一种无功功率补偿方法、电能表和计算机可读存储介质

摘要

本申请涉及无功功率补偿的技术领域，尤其是涉及一种无功功率补偿方法、电能表和计算机可读存储介质，在用户线路采用载波通信方式进行通讯的情况下，获取所述用户线路的工作状态，所述工作状态包括负载电流的大小和功率因数的大小；判断所述负载电流是否大于设定值；在所述负载电流不大于所述设定值的情况下，根据所述负载电流和所述功率因数确定补偿系数；根据所述补偿系数对所述用户线路的电能表的功率读数进行补偿，本申请的有益效果：不同的工作状态下采用不同的补偿系数，达到无功功率补偿的效果更佳，误差影响降到最低的效果。

权利要求

1.一种无功功率补偿方法，其特征在于，包括：

在用户线路采用载波通信方式进行通讯的情况下，获取所述用户线路的工作状态，其中，所述工作状态包括负载电流的大小和功率因数的大小；

判断所述负载电流是否大于设定值；

在所述负载电流不大于所述设定值的情况下，根据所述负载电流和所述功率因数确定补偿系数；

根据所述补偿系数对所述用户线路的电能表的功率读数进行补偿，其中，所述补偿系数小于1。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述负载电流大于所述设定值的情况下，不对所述用户线路的功率进行补偿。

3.根据权利要求2所述的一种无功功率补偿方法，其特征在于，所述负载电流、功率因数和补偿系数的关系为：在所述负载电流小于等于设定值且大于设定值的10％，功率因数大于0.5L时，补偿系数为0.87；

在所述负载电流小于等于设定值且大于设定值的10％，功率因数小于等于0.5L且大于

0.25L时，补偿系数为0.91；

在所述负载电流小于等于设定值且大于设定值的10％，功率因数小于等于0.25L时，补偿系数为0.94；

在所述负载电流小于等于设定值的10％时，补偿系数为0.95。

4.根据权利要求3所述的一种无功功率补偿方法，其特征在于，根据负载电流、功率因数和补偿系数的关系，设定动态无功功率补偿模型为：其中动态无功功率补偿模型的F为电网电压频率，C为安规电容的容值，U为电网电压值，K1为电表常数，K2为高频脉冲常数。

5.根据权利要求4所述的一种无功功率补偿方法，其特征在于，所述负载电流大小和功率因数大小决定最优补偿系数，所述无功计量的误差由电网电压频率F、安规电容的容值C和电网电压值U决定。

6.根据权利要求5所述的一种无功功率补偿方法，其特征在于，所述动态无功功率补偿模型在进行无功补偿时，电网电压U的标准电压值为230V，取值范围为184V至276V，所述电网电压频率F的标准频率为50Hz，取值范围为47.5Hz至52.5Hz。

7.根据权利要求1所述的一种无功功率补偿方法，其特征在于，所述设定值的取值范围为0至23A。

8.一种电能表，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1‑7中任一项所述的无功功率补偿方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行权利要求1‑7中任一所述的无功功率补偿方法。

说明书

一种无功功率补偿方法、电能表和计算机可读存储介质

技术领域

[0001] 本申请涉及无功功率补偿的技术领域，尤其是涉及一种无功功率补偿方法、电能表和计算机可读存储介质。

背景技术

[0002] 电力线载波通信是电力系统特有的通信方式，是指利用现有的电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，用电力线作为网络接入的方案，利用已有的电力配电网络进行通信，不需要重新布用于通信的线，电力网络分布较广，使通信设备接入方便。

[0003] 预付费电表采用载波通信，当电表内预付的电费使用完毕后，会自动切断用户端供电，但是由于电表的载波通信电路中安规电容的存在，安规电容会影响电路中的无功功率，从而影响无功计量的误差值，而现有的消除这部分无功功率带来的误差的无功功率补偿只能无差别的进行无功功率补偿，不能适应多种使用情况，上述问题有待解决。

发明内容

[0004] 为了使无功功率补偿的效果更佳，使误差影响降到最低，本申请提供的一种无功功率补偿方法、电能表和计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：

[0005] 第一方面，本申请提供一种无功功率补偿方法，包括：

[0006] 在用户线路采用载波通信方式进行通讯的情况下，获取所述用户线路的工作状态，其中，所述工作状态包括负载电流的大小和功率因数的大小；

[0007] 判断所述负载电流是否大于设定值；

[0008] 在所述负载电流不大于所述设定值的情况下，根据所述负载电流和所述功率因数确定补偿系数；

[0009] 根据所述补偿系数对所述用户线路的电能表的功率读数进行补偿，其中，所述补偿系数小于1。

[0010] 通过采用上述方案，实验测出在负载电流大小不同功率因数大小下的无功功率的补偿系数，补偿系数用于使无功计量的误差调节至误差值较小的情况，用于动态的进行无功补偿，负载电流大小和设定值进行大小比较，当负载大小大于设定值，无功计量的误差值较小，对载波通信带来的影响较小，因此不需要进行无功功率补偿模型的调整补偿，当负载小于Ib时，根据负载电流大小和功率因数大小决定补偿系数，不同情况采用不同的补偿系数进行动态调整，使无功计量的误差值始终保持在较小且接近于零的状态，达到了使无功功率补偿的效果更佳，使误差影响降到最低的效果。

[0011] 优选的，在所述负载电流大于所述设定值的情况下，不对所述用户线路的功率进行补偿。

[0012] 通过采用上述方案，在负载电流大于设定值的情况下，无功计量的误差值较小，对载波通信带来的影响较小，因此达到不需要进行无功功率补偿模型的调整补偿的效果。

[0013] 优选的，所述负载电流、功率因数和补偿系数的关系为：

[0014] 在所述负载电流小于等于设定值且大于设定值的10%，功率因数大于0.5L时，补偿系数为0.87；

[0015] 在所述负载电流小于等于设定值且大于设定值的10%，功率因数小于等于0.5L且大于0.25L时，补偿系数为0.91；

[0016] 在所述负载电流小于等于设定值且大于设定值的10%，功率因数小于等于0.25L时，补偿系数为0.94；

[0017] 在所述负载电流小于等于设定值的10%时，补偿系数为0.95。

[0018] 通过采用上述方案，负载电流和功率因数用于配合决定采用的补偿系数，当负载电流小于等于设定值且大于设定值的10%时，需要参考功率因数从而决定补偿系数，当功率因数大于0.5L时，补偿系数为0.87达到无功功率补偿最佳的效果，当功率因数小于等于0.5L且大于0.25L时，补偿系数为0.91达到无功功率补偿最佳的效果，当功率因数小于等于
0.25L时，补偿系数为0.94达到无功功率补偿最佳的效果，当负载电流小于等于设定值的
10%时，补偿系数为0.95达到无功功率补偿最佳的效果，从而达到使误差影响降到最低的效果。

[0019] 优选的，根据负载电流、功率因数和补偿系数的关系，设定动态无功功率补偿模型为：

[0020] ；

[0021] 其中动态无功功率补偿模型的F为电网电压频率，C为安规电容的容值，U为电网电压值，K1为电表常数，K2为高频脉冲常数。

[0022] 通过采用上述方案，动态无功功率补偿模型用于进行载波通信中动态的无功功率补偿，电网电压频率F、安规电容的容值C、电网电压值U通过外界的测量设备测得，电能表常数K1和高频脉冲常数K2是电网设备的固定数值，对电路设置动态无功功率补偿模型达到动态降低多种电路情况的误差值的效果。

[0023] 优选的，所述负载大小和功率因数大小决定最优补偿系数，所述无功计量的误差由电网电压频率F、安规电容的容值C和电网电压值U决定。

[0024] 通过采用上述方案，在电网电压频率F、安规电容的容值C和电网电压值U越大时，对误差值影响越大，根据动态无功功率补偿模型对电能表的功率读书进行补偿，电网电压频率F、安规电容的容值C和电网电压值U越大，对电网中的无功计量的误差补偿越高，达到补偿误差值的效果。

[0025] 优选的，所述动态无功功率补偿模型在进行无功补偿时，电网电压U的压标准电压值为230V，取值范围为184V至276V，所述电网电压频率F的标准频率为50Hz，取值范围为47.5Hz至52.5Hz。

[0026] 通过采用上述方案，电网电压U的取值和电网电压频率F的取值影响无功计量的误差值，取值过大使误差值变大，设置取值范围能达到更合理的进行无功补偿的效果。

[0027] 优选的，所述设定值的取值范围为0至23A。

[0028] 通过采用上述方案，根据实际电路情况设定设定值的取值范围为0至23A，达到为电网电路设置额定值的效果。

[0029] 第二方面，本申请提供一种电能表，包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行上述中任一项所述的无功功率补偿方法。

[0030] 通过采用上述方案，电能表用于自动通断供电，且通过载波通信的方式和外界的装置进行通讯，电能表的载波通信存在误差，需要进行无功功率的补偿，电能表执行无功功率补偿方法，达到了进行载波通信的无功功率补偿的效果。

[0031] 第三方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机程序被设置为运行时执行上述中任一所述的无功功率补偿方法。

[0032] 通过采用上述方案，计算机可读存储介质用于存储无功功率补偿方法的执行程序，达到为电能表进行无功补偿的效果。

[0033] 综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

[0034] 本申请通过不同的负载大小和不同的功率因素得出最优补偿系数，将测得的不同情况下的补偿系数，运用在与其相对应的负载大小和功率因素大小条件下的无功功率补偿，建立得到的在载波通信方式下的动态无功功率补偿模型，根据补偿系数的不同，进行动态的调节补偿无功计量的误差，使误差值始终保持在相对较小的范围，补偿系数没有明显的比例关系，当负载电流大于设定值时，无功计量的误差值小，对电路载波通信带来的影响小，此时不需要对无功功率补偿模型进行调整，当负载电流小于的设定值时，需要考虑功率因数的影响，在不同的负载大小和功率因数情况下采用不同的补偿系数对载波通信进行补偿，补偿系数均小于1，达到了使无功功率补偿的效果更佳，使误差影响降到最低的效果。

附图说明

[0035] 图1为本申请实施例一种无功功率补偿方法的流程示意图。

具体实施方式

[0036] 以下结合附图1对本申请作进一步详细说明。

[0037] 本申请提供一种无功功率补偿方法，包括：

[0038] 在用户线路采用载波通信方式进行通讯的情况下，获取用户线路的工作状态，其中，工作状态包括负载电流的大小和功率因数的大小；

[0039] 判断负载电流是否大于设定值；

[0040] 在负载电流不大于设定值的情况下，根据负载电流和功率因数确定补偿系数；

[0041] 根据补偿系数对用户线路的电能表的功率读数进行补偿，其中，补偿系数小于1。

[0042] 具体地，用户线路采用载波通信的方式进行通讯，由于线路中存在外界的安规电容，安规电容会影响线路中的无功功率，为载波通信带来误差影响。

[0043] 为减小影响采用无功功率补偿的方法对线路中的无功功率补偿，而在负载电流的大小和功率因数的大小不相同的情况下，需要采用不同的补偿系数对线路的无功功率进行补偿，使得无功功率补偿的效果更佳，使误差影响降到最低，负载电流的大小和功率因数的大小通过外界的测量装置测量得出，设定一个设定值，作为其中一种实施方式，设定值为电能表的额定电流，通过负载电流和设定值进行比对，在负载电流不大于设定值的情况下，根据负载电流和功率因数确定补偿系数的取值，不同情况采用不同的补偿系数进行动态的补偿，而补偿系数的数值始终小于1，使无功计量的误差值始终保持在较小且接近于零的状态，达到了使无功功率补偿的效果更佳，使误差影响降到最低的效果。

[0044] 在负载电流大于所述设定值的情况下，不对用户线路的功率进行补偿。

[0045] 具体地，当负载电流大于设定值时，无功计量的误差值小，对电路载波通信带来的影响小，此时不需要对无功功率补偿模型进行调整。

[0046] 负载电流、功率因数和补偿系数的关系为：

[0047] 在负载电流小于等于设定值且大于设定值的10%，功率因数大于0.5L时，补偿系数为0.87；

[0048] 在负载电流小于等于设定值且大于设定值的10%，功率因数小于等于0.5L且大于0.25L时，补偿系数为0.91；

[0049] 在负载电流小于等于设定值且大于设定值的10%，功率因数小于等于0.25L时，补偿系数为0.94；

[0050] 在负载电流小于等于设定值的10%时，补偿系数为0.95。

[0051] 具体地，当负载电流不大于设定值时，负载电流和功率因数配合选择决定最优的补偿系数的值，在负载电流小于等于设定值且负载电流大于设定值的10%时，补偿系数的选择需要参考功率因数而决定，当功率因数大于0.5L时，补偿系数选择0.87进行无功补偿的效果最佳，当功率因数小于等于0.5L且大于0.25L时，补偿系数选择0.91进行无功补偿的效果最佳，当功率因数小于等于0.25L时，补偿系数选择0.94进行无功补偿的效果最佳，当负载电流小于等于设定值的10%时，补偿系数选择0.95进行无功补偿的效果最佳，从而达到使误差影响降到最低的效果。

[0052] 作为其中一种实施方式，负载点Ib0.5L属于负载电流小于等于设定值且大于设定值的10%的情况，功率因数属于小于等于0.5L且大于0.25L，所以动态无功功率补偿模型采用的补偿系数为0.91，负载点Ib0.5L在补偿系数为0.91的情况下，无功计量的误差值会比较低，达到使无功功率补偿的效果更佳，使误差影响降到最低的效果。

[0053] 作为另外一种实施方式，负载点10%Ib1.0L、10%Ib0.5L和10%Ib0.25L的负载大小均为10%Ib，负载点的工作状态均处于负载大小小于等于10%Ib的情况，故不参考功率因数的影响，补偿系数均采用0.95进行无功补偿，此时的补偿效果较佳，使误差影响降到最低的效果。

[0054] 对负载电流小于等于设定值的10%的情况进行细分，作为其中一种实施方式，增加功率因数为参考因素。

[0055] 作为另外一种实施方式，将负载电流小于等于设定值的10%分为负载电流小于等于设定值的10%且大于设定值的5%，和负载电流小于等于5%。

[0056] 根据负载电流、功率因数和补偿系数的关系，设定动态无功功率补偿模型为：

[0057] ；

[0058] 其中动态无功功率补偿模型的F为电网电压频率，C为安规电容的容值，U为电网电压值，K1为电表常数，K2为高频脉冲常数。

[0059] 所述负载大小和功率因数大小决定最优补偿系数，所述无功计量的误差由电网电压频率F、安规电容的容值C和电网电压值U决定。

[0060] 具体地，动态无功功率补偿模型用于进行载波通信中动态的无功功率补偿，电网电压频率F、安规电容的容值C、电网电压值U通过外界的测量设备测得，电能表常数K1和高频脉冲常数K2是电网设备的固定数值，对电路设置动态无功功率补偿模型达到动态降低多种电路情况的误差值的效果。

[0061] 动态无功功率补偿模型用于动态的对载波通信的无功功率进行补偿，动态无功功率补偿模型根据无功能量的影响量的计算公式 和当前使用计量芯片的无功偏执校正寄存器的计算公式 得到，上述计算公式
中，计量芯片的无功偏执校正寄存器的计算公式中的Qc为标准表的无功功率，Err是当前无功误差值，K1是电表常数，K2是高频脉冲常数，电网电压频率F是、安规电容的溶质C和电网电压值U是通过实验测试测得对无功计量的误差存在影响，而额定电流的大小对误差的大小很小，负载电流的大小会对误差的明显程度有影响，负载电流越小误差越明显。

[0062] 作为其中一种实施方式，在额定电压值为230V，频率为50Hz，额定电流Ib为5A，最大电流为80A时，对Imax1.0、Imax0.5L、Imax0.25L、Ib1.0、Ib0.5L、Ib0.25L、10%Ib1.0、10%Ib0.5L、10%Ib0.25L、5%Ib1.0等十个负载点测得的电路不带载波的误差值分别为+0.0385%、+0.1037%、+0.1346%、+0.0493%、+0.0994%、+0.1325%、+0.0224%、+0.1119%、+
0.2553%、+0.0572%，而带载波的误差值分别测得为+0.0492%、+0.1123%、+0.1360%、‑
0.2286%、‑0.4569%、‑0.9772%、‑2.9714%、‑5.8676%、‑11.7724%、‑5.9784%，可以得出载波电路对误差值的影响很大，且负载电流越小越明显。

[0063] 载波通信的电路上存在误差主要原因是载波通信电路上存在安规电容，电容有滤波的作用，会影响信号载波的质量，相当于在现有的电网电路中增加或减少无功能量，使得计量芯片采集到的无功能量信号变多或者减少了，从而影响无功计量的误差。

[0064] 作为其中一种实施方式，安规电容的溶质C通常采用固定的数值0.22μF进行实验，改变电网电压频率F和电网电压值U的其中一个，观察改变的数值对无功计量的误差的变化。

[0065] 当电网电压频率固定为50Hz时，实验改变电网电压对多个不同负载大小的负载点进行误差的计算测量，当负载点为Imax1.0、Imax0.5L、Imax0.25L、Ib1.0、Ib0.5L、Ib0.25L、10%Ib1.0、10%Ib0.5L、10%Ib0.25L、5%Ib1.0时，上述十个负载点的电压为184V时的误差值分别为+0.0449%、+0.1027%、+0.1488%、‑0.1778%、‑0.3543%、‑0.7560%、‑2.3578%、‑
4.6968%、‑9.4555%、‑4.8321%。

[0066] 上述十个负载点的电压为230V时的误差值分别为+0.0492%、+0.1123%、+0.1360%、‑0.2286%、‑0.4569%、‑0.9772%、‑2.9714%、‑5.8676%、‑11.7724%、‑5.9784%。

[0067] 上述十个负载点的电压为276V时的误差值分别为+0.0599%、+0.0973%、+0.1258%、‑0.2832%、‑0.5765%、‑1.2501%、‑3.5173%、‑7.0741%、‑14.2551%、‑7.2114%，测得电网电压越高时，对无功计量的误差的影响越大，在负载越小的情况下越明显。

[0068] 当电网电压值U固定为230V时，实验对多个不同负载大小的负载点进行误差的计算测量，当负载点为Imax1.0、Imax0.5L、Imax0.25L、Ib1.0、Ib0.5L、Ib0.25L、10%Ib1.0、10%Ib0.5L、10%Ib0.25L、5%Ib1.0时，上述十个负载点的频率为47.5Hz时的误差值分别为+0.0299%、+0.1969%、+0.2813%、‑0.2335%、‑0.3398%、‑0.6705%、‑2.8050%、‑5.4941%、‑
10.9837%、‑5.5985%。

[0069] 上述十个负载点的频率为50Hz时的误差值分别为+0.0492%、+0.1123%、+0.1360%、‑0.2286%、‑0.4569%、‑0.9772%、‑2.9714%、‑5.8676%、‑11.7724%、‑5.9784%。

[0070] 上述十个负载点的频率为52.5Hz时的误差值分别为+0.0631%、‑0.0256%、‑0.1484%、‑0.2421%、‑0.6328%、‑1.3556%、‑3.0858%、‑6.3408%、‑12.7398%、‑6.2882%，测得的电网电压频率越高时，对无功计量的误差的影响越大，而负载越小的情况下越明显。

[0071] 动态无功功率补偿模型在进行无功补偿时，电网电压U的压标准电压值为230V，取值范围为184V至276V，电网电压频率F的标准频率为50Hz，取值范围为47.5Hz至52.5Hz。

[0072] 具体地，电网电压U的电压值取值设置有取值范围，当电网电压值过大时会使无功计量的误差值增大，不利于载波通信的工作进行，电网电压频率的取值同理。

[0073] 在额定电压值为230V，频率为50Hz，额定电流Ib为5A，最大电流为80A时的带载波电路上进行无差别的无功补偿，对Imax1.0、Imax0.5L、Imax0.25L、Ib1.0、Ib0.5L、Ib0.25L、10%Ib1.0、10%Ib0.5L、10%Ib0.25L、5%Ib1.0十个负载点进行补偿，补偿后的误差值分别为+
0.0508%、+0.1176%、+0.1398%、+0.0693%、+0.1069%、+0.1911%、+0.1133%、+0.2579%、+
0.4684%、+0.3215%，从补偿结果看得，在功率因数较小的时候，补偿效果不佳，补偿的功率过多，在负载越小的时候结果越明显。

[0074] 而同样条件下的待载波电路经过补偿系数进行动态补偿的误差值分别为+0.0512%、+0.1164%、+0.1386%、+0.0288%、+0.0401%、+0.0372%、+0.0722%、+0.0681%、+
0.0823%、+0.0659%，使无功功率补偿的效果更佳，使误差影响降到最低。

[0075] 本申请提供一种电能表，包括存储器和处理器，存储器存储计算机程序，处理器被设置为运行计算机程序以执行上述中任一项无功功率补偿方法。

[0076] 具体地，存储器用于存储动态无功功率补偿模型及其运行程序以及运行程序相对应的数据，处理器是电能表的控制中心，通过运行存储器中的程序和读取存储器中的数据对电路进行监控和控制，并且对电路进行无功功率的补偿。

[0077] 本申请提供一种计算机可读存储介质，计算机程序被设置为运行时执行上述中任一无功功率补偿方法。

[0078] 具体地，计算机可读存储介质存储动态进行无功功率补偿时的负载电流、功率因数和补偿系数的关系，且存储补偿得出的误差值数据，存储的数据用于电能表的动态无功功率补偿模型进行无功补偿。

[0079] 以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。