CN109298234A - 无功功率检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种无功功率检测装置及方法。该方法包括：针对风力发电系统中的各个子系统中的待测电路中的目标待测点，采集目标待测点的当前电压和当前电流；确定当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量，其中，第二分量为与第一分量对应的相位相差90°的分量；基于当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量，计算目标待测点的当前无功功率。本发明实施例的无功功率检测装置及方法，能够减少无功功率检测的计算量和误差，以及提高无功功率检测的实时性。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种无功功率检测装置及方法。
背景技术
在电网中，由电源供给负载的电功率有两种：一种是有功功率，另一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。无功功率是用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。
不恰当的无功功率会造成电力系统在运行过程中设备容量增大、设备以及线路损耗加剧、过热以及线路传输压降过大等问题。这些问题将直接影响电能的传输效率，在传输环节上增加不必要的经济损失。因此，快速、准确地检测无功功率很有必要。
目前，针对无功功率进行检测主要有两种方法：傅氏测量法和数字移相测量法。其中，傅氏测量法是对被测回路上的电压信号、电流信号按照整周期均匀采样，然后用一组正交三角函数(正弦量或余弦量)对采样值按照傅里叶级数进行正交分解，使用各分解值计算线路的无功功率。数字移相测量法是在全周期内对电压、电流均匀采样，然后用电压采样值乘以滞后90°点(1/4周期)的电流采样值，做积分计算，从而得到全周期内的平均无功功率。
但是，利用傅氏测量法检测无功功率，计算量较大。利用数字移相测量法检测无功功率，实时性较差，并且如果被测量存在多次谐波，检测出的无功功率误差较大。
发明内容
本发明实施例提供一种无功功率检测装置及方法，能够减少无功功率检测的计算量和误差、以及提高无功功率检测的实时性。
一方面，本发明实施例提供了一种无功功率检测装置，装置包括：电压采集模块、电流采集模块、移相模块和计算模块，其中，
电压采集模块及电流采集模块，用于针对风力发电系统中的各个子系统中的待测电路中的目标待测点，分别对应采集目标待测点的当前电压和当前电流；
移相模块，用于确定当前电压和/或当前电流各自的第一分量和第二分量，其中，第二分量为与第一分量对应的相位相差90°的分量；移相模块在用于确定当前电压和所述当前电流各自的第一分量和第二分量时的数量为一个，在用于确定当前电压或当前电流各自的第一分量和第二分量时的数量为两个；
计算模块，用于基于当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量，计算目标待测点的当前无功功率。
另一方面，本发明实施例提供了一种无功功率检测方法，方法包括：
针对风力发电系统中的各个子系统中的待测电路中的目标待测点，采集目标待测点的当前电压和当前电流；
确定当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量，其中，第二分量为与第一分量对应的相位相差90°的分量；
基于当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量，计算目标待测点的当前无功功率。
本发明实施例的无功功率检测装置及方法，相比于现有技术的傅氏测量法，计算量小；并且相比于现有技术的数字移相测量法，本发明实施例的电压和电流均为当前电压和当前电流，计算出的无功功率为当前的无功功率，而非平均无功功率，实时性较强；并且本发明实施例的无功功率检测方法，受谐波影响较小，使得检测出的无功功率误差较小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的无功功率检测方法的流程示意图；
图2示出了本发明实施例提供的无功功率检测装置的第一种结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的无功功率检测装置的第二种结构示意图；
图4示出了本发明实施例提供的无功功率检测装置的第三种结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
如图1所示，图1示出了本发明实施例提供的无功功率检测方法的流程示意图。其可以包括：
S101：针对风力发电系统中的各个子系统中的待测电路中的目标待测点，采集目标待测点的当前电压和当前电流。
S102：确定当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量。
其中，第二分量为与第一分量对应的相位相差90°的分量。
S103：基于当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量，计算目标待测点的当前无功功率。
其中，风力发电系统包括风力发电子系统、风力发电控制子系统、风力发电保护子系统和电动变桨距控制子系统等。
上述的待测电路可以是单相电路。
在本发明的一个实施例中，确定当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量，可以包括：计算当前电压与上一次采集到的电压的第一分量的第一差值，和，当前电流与上一次采集到的电流的第一分量的第二差值；计算第一差值与上一次采集到的电压的第二分量的第三差值，和，第二差值与上一次采集到的电流的第二分量的第四差值；计算第三差值与待测电路的频率的第一乘积值，和，第四差值与待测电路的频率的第二乘积值；对第一乘积值进行积分计算得到第一积分值，和，对第二乘积值进行积分计算得到第二积分值，第一积分值作为当前电压的第一分量，第二积分值作为当前电流的第一分量；对第一积分值进行积分计算得到第三积分值，和，对第二积分值进行积分计算得到第四积分值；计算第三积分值与频率的第三乘积值，和，计算第四积分与频率的第四乘积值，第三乘积值作为当前电压对应的第二分量，第四乘积值作为当前电流对应的第二分量。
示例性的，下面以电压为例进行说明。
假设采集到的当前电压为u(t)，上一次采集到的电压为u0(t)，上一次采集到的电压的第一分量为uα0(t)，上一次采集到的电压的第二分量为uβ0(t)。
则当前电压与上一次采集到的电压的第一分量的差值为u(t)-uα0(t)。
当前电压与上一次采集到的电压的第一分量的差值与上一次采集到的电压的第二分量uβ0(t)的差值为u(t)-uα0(t)-uβ0(t)。
假设待测电路的频率为ω。
则当前电压与上一次采集到的电压的第一分量uα0(t)的差值与上一次采集到的电压的第二分量uβ0(t)的差值与待测电路的频率ω的乘积为ω(u(t)-uα0(t)-uβ0(t))。
通过拉普拉斯变换计算ω(u(t)-uα0(t)-uβ0(t))的积分，将计算得到的积分值作为当前电压的第一分量。
其中，拉普拉斯变换是工程数学中常用的一种积分变换，又名拉氏变换。拉普拉斯变换是一个线性变换，是将一个有参数实数t的函数转换为一个参数为复数s的函数。
当前电压u(t)的第一分量表示如下：
其中，Uα(s)为当前电压u(t)的以参数为复数s表示的第一分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换算子，U(s)为当前电压u(t)对应的以参数为复数s表示的当前电压。
通过拉普拉斯变换计算Uα(s)的积分，再计算经过积分计算得到的积分值与待测电路的频率ω的乘积，将计算得到的乘积值作为当前电压的第二分量。
当前电压u(t)的第二分量表示如下：
其中，Uβ(s)为当前电压u(t)的以参数为复数s表示的第二分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换算子，U(s)为当前电压u(t)对应的以参数为复数s表示的当前电压。
在s＝jω附近，其中，j为移相算子，有
Uβ(s)＝s*Uα(s) (3)
即Uβ(s)比Uα(s)滞后90°。即可以通过上述过程，得到两个幅值相同、频率相等但相位相差90°的两个输出量Uα(s)和Uβ(s)，实现了移相90°的作用。
计算当前电流的第一分量和第二分量的过程与上述计算当前电压的第一分量和第二分量的过程相同，本发明实施例在此不对其进行赘述，具体可以参考上述计算当前电压的第一分量和第二分量的过程。
当前电流i(t)的第一分量表示如下：
当前电流i(t)的第二分量表示如下：
其中，Iα(s)为当前电流i(t)的以参数为复数s表示的第一分量，Iβ(s为当前电流I(t)的以参数为复数s表示的第二分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换算子，I(s)为当前电流i(t)对应的以参数为复数s表示的当前电流。
在本发明的一个实施例中，在计算第一差值与上一次采集到的电压的第二分量的第三差值，和，第二差值与上一次采集到的电流的第二分量的第四差值之前，还可以包括：将第一差值和/或第二差值乘以预定值之后得到调整后的第一差值和/或第二差值。
示例性的，下面以电压为例进行说明。
假设采集到的当前电压为u(t)，上一次采集到的电压为u0(t)，上一次采集到的电压的第一分量为uα0(t)，上一次采集到的电压的第二分量为uβ0(t)。
则当前电压与上一次采集到的电压的第一分量的差值为u(t)-uα0(t)。
对该差值利用调整系数k进行调整，即将u(t)-uα0(t)与预定值k进行乘积运算，调整后的差值为k(u(t)-uα0(t))。在本发明的一个实施例中，k可以大于0且不大于1。
调整后的差值与上一次采集到的电压的第二分量uβ0(t)的差值为k(u(t)-uα0(t))-uβ0(t)。
假设待测电路的频率为ω。
则k(u(t)-uα0(t))-uβ0(t)与待测电路的频率ω的乘积为ω(k(u(t)-uα0(t))-uβ0(t))。
通过拉普拉斯变换计算ω(k(u(t)-uα0(t))-uβ0(t))的积分，将计算得到的积分值作为当前电压的第一分量。
当前电压u(t)的第一分量表示如下：
其中，Uα(s)为当前电压u(t)的以参数为复数s表示的第一分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换算子，U(s)为当前电压u(t)对应的以参数为复数s表示的当前电压，k为调整系数，k大于0且不大于1。
通过拉普拉斯变换计算Uα(s)的积分，再计算经过积分计算得到的积分值与待测电路的频率ω的乘积，将计算得到的乘积值作为当前电压的第二分量。
当前电压u(t)的第二分量表示如下：
其中，Uβ(s)为当前电压u(t)的以参数为复数s表示的第二分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换算子，U(s)为当前电压u(t)对应的以参数为复数s表示的当前电压，k为调整系数。
在s＝jω附近，其中，j为移相算子，有
Uβ(s)＝s*Uα(s) (8)
即Uβ(s)比Uα(s)滞后90°。即可以通过上述过程，得到两个幅值相同、频率相等但相位相差90°的两个输出量Uα(s)和Uβ(s)，实现了移相90°的作用。
其中，第一差值经过调整系数的调整，可以使计算结果更精确。
计算当前电流的第一分量和第二分量的过程与上述计算当前电压的第一分量和第二分量的过程相同，本发明实施例在此不对其进行赘述，具体可以参考上述计算当前电压的第一分量和第二分量的过程。
当前电流i(t)的第一分量表示如下：
当前电流i(t)的第二分量表示如下：
其中，Iα(s)为当前电流i(t)的以参数为复数s表示的第一分量，Iβ(s为当前电流i(t)的以参数为复数s表示的第二分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换算子，I(s)为当前电流i(t)对应的以参数为复数s表示的当前电流，k为调整系数。
在本发明的一个实施例中，基于当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量，计算目标待测点的当前无功功率，可以包括：计算当前电压的第二分量和当前电流的第一分量的乘积与当前电压的第一分量和当前电流的第二分量的乘积的差值，将所计算得到的差值作为目标待测点的当前无功功率。
q＝Uβ(s)*Iα(s)-Uα(s)*Iβ(s) (11)
其中，q为目标待测点的当前无功功率，Uα(s)、Uβ(s)、Iα(s)和Iβ(s)分别为当前电压u(t)和当前电流i(t)各自的第一分量和第二分量。
本发明实施例的无功功率检测方法，相比于现有技术的傅氏测量法，计算量小；并且相比于现有技术的数字移相测量法，本发明实施例的电压和电流均为当前电压和当前电流，计算出的无功功率为当前的无功功率，而非平均无功功率，实时性较强；并且本发明实施例的无功功率检测方法，受谐波影响较小，使得检测出的无功功率误差较小。
与上述的方法实施例相对应，本发明实施例还提供一种无功功率检测装置。
如图2所示，图2示出了本发明实施例提供的无功功率检测装置的第一种结构示意图。其可以包括：电压采集模块201、电流采集模块202、移相模块203和计算模块204，其中，
电压采集模块201，用于针对风力发电系统中的各个子系统中的待测电路中的目标待测点，采集目标待测点的当前电压。
电流采集模块202，用于针对风力发电系统中的各个子系统中的待测电路中的目标待测点，采集目标待测点的当前电压。
移相模块203，用于确定当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量，其中，第二分量为与第一分量对应的相位相差90°的分量。
需要说明的是，在用于确定当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量时，移相模块的数量为一个；在用于确定当前电压或当前电流各自的第一分量和第二分量时，移相模块的数量为两个。
计算模块203，用于基于当前电压和当前电流各自的第一分量和第二分量，计算目标待测点的当前无功功率。
其中，风力发电系统包括风力发电子系统、风力发电控制子系统、风力发电保护子系统和电动变桨距控制子系统等。
在本发明的一个实施例中，本发明实施例的移相模块202可以包括：移相模块包括第一分量差值计算子模块、第二分量差值计算子模块、第一乘积计算子模块、第一积分计算子模块、第二积分计算子模块和第二乘积计算子模块(图中未示出)；其中，
第一分量差值计算子模块，用于计算当前电压与上一次采集到的电压的第一分量的第一差值，和/或，计算当前电流与上一次采集到的电流的第一分量的第二差值。
第二分量差值计算子模块，用于计算第一差值与上一次采集到的电压的第二分量的第三差值，和/或，计算第二差值与上一次采集到的电流的第二分量的第四差值。
第一乘积计算子模块，用于计算第三差值与待测电路的频率的第一乘积值，和/或，计算第四差值与待测电路的频率的第二乘积值。
第一积分计算子模块，用于对第一乘积值进行积分计算得到第一积分值，和/或，对第二乘积值进行积分计算得到第二积分值，第一积分值作为当前电压的第一分量，第二积分值作为当前电流的第一分量。
第二积分计算子模块，用于对第一积分值进行积分计算得到第三积分值，和/或，对第二积分值进行积分计算得到第四积分值。
第二乘积计算子模块，用于计算第三积分值与频率的第三乘积值，和/或，计算第四积分与频率的第四乘积值，第三乘积值作为当前电压对应的第二分量，第四乘积值作为当前电流对应的第二分量。
示例性的，下面以电压为例进行说明。
假设电压采集模块201采集到的当前电压为u(t)；上一次采集到的电压为u0(t)，上一次采集到的电压的第一分量为uα0(t)，上一次采集到的电压的第二分量为uβ0(t)。
第一分量差值计算子模块计算当前电压与上一次采集到的电压的第一分量的差值为u(t)-uα0(t)。
第二分量差值计算子模块计算当前电压与上一次采集到的电压的第一分量的差值与上一次采集到的电压的第二分量uβ0(t)的差值为u(t)-uα0(t)-uβ0(t)。
假设待测电路的频率为ω。
则第一乘积计算子模块计算u(t)-uα0(t)-uβ0(t)与待测电路的频率ω的乘积为ω(u(t)-uα0(t)-uβ0(t))。
第一积分计算子模块通过拉普拉斯变换计算ω(u(t)-uα0(t)-uβ0(t))的积分，将计算得到的积分值作为当前电压的第一分量。
当前电压u(t)的第一分量表示如下：
其中，Uα(s)为当前电压u(t)的以参数为复数s表示的第一分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换算子，U(s)为当前电压u(t)对应的以参数为复数s表示的当前电压。
第二积分计算子模块通过拉普拉斯变换计算Uα(s)的积分。
第二乘积计算子模块计算经过第二积分计算子模块积分计算得到的积分值与待测电路的频率ω的乘积，将计算得到的乘积值作为当前电压的第二分量。
当前电压u(t)的第二分量表示如下：
其中，Uβ(s)为当前电压u(t)的以参数为复数s表示的第二分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换算子，U(s)为当前电压u(t)对应的以参数为复数s表示的当前电压。
在s＝jω附近，其中，j为移相算子，有
Uβ(s)＝s*Uα(s) (14)
即Uβ(s)比Uα(s)滞后90°。即可以通过上述过程，得到两个幅值相同、频率相等但相位相差90°的两个输出量Uα(s)和Uβ(s)，实现了移相90°的作用。
计算当前电流的第一分量和第二分量的过程与上述计算当前电压的第一分量和第二分量的过程相同，本发明实施例在此不对其进行赘述，具体可以参考上述计算当前电压的第一分量和第二分量的过程。
当前电流i(t)的第一分量表示如下：
当前电流i(t)的第二分量表示如下：
其中，Iα(s)为当前电流i(t)的以参数为复数s表示的第一分量，Iβ(s)为当前电流i(t)的以参数为复数s表示的第二分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换算子，I(s)为当前电流i(t)对应的以参数为复数s表示的当前电流。
在本发明的一个实施例中，本发明实施例的移相模块203还可以包括：调整子模块，用于将第一差值和/或第二差值乘以预定值之后得到调整后的所述第一差值和/或第二差值，并将调整后的所述第一差值和/或第二差值输出至所述第二分量差值计算子模块。
示例性的，下面以电压为例进行说明。
假设电压采集模块201采集到的当前电压为u(t)，上一次采集到的电压为u0(t)，上一次采集到的电压的第一分量为uα0(t)，上一次采集到的电压的第二分量为uβ0(t)。
第一分量差值计算子模块计算当前电压与上一次采集到的电压的第一分量的差值为u(t)-uα0(t)。
调整子模块对差值u(t)-uα0(t)利用调整系数k进行调整，即将u(t)-uα0(t)与预定值k进行乘积运算，调整后的差值为k(u(t)-uα0(t))。在本发明的一个实施例中，k可以大于0且不大于1。
第二分量差值计算子模块计算k(u(t)-uα0(t))与上一次采集到的电压的第二分量uβ0(t)的差值为k(u(t)-uα0(t))-uβ0(t)。
假设待测电路的频率为ω。
则第一乘积计算子模块计算k(u(t)-uα0(t))-uβ0(t)与待测电路的频率ω的乘积为ω(k(u(t)-uα0(t))-uβ0(t))。
第一积分计算子模块通过拉普拉斯变换计算ω(k(u(t)-uα0(t))-uβ0(t))的积分，将计算得到的积分值作为当前电压的第一分量。
当前电压u(t)的第一分量表示如下：
其中，Uα(s)为当前电压u(t)的以参数为复数s表示的第一分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换算子，U(s)为当前电压u(t)对应的以参数为复数s表示的当前电压，k为调整系数，k大于0且不大于1。
第二积分计算子模块通过拉普拉斯变换计算Uα(s)的积分。
第二乘积计算子模块再计算经过第二积分计算子模块积分计算得到的积分值与待测电路的频率ω的乘积，将计算得到的乘积值作为当前电压的第二分量。
当前电压u(t)的第二分量表示如下：
其中，Uβ(s)为当前电压u(t)的以参数为复数s表示的第二分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换算子，U(s)为当前电压u(t)对应的以参数为复数s表示的当前电压，k为调整系数。
在s＝jω附近，其中，j为移相算子，有
Uβ(s)＝s*Uα(s) (19)
即Uβ(s)比Uα(s)滞后90°。即可以通过上述过程，得到两个幅值相同、频率相等但相位相差90°的两个输出量Uα(s)和Uβ(s)，实现了移相90°的作用。
其中，第一差值经过调整子模块的调整，可以使计算结果更精确。
计算当前电流的第一分量和第二分量的过程与上述计算当前电压的第一分量和第二分量的过程相同，本发明实施例在此不对其进行赘述，具体可以参考上述计算当前电压的第一分量和第二分量的过程。
当前电流i(t)的第一分量表示如下：
当前电流i(t)的第二分量表示如下：
其中，Iα(s)为当前电流i(t)的以参数为复数s表示的第一分量，Iβ(s)为当前电流i(t)的以参数为复数s表示的第二分量，ω为待测电路的频率，s为拉普拉斯变换的复数参数，I(s)为当前电流i(t)对应的以参数为复数s表示的当前电流，k为调整系数。
在本发明的一个实施例中，本发明实施例的计算模块203进一步可以用于：计算当前电压的第二分量和当前电流的第一分量的乘积与当前电压的第一分量和当前电流的第二分量的乘积的差值，将所计算得到的差值作为目标待测点的当前无功功率。
q＝Uβ(s)*Iα(s)-Uα(s)*Iβ(s) (22)
其中，q为目标待测点的当前无功功率，Uα(s)、Uβ(s)、Iα(s)和Iβ(s)分别为当前电压u(t)和当前电流i(t)各自的第一分量和第二分量。
本发明实施例的无功功率检测装置，相比于现有技术的傅氏测量法，计算量小；并且相比于现有技术的数字移相测量法，本发明实施例的电压和电流均为当前电压和当前电流，计算出的无功功率为当前的无功功率，而非平均无功功率，实时性较强；并且本发明实施例的无功功率检测装置，受谐波影响较小，使得检测出的无功功率误差较小。因此，本发明实施例的无功功率检测装置，能够减少无功功率检测的计算量和误差，以及提高无功功率检测的实时性。
另外，结合图1和图2的描述，图3示出了本发明实施例提供的无功功率检测装置的第二种结构示意图。其中，电压采集模块201可以为电压采集器；电流采集模块202可以为电流采集器；移相模块可以为两个，分别电压移相模块和电流移相模块。
电压移相模块包含的第一分量差值计算子模块、第二分量差值计算子模块、第一乘积计算子模块、第一积分计算子模块、第二积分计算子模块和第二乘积计算子模块分别为第一减法器、第二减法器、第一乘法器、第一积分器、第二积分器和第二乘法器。
电流移相模块包含的第一分量差值计算子模块、第二分量差值计算子模块、第一乘积计算子模块、第一积分计算子模块、第二积分计算子模块和第二乘积计算子模块分别为第三减法器、第四减法器、第三乘法器、第三积分器、第四积分器和第四乘法器。
本发明实施例的计算模块203可以包括：用于计算当前电压的第二分量和当前电流的第一分量的乘积的一个乘法器，即图3中所示的第五乘法器；用于计算当前电压的第一分量和当前电流的第二分量的乘积的另一个乘法器，即图3中所示的第六乘法器；用于计算当前电压的第二分量和当前电流的第一分量的乘积与当前电压的第一分量和当前电流的第二分量的乘积的差值的减法器，即图3中所示的第五乘法器。
电压采集器和电流采集器的输入端采集针对风力发电系统中的各个子系统中的待测电路中的目标待测点的当前电压和当前电流。
第一减法器的减数输入端和被减数输入端分别与电压采集器的输出端和第一积分器的输出端相连。
第二减法器的减数输入端和被减数输入端分别与第一减法器和第二乘法器的输出端相连。
第一乘法器的一个输入端与第二减法器的输出端相连，第一乘法器的另一个输入端接收待测电路的频率。
第一积分器的输入端和输出端分别与第一乘法器的输出端和第二积分器的输入端相连。
第二乘法器的一个输入端与第二积分器的输出端相连，第二乘法器的另一个输入端接收待测电路的频率。
第三减法器的减数输入端和被减数输入端分别与电流采集器的输出端和第三积分器的输出端相连。
第四减法器的减数输入端和被减数输入端分别与第三减法器和第四乘法器的输出端相连。
第三乘法器的一个输入端与第四减法器的输出端相连，第三乘法器的另一个输入端接收待测电路的频率。
第三积分器的输入端和输出端分别与第三乘法器的输出端和第三积分器的输入端相连。
第四乘法器的一个输入端与第四积分器的输出端相连，第四乘法器的另一个输入端接收待测电路的频率。
第五乘法器的两个输入端分别与第二乘法器和第三积分器的输出端相连。
第六乘法器的两个输入端分别与第四乘法器和第一积分器的输出端相连。
第五减法器的减数输入端和被减数输入端分别与第五乘法器和第六乘法器的输出端相连。
第五减法器的输出端输出计算得到的无功功率。
本发明实施例提供的无功功率检测装置，相比于现有技术的傅氏测量法，计算量小；并且相比于现有技术的数字移相测量法，本发明实施例的电压和电流均为当前电压和当前电流，计算出的无功功率为当前的无功功率，而非平均无功功率，实时性较强；并且本发明实施例的无功功率检测方法，受谐波影响较小，使得检测出的无功功率误差较小。
在本发明的一个实施例中，调整子模块可以为放大器。
在本发明的一个实施例中，电压移相模块还可以包括第一放大器。
在本发明的一个实施例中，电流移相模块还可以包括第二放大器。
当然，在本发明的一个实施例中，电压移相模块还可以包括第一放大器，且电流移相模块还可以包括第二放大器。如图4所示，图4示出了本发明实施例提供的无功功率检测装置的第三种结构示意图。本发明图4所示实施例在图3所示实施例的基础上，电压移相模块还包括第一放大器，电流移相模块还包括第二放大器。
在本发明的一个实施例中，上述的第一放大器和第二放大器的放大系数均可以大于0且不大于1。
本发明实施例提供的无功功率检测装置，相比于现有技术的傅氏测量法，计算量小；并且相比于现有技术的数字移相测量法，本发明实施例的电压和电流均为当前电压和当前电流，计算出的无功功率为当前的无功功率，而非平均无功功率，实时性较强；并且本发明实施例的无功功率检测方法，受谐波影响较小，使得检测出的无功功率误差较小。并且基于放大器可以进一步提高无功功率检测的准确性。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无功功率检测装置，其特征在于，所述装置包括：电压采集模块、电流采集模块、移相模块和计算模块，其中，
所述电压采集模块及所述电流采集模块，用于针对风力发电系统中的各个子系统中的待测电路中的目标待测点，分别对应采集所述目标待测点的当前电压和当前电流；
所述移相模块，用于确定所述当前电压和/或所述当前电流各自的第一分量和第二分量，其中，所述第二分量为与所述第一分量对应的相位相差90°的分量；所述移相模块在用于确定所述当前电压和所述当前电流各自的第一分量和第二分量时的数量为一个，在用于确定所述当前电压或所述当前电流各自的第一分量和第二分量时的数量为两个；
所述计算模块，用于基于所述当前电压和所述当前电流各自的第一分量和第二分量，计算所述目标待测点的当前无功功率。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述移相模块包括第一分量差值计算子模块、第二分量差值计算子模块、第一乘积计算子模块、第一积分计算子模块、第二积分计算子模块和第二乘积计算子模块；其中，
所述第一分量差值计算子模块，用于计算所述当前电压与上一次采集到的电压的第一分量的第一差值，和/或，计算所述当前电流与上一次采集到的电流的第一分量的第二差值；
所述第二分量差值计算子模块，用于计算所述第一差值与所述上一次采集到的电压的第二分量的第三差值，和/或，计算所述第二差值与所述上一次采集到的电流的第二分量的第四差值；
所述第一乘积计算子模块，用于计算所述第三差值与所述待测电路的频率的第一乘积值，和/或，计算所述第四差值与所述待测电路的频率的第二乘积值；
所述第一积分计算子模块，用于对所述第一乘积值进行积分计算得到第一积分值，和/或，对所述第二乘积值进行积分计算得到第二积分值，所述第一积分值作为所述当前电压的第一分量，所述第二积分值作为所述当前电流的第一分量；
所述第二积分计算子模块，用于对所述第一积分值进行积分计算得到第三积分值，和/或，对所述第二积分值进行积分计算得到第四积分值；
所述第二乘积计算子模块，用于计算所述第三积分值与所述频率的第三乘积值，和/或，计算所述第四积分与所述频率的第四乘积值，所述第三乘积值作为所述当前电压对应的第二分量，所述第四乘积值作为所述当前电流对应的第二分量。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述移相模块还包括调整子模块，用于将所述第一差值和/或所述第二差值乘以预定值之后得到调整后的所述第一差值和/或所述第二差值，并将调整后的所述第一差值和/或所述第二差值输出至所述第二分量差值计算子模块。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的装置，其特征在于，所述计算模块进一步用于：
计算所述当前电压的第二分量和所述当前电流的第一分量的乘积与所述当前电压的第一分量和所述当前电流的第二分量的乘积的差值，将所计算得到的差值作为所述目标待测点的当前无功功率。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电压采集模块、所述电流采集模块、所述第一分量差值计算子模块、所述第二分量差值计算子模块、所述第一乘积计算子模块、所述第一积分计算子模块、所述第二积分计算子模块、所述第二乘积计算子模块和所述调整子模块分别对应为电压采集器、电流采集器、第一减法器、第二减法器、第一乘法器、第一积分器、第二积分器、第二乘法器和放大器。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述计算模块包括：
用于计算所述当前电压的第二分量和所述当前电流的第一分量的乘积的一个乘法器；
用于计算所述当前电压的第一分量和所述当前电流的第二分量的乘积的另一个乘法器；
用于计算所述当前电压的第二分量和所述当前电流的第一分量的乘积与所述当前电压的第一分量和所述当前电流的第二分量的乘积的差值的减法器。
7.一种无功功率检测方法，其特征在于，所述方法包括：
针对风力发电系统中的各个子系统中的待测电路中的目标待测点，采集所述目标待测点的当前电压和当前电流；
确定所述当前电压和所述当前电流各自的第一分量和第二分量，其中，所述第二分量为与所述第一分量对应的相位相差90°的分量；
基于所述当前电压和所述当前电流各自的第一分量和第二分量，计算所述目标待测点的当前无功功率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述确定所述当前电压和所述当前电流各自的第一分量和第二分量，包括：
计算所述当前电压与上一次采集到的电压的第一分量的第一差值，和，所述当前电流与上一次采集到的电流的第一分量的第二差值；
计算所述第一差值与所述上一次采集到的电压的第二分量的第三差值，和，所述第二差值与所述上一次采集到的电流的第二分量的第四差值；
计算所述第三差值与所述待测电路的频率的第一乘积值，和，所述第四差值与所述待测电路的频率的第二乘积值；
对所述第一乘积值进行积分计算得到第一积分值，和，对所述第二乘积值进行积分计算得到第二积分值，所述第一积分值作为所述当前电压的第一分量，所述第二积分值作为所述当前电流的第一分量；
对所述第一积分值进行积分计算得到第三积分值，和，对所述第二积分值进行积分计算得到第四积分值；
计算所述第三积分值与所述频率的第三乘积值，和，计算所述第四积分与所述频率的第四乘积值，所述第三乘积值作为所述当前电压对应的第二分量，所述第四乘积值作为所述当前电流对应的第二分量。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述计算所述第一差值与所述上一次采集到的电压的第二分量的第三差值，和，所述第二差值与所述上一次采集到的电流的第二分量的第四差值之前，还包括：
将所述第一差值和/或第二差值乘以预定值之后得到调整后的所述第一差值和/或第二差值。
10.根据权利要求7至9任意一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述当前电压和所述当前电流各自的第一分量和第二分量，计算所述目标待测点的当前无功功率，包括：
计算所述当前电压的第二分量和所述当前电流的第一分量的乘积与所述当前电压的第一分量和所述当前电流的第二分量的乘积的差值，将所计算得到的差值作为所述目标待测点的当前无功功率。
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