本發(fā)明涉及一種高精度諧波計(jì)量方法，屬于電工儀器儀表領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
1、隨著分布式新能源發(fā)電并網(wǎng)的場景越來越多，電網(wǎng)中的諧波占比越來越高。根據(jù)國網(wǎng)山東電力公司2023年初對分布式光伏并網(wǎng)的分析，分布式光伏并網(wǎng)造成的電壓總諧波畸變率接近2%，電流總諧波畸變率最高達(dá)40%，達(dá)到了一個(gè)非常高的比例。而諧波含量越高，容易引發(fā)用電設(shè)備故障、繼電保護(hù)誤動作等問題，影響電網(wǎng)安全、可靠運(yùn)行。因此，消除諧波影響是保證新能源并網(wǎng)消納的重要措施，而諧波計(jì)量是重要的考核依據(jù)，尚未納入電網(wǎng)的計(jì)量收費(fèi)，除了計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范原因外，諧波計(jì)量技術(shù)也是一個(gè)關(guān)鍵問題。
2、目前，諧波計(jì)量方法都是通過fft、小波變換等方法獲得諧波頻率的參數(shù)，利用加窗、插值等等算法提高精度，計(jì)算量非常大，產(chǎn)品成本和能耗都比較高。另外，電網(wǎng)基本頻率是變化的，利用固定的采樣頻率獲取的采樣數(shù)據(jù)，因?yàn)樾枰?jì)量的頻點(diǎn)與采樣頻點(diǎn)有偏差，引起了柵欄效應(yīng)，給人的直觀感受就是能量分散了，一般減小柵欄效應(yīng)的方法是提高采樣頻率或加倍的補(bǔ)數(shù)據(jù)，使得計(jì)算量大幅增加，且仍不能較大幅度的提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中上述不足，本發(fā)明提出了基于專用計(jì)量芯片與arm處理器的高精度諧波計(jì)量方法。
2、基于專用計(jì)量芯片與arm處理器的高精度諧波計(jì)量方法，其特征在于：基波計(jì)量和諧波計(jì)量分開處理，基波計(jì)量由專用計(jì)量芯片完成，諧波計(jì)量由arm處理器完成，
3、其具體過程如下，采樣信號接入專用計(jì)量芯片得到基波信息，采樣信號同時(shí)接入arm處理器，得到諧波信息，arm處理器通過其自帶的多路adc，同步采樣信號，并通過fft計(jì)算各次諧波分量vn、in和幅值校準(zhǔn)，獲得校準(zhǔn)后的電壓、電流的各次諧波分量vnc、inc，以及各次諧波的電壓與電流的相位差φn，其中n表示諧波次數(shù)，
4、在fft計(jì)算時(shí)，在每輪采樣完成時(shí)，從專用計(jì)量芯片讀取基波頻率值f0，動態(tài)調(diào)整下一輪采樣的采樣頻率值fs，使采樣頻率值fs為基波頻率f0的m倍，則采樣頻率fs與基波頻率f0保持同步變化，保證各次諧波中心頻率fn與fft的頻率取樣點(diǎn)重合，m為每周波的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，m=2k，k為整數(shù)，
5、校準(zhǔn)時(shí)，利用專用計(jì)量芯片輸出的基波電壓、基波電流作為標(biāo)準(zhǔn)值來調(diào)校fft計(jì)算的基波電壓、基波電流及各次諧波電壓與電流值，記專用計(jì)量芯片輸出的基波電壓、基波電流值為v00、i00，記arm處理器經(jīng)fft計(jì)算得到的基波電壓、基波電流值為v01、i01，電壓比值cv?=v00/v01，電流比值ci=i00/i01，則校準(zhǔn)后的各次諧波電壓vnc=cv×vn，校準(zhǔn)后的各次諧波電流inc=ci×in，各次諧波的瞬時(shí)功率pn=1/2×vnc×inc×cos(φn)。
6、其中vn為第n次諧波的電壓幅值，in為第n次諧波的電流幅值，vnc為校準(zhǔn)后第n次諧波的電流幅值，inc為校準(zhǔn)后第n次諧波的電流幅值。
7、作為優(yōu)選，采樣頻率值fs的調(diào)整通過修改定時(shí)器timer3來實(shí)現(xiàn)，timer3是arm處理器內(nèi)一個(gè)可自動重裝的定時(shí)器，通過配置實(shí)現(xiàn)在溢出時(shí)自動觸發(fā)adc采樣，它包括2個(gè)參數(shù)，一個(gè)為預(yù)分頻系數(shù)prescaler，一個(gè)為自動重裝載值period，其中
8、fs?=?f?/?2?/?(prescaler?×?period)?，
9、則prescaler?×period?=?f?/?2?/?fs?=f?/?2?/?(m×f0)，
10、式中f為arm處理器主頻。
11、作為優(yōu)選，通過設(shè)置電壓、電流各次諧波的啟動閾值消除底噪聲影響，當(dāng)?shù)陀陂撝禃r(shí)，對應(yīng)的諧波數(shù)據(jù)置0。
12、本發(fā)明的有益效果：1）保持了專用計(jì)量芯片在電能基波方面的計(jì)量準(zhǔn)確性；2）利用專用計(jì)量芯片輸出的基波頻率值動態(tài)調(diào)整采樣頻率，消除了柵欄效應(yīng)和減少了頻譜分散，算法簡單，提高了諧波計(jì)量精度；3）利用專用計(jì)量芯片的基波數(shù)據(jù)的自動校準(zhǔn)各次諧波數(shù)據(jù)，且無需為諧波計(jì)量進(jìn)行單獨(dú)校準(zhǔn)，不影響現(xiàn)有電能表的工藝。
1.基于專用計(jì)量芯片與arm處理器的高精度諧波計(jì)量方法，其特征在于：基波計(jì)量和諧波計(jì)量分開處理，基波計(jì)量由專用計(jì)量芯片完成，諧波計(jì)量由arm處理器完成，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于專用計(jì)量芯片與arm處理器的高精度諧波計(jì)量方法，其特征在于：采樣頻率值fs的調(diào)整通過修改定時(shí)器timer3來實(shí)現(xiàn)，timer3是arm處理器內(nèi)一個(gè)可自動重裝的定時(shí)器，通過配置實(shí)現(xiàn)在溢出時(shí)自動觸發(fā)adc采樣，它包括2個(gè)參數(shù)，一個(gè)為預(yù)分頻系數(shù)prescaler，一個(gè)為自動重裝載值period，其中
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于專用計(jì)量芯片與arm處理器的高精度諧波計(jì)量方法，其特征在于：通過設(shè)置電壓、電流各次諧波的啟動閾值消除底噪聲影響，當(dāng)?shù)陀陂撝禃r(shí)，對應(yīng)的諧波數(shù)據(jù)置0。