本發(fā)明屬于儀表計(jì)量領(lǐng)域，具體是一種適用于電網(wǎng)存在諧波情況下，基于基波諧波分離并分別計(jì)量的計(jì)量方法構(gòu)成的全功率電能計(jì)量?jī)x表。

背景技術(shù)：

電能計(jì)量是電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)核算的依據(jù)，電能的計(jì)量精度關(guān)系到電力供需雙方的經(jīng)濟(jì)效益。在電力系統(tǒng)中的發(fā)、輸、供過(guò)程中，電能計(jì)量，尤其是高電壓大容量的電力系統(tǒng)的電能計(jì)量是非常重要的一環(huán)，它不僅關(guān)系著電力生產(chǎn)部門(mén)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和直接經(jīng)濟(jì)效益，而且還直接、間接地關(guān)乎著國(guó)計(jì)民生的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。電能表作為電力商品交換的“秤桿子”，是電力企業(yè)與用戶(hù)、電網(wǎng)與電廠(chǎng)、電網(wǎng)與電網(wǎng)之間進(jìn)行經(jīng)濟(jì)結(jié)算、考核的依據(jù)，應(yīng)用十分廣泛。很顯然，電能表的計(jì)量準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到老百姓和用電單位的切身利益。

發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)和預(yù)測(cè)表明，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，非線(xiàn)性負(fù)荷用電設(shè)備的種類(lèi)、數(shù)量和用電量將迅猛增加。隨著我國(guó)改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，非線(xiàn)性用電負(fù)荷的不斷增加，如交直流換流設(shè)備、電子調(diào)壓設(shè)備、電弧爐、感應(yīng)爐，以及家用的節(jié)能照明和加熱設(shè)備等，這些非線(xiàn)性負(fù)荷都會(huì)產(chǎn)生大量的諧波注入電網(wǎng)而使電網(wǎng)中的電壓和電流波形產(chǎn)生嚴(yán)重畸變。我國(guó)電網(wǎng)已經(jīng)開(kāi)始遭遇并將迅速面臨發(fā)達(dá)國(guó)家當(dāng)前的諧波局面，即諧波源隨著高新技術(shù)的發(fā)展而猛增，電網(wǎng)電壓 畸變率也將上升。但是，由于通常的電能表特別是感應(yīng)式電能表是按工作于工頻(50Hz)條件下設(shè)計(jì)的，只有在電壓電流不含諧波時(shí)計(jì)量的電能才是準(zhǔn)確的。當(dāng)電網(wǎng)電壓和電流因含較多諧波而波形畸變時(shí)，由于諧波頻率成分較多，不能始終產(chǎn)生和基波電流相同的渦流力矩，因而它對(duì)功率和電能的計(jì)量是不準(zhǔn)確的。其測(cè)量誤差將隨著高次諧波的增大而增大，從而影響用戶(hù)或電力部門(mén)的利益核算。另一方面，對(duì)于非線(xiàn)性負(fù)荷，它吸收電網(wǎng)基波能量的同時(shí)，又作為諧波源將基波電能轉(zhuǎn)換為諧波功率(能量)污染電網(wǎng)，而普通電能表反映的卻可能是基波能量減去諧波能量，反而少計(jì)電費(fèi)；而對(duì)于線(xiàn)性負(fù)荷用戶(hù)，既從電力系統(tǒng)吸收基波電能，又從諧波源負(fù)荷吸收無(wú)用的諧波能量，在受電網(wǎng)諧波影響電器性能的同時(shí)，反而因計(jì)量不準(zhǔn)有可能要多付電費(fèi)。這樣的計(jì)量結(jié)果不僅不準(zhǔn)確，而且顯然也是不公平的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本專(zhuān)利提出了一種基于基波、諧波分離并分別計(jì)量的電能計(jì)量?jī)x表，分別計(jì)量電力用戶(hù)吸收的基波電能值和諧波電能值。

一種全功率電能計(jì)量?jī)x表，由電源模塊、信號(hào)輸入通道、數(shù)據(jù)處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、顯示單元、功能設(shè)置單元、通訊單元、一體化機(jī)殼組成，其中電源模塊給各個(gè)單元提供工作電源；數(shù)據(jù)處理單元以微處理器作為數(shù)據(jù)處理核心，所有數(shù)據(jù)處理運(yùn)算由數(shù)據(jù)處理單元完成；存儲(chǔ)單元用于存儲(chǔ)軟件程序和運(yùn)算數(shù)據(jù)；功能設(shè)置單元用于設(shè)置儀表功能和顯示模式；顯示單元用于實(shí)時(shí)顯示計(jì)量數(shù)據(jù)；通訊單元可 以實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)或抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊；整個(gè)儀表封裝在所述的一體化機(jī)殼內(nèi)，該儀表對(duì)外有電壓電流輸入端子和通訊接口。

本發(fā)明所提供的全功率電能計(jì)量?jī)x表的工作原理如下：

電壓電流信號(hào)，經(jīng)信號(hào)輸入通道送入數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)處理單元實(shí)時(shí)進(jìn)行FFT運(yùn)算，分別分解出電壓電流的基波信號(hào)和各次諧波信號(hào)，再進(jìn)行相同頻率電壓電流的功率電能積算，產(chǎn)生基波和各次諧波電能值送入存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)，同時(shí)送顯示單元顯示。出于實(shí)際應(yīng)用需要和儀表成本考慮，只分析處理到20次以?xún)?nèi)諧波即可。其功能設(shè)置單元直接和數(shù)據(jù)處理單元的微處理器相連，具有時(shí)間設(shè)置和諧波計(jì)費(fèi)系數(shù)、顯示模式等功能，可以設(shè)置需要顯示的時(shí)間段，分時(shí)或分別顯示基波電能值、諧波電能值，以及根據(jù)諧波計(jì)費(fèi)系數(shù)k計(jì)算的計(jì)費(fèi)電能值，還可以計(jì)算并顯示設(shè)定時(shí)間內(nèi)的平均功鑾因數(shù)值。電源模塊和各個(gè)單元相連，為各單元提供工作電源。

假設(shè)同一時(shí)段積算的基波電能和諧波電能分別為Wl、W2,則電能表的最后計(jì)費(fèi)電能W為：W＝W1-KW2,其中K為根據(jù)負(fù)荷污染電網(wǎng)或凈化諧波污染多少而制定的諧波計(jì)費(fèi)系數(shù)。依此計(jì)費(fèi)電能W,可根據(jù)線(xiàn)性用戶(hù)對(duì)電網(wǎng)諧波凈化貢獻(xiàn)和諧波源用戶(hù)對(duì)電網(wǎng)的諧波污染程度，進(jìn)行一定的計(jì)費(fèi)獎(jiǎng)罰，從而利用經(jīng)濟(jì)杠桿維護(hù)和管理公用電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。

圖中：1、電源模塊；2、信號(hào)輸入通道；3、數(shù)據(jù)處理單元；4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；5、顯示單元；6、功能設(shè)置單元；7、通訊單元。

具體實(shí)施方式

采用DSP或單片機(jī)或其他微處理器芯片系統(tǒng)作為全功率電能計(jì)量?jī)x表數(shù)據(jù)處理單元的核心，配以數(shù)據(jù)輸入通道、存儲(chǔ)單元、顯示單元、功能設(shè)置單元、通訊單元，在電源模塊提供工作電源下，開(kāi)發(fā)全功率電能計(jì)量?jī)x表。電壓電流信號(hào)經(jīng)接線(xiàn)端子直接進(jìn)入數(shù)據(jù)輸入通道，數(shù)據(jù)處理程序采用C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，完成功能設(shè)置、數(shù)據(jù)的FFT分析、基波能量和諧波能量積算、控制存儲(chǔ)和顯示等功能。功能開(kāi)發(fā)完成后，配置電源模塊，并進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)后，封裝于緊湊型一體化機(jī)箱中，對(duì)外只有電壓電流輸入端子、有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)通訊接口，形成產(chǎn)品化的全功率電能計(jì)量?jī)x表。