0007] 3）將偏置校正后的有功功率PB和無功功率QB都乘以比例誤差調整系數(shù)K分別得到比差校正后的有功功率PK和無功功率QK；\n[0008] 4）將比差校正后的有功功率和無功功率分別進行角度誤差補償計算，以得到最終補償后的有功功率P和無功功率Q。\n[0009] 所述的步驟4）中的角度誤差補償計算的公式為：\n[0010] \n[0011] 其中，為角度誤差調整系數(shù)。\n[0012] 所述的步驟1）中是通過具有相同計算延時的計算和多個采樣點的平均來獲得具有相同計算延時的平均有功功率和平均無功功率。\n[0013] 所述的有功偏移誤差設置值BP、無功偏移誤差設置值BQ、比例誤差調整系數(shù)K和角度誤差調整系數(shù) 通過N次校準處理獲得，N為正整數(shù)，每次校準處理的計算公式為：\n[0014] \n[0015] \n[0016] \n[0017] \n[0018] 其中，PR1和QR1分別為第一次輸入工頻交流有功和無功測量系統(tǒng)的有功功率和無功功率的真實值，P1和Q1分別為對應第一次輸入、經(jīng)過誤差補償最終輸出的有功功率和無功功率的測量值，PR2和PR2分別為第二次輸入工頻交流有功和無功測量系統(tǒng)的有功功率和無功功率的真實值，P2和Q2分別為對應第一次輸入、經(jīng)過誤差補償最終輸出的有功功率和無功功率的測量值，BP1、BQ1、K1和 分別為校準處理前的有功偏移誤差設置值、無功偏移誤差設置值、比例誤差調整系數(shù)和角度誤差調整系數(shù)的初始取值，arg(x+j·y)為復數(shù)x+j·y的輔角，輸出角度范圍為(-π,π]弧度。\n[0019] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過對實測的有功功率和無功功率進行平均計算后，對其進行偏移誤差、比例誤差和角度誤差進行補償，對由共模噪聲所引起的偏移誤差進行了補償，各誤差補償過程的校正參數(shù)是通過直接準確的校正計算處理而獲得的，得到的校正參數(shù)更加準確，從而提高了補償精度。\n附圖說明\n[0020] 圖1是現(xiàn)有的有功功率和無功功率的誤差補償方法的原理框圖；\n[0021] 圖2是本發(fā)明的有功功率和無功功率的誤差補償方法的原理框圖。\n具體實施方式\n[0022] 下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的說明。\n[0023] 本發(fā)明的有功功率和無功功率的誤差補償方法的原理框圖如圖2所示，以一對頻率為50Hz的純正弦電壓和電流信號的有功功率和無功功率為例來詳細說明本發(fā)明的具體過程。采樣頻率為4kHz，利用本發(fā)明的誤差補償方法對平均有功功率PI和平均無功功率QI進行誤差補償處理，其具體步驟如下：\n[0024] 1.通過具有相同計算延時的計算和400個采樣點平均，獲得平均有功功率PI和平均無功功率QI，\n[0025] 2.將輸入的平均有功功率PI減去有功偏移誤差設置值BP，得到偏置校正后的有功功率PB，將輸入的平均無功功率QI減去無功偏移誤差設置值BQ，得到偏置校正后的無功功率QB，即：PB＝PI-BP，QB=QI-BQ。\n[0026] 3.將偏置校正后的有功功率PB乘以比例誤差系數(shù)K，得到比差校正后的有功功率PK，同理降偏置校正后的無功功率QB乘以比例誤差系數(shù)K，得到比差校正后的無功功率QK，即：PK＝K·PB QK=K·QB。\n[0027] 4.將比差校正后的有功功率PK和無功功率QK進行角度誤差補償計算，得到誤差補償后最終輸出的有功功率P和無功功率Q，角度誤差補償?shù)挠嬎愎綖椋篭n[0028] 其中 為角度誤差調整系數(shù)。\n[0029] 在誤差校準前，有功偏移誤差設置值BP、無功偏移誤差設置值BQ、比例誤差調整系數(shù)K、角度誤差調整系數(shù) 初始取值分別為BP1=0.00620，BQ1=-0.00130，K1=1.00000，當前校準處理的有功偏移誤差設置值BP、無功偏移誤差設置值BQ、比例誤差調整系數(shù)K和角度誤差調整系數(shù) 的計算公式如下：\n[0030] \n[0031] \n[0032] \n[0033] \n[0034] 其中，PR1和QR1分別為第一次輸入工頻交流有功和無功測量系統(tǒng)的有功功率和無功功率的真實值，P1和Q1分別為對應第一次輸入、經(jīng)過誤差補償最終輸出的有功功率和無功功率的測量值，PR2和PR2分別為第二次輸入工頻交流有功和無功測量系統(tǒng)的有功功率和無功功率的真實值，P2和Q2分別為對應第一次輸入、經(jīng)過誤差補償最終輸出的有功功率和無功功率的測量值，BP1、BQ1、K1和 分別為校準處理前的有功偏移誤差設置值、無功偏移誤差設置值、比例誤差調整系數(shù)和角度誤差調整系數(shù)的初始取值，arg(x+j·y)為復數(shù)x+j·y的輔角，輸出角度范圍為(-π,π]弧度。本實施例中，第一次有功和無功真實值分別為PR1=1.0000W和QR1=-0.5000Var，此時經(jīng)過前述3個步驟的誤差補償最終輸出的有功功率和無功功率測量值分別為P1=0.9989W和Q1=-0.4988Var；第二次有功和無功真實值分別為PR2=2.0000W和QR2=2.0000Var，此時經(jīng)過前述3個步驟的誤差補償最終輸出的有功功率和無功功率測量值分別為P2=2.0031W和Q2=2.0074Var，\n[0035] 有功偏移誤差設置值BP、無功偏移誤差設置值BQ、比例誤差調整系數(shù)K和角度誤差調整系數(shù) 按照前述公式，經(jīng)過1次校準處理后的結果為：\n[0036] \n[0037] \n[0038] \n[0039] \n[0040] 誤差補償處理采用上述調整系數(shù)后，如果測量真實值分別為PR1=1.0000W和QR1=-0.5000Var的有功和無功，由本發(fā)明的誤差補償最終輸出的有功功率P和無功功率Q測量值為1.000005W和-0.49996Var；如果測量真實值分別為PR1=2.0000W和QR1=2.0000Var的有功和無功，由前述3個步驟的誤差補償最終輸出的有功功率P和無功功率Q測量值為\n2.00002W和2.00001Var；經(jīng)過1次校準處理后，再次的測量相對誤差均小于0.01%。