专利名称：基于fir数字滤波器的无功功率测量方法
技术领域：
本发明涉及电能计量技术领域，具体涉及智能电能表中基于FI R数字滤波器的无功功率测量方法。
背景技术：
在电能计量设备中，大量采用了基于单片机的交流采样技术或采用表计专用芯片的方式，这些技术使得设备的自动化和性能得到了极大的提高。在电子设备中，无功功率一般是要通过计算得出，常用无功功率计算方法一般有①根据视在功率和有功功率间接计
算C〉= ②基于频域分析，先计算电压、电流中基波及谐波的幅值和相位，再计算
无功功率基于时域积分，它通过瞬时无功功率(采样电流与校正相位后同步的采样电压的乘积)在整个采样周期范围内积分求和获得。一般认为，第三类方法计算量小、精度高，应用较多。基于无功功率的定义，可以把无功功率定义为滞后90°的电压向量与电流向量的乘积，即
权利要求
1.一种基于FIR数字滤波器的无功功率测量方法，其特征在于，包括以下步骤(1)从工频电网上采集离散的数字电压信号、数字电流信号；(2)根据采样周波点数N，确定电压采样值缓存空间；根据需要补偿的相位与延时增益 β和无功功率增益GAI N的对应关系，建立FI R数字滤波器的参数表；(3)判断采样周波点数除以4是否能得整数，是则直接进入步骤(4a)，否则进入步骤 (4b)；(4a)通过整数移位，查找电压缓存数组中的对应电压采样值；(4b)根据实际需要补偿的相位，查找所述参数表，依据相应参数由FI R数字滤波器求得与电流信号同步的电压信号的对应电压采样值；(5)将获得的同步的电压与电流信号的采样值代入以下公式计算出无功功率I N N其中Q #为通过采样点计算得到的无功功率，N为电压和电流信号每个周波的采样点数；u(n+N/4)为电压第n+N/4个采样点的瞬时值；i (η)为电流第η个采样点的瞬时值。
2.根据权利要求I所述的基于FIR数字滤波器的无功功率测量方法，其特征在于，所述步骤(I)具体包括a.从工频电网上测得一对模拟电压信号和火线电流信号；b.按照相同的采样频率分别对模拟电压信号和火线电流信号进行采样；c.再通过ADC数模转换器得到离散的数字电压信号、数字电流信号。
3.根据权利要求I所述的基于FIR数字滤波器的无功功率测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中确定电压采样值缓存空间的具体方法为设置一个η元素的电压采样缓存数组， 每个元素值对应自身编号，η=当前电压采样缓存指针-相位校正固定步数，其中η>周期采样点数/4。
4.根据权利要求I所述的基于FIR数字滤波器的无功功率测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中建立FIR数字滤波器的参数表的具体方法为1.确立可以补偿的相位范围，最大补偿角度相位=360° /周波采样点数；2.按照两相邻采样点之间所分等份确定表格行数 Μ，设参数表的第一列对应延时增益β，第二列对应无功功率增益GAIN ;根据FIR数字滤波器的特性计算与需要补偿的相位对应的参数参数β、GAIN值并存入参数表。
5.根据权利要求4所述的基于FIR数字滤波器的无功功率测量方法，其特征在于，所述参数表的M行的具体排列为以第M-I行为基准，以固定间隔相位差为步长增加一行，第 O行为最大相位差所对应的参数值，其中相位角度步长=最大补偿相位差/行数。
6.根据权利要求5所述的基于FIR数字滤波器的无功功率测量方法，其特征在于所述FIR数字滤波器为全通、相位补偿的FIR数字滤波器，其差分方程如下y (η) = X (η) + β x(n-l)(3)传递函数 F (z)为F (z) =Y(z) /X(z) = (1+ β ) z_1(4)令z=e·^，频率响应F(eJ") = (l+^ · e-JU)=R(co)+j · Ι(ω)=Α(ω) · eJ"(w)(5)该滤波器只改变相位，幅值不变，其中e_JM=cos ω -j · sin ω(7)确保群延时D具有线性，
全文摘要
本发明公开一种基于FIR数字滤波器的无功功率测量方法，主要包括采样实时电压、火线电流数据；提供瞬时主频率及当前采样频率；运用FIR数字滤波器算法来进行无功功率计算时电压与电流信号的相位校正。其中FIR数字滤波器的参数被预先做成表格，存于算法子模块，实际校正可通过查表来获取相关参数；最后计算得到无功功率值。本发明方法比现有的无功功率计算方法提高了测量精度、简化了实施步骤，且实施成本低，电能计量的准确性有明显的提高，实用效果突出。
文档编号G01R21/133GK102928660SQ20121024601
公开日2013年2月13日 申请日期2012年7月16日 优先权日2012年7月16日
发明者周宣, 任智仁 申请人:珠海中慧微电子有限公司