电网信号四象限劝率测量原理及实现方法修为明1!2!宋雪雷1!李凤阁1!苗立杰2!程树康1(1.哈尔滨工业大学电气工程系黑龙江省哈尔滨市150001;2.哈尔滨电站设备集团公司黑龙江省哈尔滨市150046)摘要!针对传统电力仪表测量的功率不能正确反映电能计量点真实功率状态的缺陷9提出一种用子电网信号功率测量与分析的四象限功率测量原理及实现方法O首先深入分析了四象限功率测量原理O四象限功率测量原理从矢量的：度对功率进行分析9惟一确定了电能交换的真实状态和数值9提高了功率测量的准确度和适用性9是测量与分析电网信号功率的一种有效方法9既适用子功率传输方向确定的电能计量点的功率测量9也适应子功率传输方向变化的电能计量点的功率测量O然后给出了2种实现方法1间接法和直接法O最后给出了仿真验证结果9表明了四象限功率测量原理及实现方法的正确性和可行性O关键词!功率测量;功率状态;四象限功率测量;电能计量点中图分类号!TM930.1收稿日期12006-03-01;修回日期12006-06-01O黑龙江省青年科学技术专项资金资助项目CC05C13;黑龙江省博士后资助经费资助项目LSZH-04076O引言近年来电能质量因大量非线性和冲击性负载引入电网而日益下降已成为衡量电网品质的关键因素1-3这就对功率测量的准确度和适用性提出了更高的要求大多数情况下功率测量主要针对用电端口但随着发电方式和电力结构负荷的重大改变以火电站水电站风电站核电站和其他各种小电站构成的分布式供电系统已成为一个发展趋势在这种情况下对供电端口的功率测量亦成为一种电力市场需要因此研究同时适应于供电端口和用电端口的功率测量与分析方法具有重要意义对于一个电能计量点包括供电端口和用电端口其有功功率无功功率和视在功率用来表示该电能计量点的电能交换状态和数值相互之间存在一定的矢量关系不仅有数值大小而且还有传输方向因而应从矢量的角度进行测量和分析但是传统电力仪表大多只考虑功率数值大小不考虑功率传输方向4因此不能正确反映电能计量点的真实功率状态一般只适用于功率传输方向确定的电能计量点的功率测量;而且关于对功率进行矢量分析的国内外文献也很少文献4-5中虽然提出了四象限无功的概念但没有从矢量的角度对有功功率无功功率及四象限功率测量原理进行深入分析也没有给出其实现方法本文在从矢量角度对四象限功率测量原理进行深入分析的基础上给出了四象限功率测量的实现方法并通过仿真数据验证了四象限功率测量原理及实现方法的正确性和可行性这将为具有高准确度和广泛适用性的新型数字式电能质量监测装置的功率测量提供依据四象限劝率测量原理所谓四象限功率测量简单地说就是在计算功率数值的同时确定功率传输方向对于有功功率无功功率和视在功率其数值可利用相关的算法计算求得;而其传输方向则由交流电压电流之间的相位差即阻抗角确定也可由通过离散采样算法计算的有功功率和无功功率的正负号确定.阻抗角和电汪相量的四象限分布图1所示为供电端口和用电端口网络从图中可以看出供电端口和用电端口的关联参考方向是相反的即取相同的电压方向供电端口和用电端口的电流方向相反;同样地取相同的电流方向供电端口和用电端口的电压方向相反图l供电端口和用电端口电汪与电流方向Fig.lDirectionsofvoltageandcurrentforpowersupplyandpowerconsumption设电能计量点的端口电压和端口电流分别为u(t)和i(t):u(t)=!2Ucos(wt+
