本發明涉及智能電網與電能計量，具體涉及一種用于高準確度動態電能的計量方法和系統。

背景技術：

1、近年來，隨著風能、太陽能等可再生能源的大規模并網，以及電動汽車、儲能設備等新型負荷的快速發展，電力系統運行環境呈現出顯著的動態性與非線性特征。新能源發電的間歇性、波動性以及電力電子設備的廣泛接入，導致電網中電壓、電流信號的諧波含量增加、頻率偏移現象頻發，傳統電能計量算法在動態工況下的準確性面臨嚴峻挑戰。

2、在傳統電能計量技術中，滑窗算法與非交疊算法是兩類主流方法。滑窗算法通過固定長度的窗口逐點滑動計算功率，雖能保證穩態信號下的計量精度，但其固定窗口設計難以適應動態信號的快速變化，導致在功率突變或高頻諧波場景下產生原理性誤差。非交疊算法通過跳躍式窗口減少了計算量，但在窗口邊界處易忽略信號突變信息，且對非平穩信號的適應性不足。此外，現有算法普遍依賴固定有功功率閾值進行電能累加判斷，閾值的靜態設置易受噪聲干擾或信號波動影響，造成計量誤差累積，尤其在低功率段可能引發潛動或漏計問題。

3、此外,在實際運行中,由于電網頻率波動、采樣時鐘偏差等因素的影響,電能表的采樣過程往往難以與電網信號完全同步,產生非同步采樣誤差。為適應新型電力系統的發展需要,亟需一種能夠綜合考慮穩態性能、動態響應、閾值影響、非同步采樣等因素的新型電能計量算法。

技術實現思路

1、針對上述技術問題，本發明提供一種用于高準確度動態電能的計量方法和系統，所述方法包括：

2、對電壓電流的采樣信號進行同步化處理；

3、基于自適應非交疊窗口算法，根據所述采樣信號的有功功率穩定性，動態調整每個采樣信號的窗口長度，并計算所述采樣信號的實時功率；

4、根據電能表準確度等級和所述采樣信號的實時功率的波動，自適應調整功率閾值，實現動態電能的準確計量。

5、進一步的，對電壓電流的采樣信號進行同步化處理，包括：

6、采用二階lagrange插值算法，將所述采樣信號的頻率轉換為預設基波頻率倍數且與電網信號同步的信號序列，同步化處理的表達式具體為：

7、設原始采樣序列為，對應的時間點為，同步時刻為t，

8、

9、則同步化后的信號值x(t)為:

10、

11、其中，n的取值為：

12、

13、為信號的采樣頻率。

14、進一步的，基于自適應非交疊窗口算法，根據所述采樣信號的有功功率穩定性，動態調整每個采樣信號的窗口長度，包括：

15、保持采樣信號窗口間無重疊，設采樣信號的窗口長度為l(n)?，當所述采樣信號的有功功率發生波動時，自適應縮短所述窗口長度l(n)?；

16、當所述采樣信號的有功功率相對穩定時，自適應延長所述窗口長度l(n)；

17、所述窗口長度l(n)的自適應調整表達式為：

18、

19、其中，256為基波周期內的采樣點數，為所述窗口長度l(n)的映射函數。

20、進一步的，所述窗口長度l(n)的映射函數的表達式為：

21、

22、p是各窗口的平均功率，其中k與最大窗口長度相關，k與最大窗口長度的關系如下：

23、

24、其中，256為基波周期內的采樣點數，為最大窗口長度。

25、進一步的，根據電能表準確度等級和所述采樣信號的實時功率的波動，自適應調整功率閾值，包括：

26、確定電能表準確度等級，以及啟動電流確定最大閾值；

27、當采樣信號的實時功率動態變化頻率大于預設的波動閾值時，則減少所述功率閾值；

28、當采樣信號的實時功率動態變化頻率小于預設的波動閾值時，則增大所述功率閾值；

29、功率閾值的表達式為：

30、

31、其中，為系統輸出的實時功率信號的方差，為系統輸出的實時功率信號的期望值。

32、本發明同時提供一種用于高準確度動態電能的計量系統，包括：

33、同步化處理模塊，用于對電壓電流的采樣信號進行同步化處理；

34、自適應非交疊窗口處理模塊，用于基于自適應非交疊窗口算法，根據所述采樣信號的有功功率穩定性，動態調整每個采樣信號的窗口長度，并計算所述采樣信號的實時功率；

35、功率自適應調整模塊，用于根據電能表準確度等級和所述采樣信號的實時功率的波動，自適應調整功率閾值，實現動態電能的準確計量。

36、進一步的，同步化處理模塊，包括：

37、信號序列同步子模塊，用于采用二階lagrange插值算法，將所述采樣信號的頻率轉換為預設基波頻率倍數且與電網信號同步的信號序列，同步化處理的表達式具體為：

38、設原始采樣序列為，對應的時間點為，同步時刻為t，

39、

40、則同步化后的信號值x(t)為:

41、

42、其中，n的取值為：

43、

44、為信號的采樣頻率。

45、進一步的，自適應非交疊窗口處理模塊，包括：

46、第一窗口長度自適應調整子模塊，用于保持采樣信號窗口間無重疊，設采樣信號的窗口長度為l(n)?，當所述采樣信號的有功功率發生波動時，自適應縮短所述窗口長度l(n)?；

47、第二窗口長度自適應調整子模塊，用于當所述采樣信號的有功功率相對穩定時，自適應延長所述窗口長度l(n)；

48、所述窗口長度l(n)的自適應調整表達式為：

49、

50、其中，256為基波周期內的采樣點數，為所述窗口長度l(n)的映射函數。

51、進一步的，所述窗口長度l(n)的映射函數的表達式為：

52、

53、p是各窗口的平均功率，其中k與最大窗口長度相關，k與最大窗口長度的關系如下：

54、

55、其中，256為基波周期內的采樣點數，為最大窗口長度。

56、進一步的，功率自適應調整模塊，包括：

57、等級和最大閾值確定子模塊，用于確定電能表準確度等級，以及啟動電流確定最大閾值；

58、第一功率閾值調整子模塊，用于當采樣信號的實時功率動態變化頻率大于預設的波動閾值時，則減少所述功率閾值；

59、第一功率閾值調整子模塊，用于當采樣信號的實時功率動態變化頻率小于預設的波動閾值時，則增大所述功率閾值；

60、功率閾值的表達式為：

61、

62、其中，為系統輸出的實時功率信號的方差，為系統輸出的實時功率信號的期望值。

63、本發明提供的一種用于高準確度動態電能的計量方法和系統，對采樣信號進行同步化處理，減小非同步采樣帶來的計量誤差；通過改進的自適應非交疊窗口算法在保持窗口間無重疊的基礎上，根據信號特性動態調整每個窗口的長度，能夠更加準確地捕捉信號變化,減小動態誤差；根據電網實時功率的波動情況來調整閾值，實現自適應閾值調節，解決有功功率閾值引起的計量誤差問題。提高了電能計量的準確性。