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功率因数监控方法及装置的制作方法
专利名称：功率因数监控方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种实时在线检测电网的有功功率、无功功率、功率因数，准确控制补偿电容器(组)投入或切除的功率因数监控方法以及使用该方法的监控装置。
方法首先是对同一相的电压(Vi)、电流(Ii)进行连续检测，检测到的模拟信号( )进行模数转换，形成数字信号(IL，VL)，运用“十二点傅氏算法”根据数字信号VL和IL计算出被监控电网的无功功率、有功功率和功率因数。
十二点傅氏算法简单介绍如下如图八所示。
首先对A/D转换后的信号(VL、IL)定时采样12次，定时采样周期△T＝ 5/3 =，，而在一个周期T内采集V和I信号各12点即V0……V11、I0……I11，显然采样频率fc＝50×12＝600Hz。
由于VL和IL信号经过电压、电流检测电路(I)(V)的低通滤波环节，6次以上谐波分量已基本被滤掉，故VL和IL信号中最高次谐波分量为6次(300Hz)。故fc＝600Hz＝2fmax(fmax为最高谐波分量频率)，满足采样定理fc≥2fmax，故“十二点傅氏算法”完全可以无畸变地拟合原来的信号V和I。
A·G·Phadke等推出的正序电量的基频分量的实、虚部以离散化形式表达如下
即有Ix=16[(i0-i6)+32(i1-i5-i7+i11)+12(i2]]>-i4-i8+i10)]]]>IR=16[(i3-i9)+32(i2+i4-i8-i10)+12(i1]]>+i5-i7-i11)]]]>Vx=16[(V0-V6)+32(V1-V5-V7+V11)+12(V2]]>
-V4-V8+V10)]]]>VR=16[(V3-V9)+32(V2+V4-V8-V10)+12(V1]]>+V5-V7-V11)]]]>由于
＝VR+jVx
＝IR+jIx视在功率S=
S＝(VR+jVx)(IR-jIx)＝(VRIR+VxIx)+j(VxIR-IxVR)＝P+jQ则有功功率P＝VRIR+VxIx无功功率Q＝VxIR-IxVR设V、I之间夹角为φ那么ctgφ＝ (P)/(Q) ＝X(cos2φ)/(1-cos2φ) = X2
在监控系统中设置一个可调的功率因数(cosφ)下限基准电压，该电压也经模数转换形成数字量，将采样计算出的功率因数值与设定的基准值进行比较，判断电网是过补偿，还是欠补偿，或者是正常状态，若是过补偿或欠补偿状态时，则分别进行累加计数，当累加计数达到设定次数，并且负荷电流大于设定的负荷电流最小值时，则控制补偿电容器投入或切除。累加计数的设定次数为5～15次，～，即计数5～～。设置累加计数的目的是为了避免由于功率因数在基准值附近微小波动所产生的反复投切。设定的负荷电流最小值为10～25安培，当负荷电流小于设定的最小值时，应将全部补偿电容器切除，此举是因为当负荷电流小于一定值时，投切补偿电容器已成为无意义。
使用本发明所述方法的功率因数监控装置是由模数转换器，中央处理器，数据存贮器，程序存贮器，计数/定时器，数码显示器和平行接口电路所组成，构成一个基本的微处理系统，中央处理器可采用Z80或MCS-51系列。模数转换器的三个输