智能型数字电能表的软件及算法优化方案

智能型数字电能表的程序（软件）可分为几大模块，如上电初始化模块、数据采集模块、数据运算处理模块、显示模块、通信模块、键处理模块、自检模块等。具体编写时可编成主程序、子程序和中断服务程序三大类程序块。按模块化处理，程序可读性好、增删容易。数字电能表程序的关键还在于数据的运算处理模块，下面对数据运算处理时常采用的一种电能的软件算法做一简单介绍。

（一）有功功率P和无功功率Q的计算方法

1.单相P、Q的算法

若以u（t）和i（t）分别代表被测周期电压和电流信号的瞬间值，被测信号的周期为T，则有功功率为

每隔微小时间间隔（相对于T而言）Ts对电压和电流信号采样（取值）一次，随即算出瞬间电压与电流之积，然后对测量时间段T内所有离散采样点上电压与电流乘积求和并取平均，便估算出积分式（8-31）所表示有功功率的近似值为

式中，uK和iK是电压u和电流i的K次采样值，N＝T/TS为电压或电流一周期T内的采样点数。

因无功功率Q与有功功率P仅在电压、电流的相位差上相差，故

因无功功率Q与有功功率P仅在电压、电流的相位差上相差，故

式中，iK＋N/4是第大与N时，iK＋N/4取为。

2.三项P、Q的计算

根据电路原理，三相有功功率为

经离散化处理有

同理有

式中，iK＋N/4是第大与N时，iK＋N/4取为。

2.三项P、Q的计算

根据电路原理，三相有功功率为

经离散化处理有(www.xing528.com)

同理有

式中（8-36）中，当时，取N。

（二）电能量的计算方法

假设累计电能的计时起点为零，时间终点为t，电能计量时间起点至时刻t经过的正弦信号周期数为M，则MT≤t≤（M＋1）T。再设第K个周期内的平均有功功率为P（K），则累计有功电能为

当式（8-38）中P（K）用kW而T用h作单位时，则式（8-38）应除以3600000，得到的有功电能Wp为

同理可得到无功功率Wq为

由于电力系统线路的电压或电流的周期随时间会发生波动，所以在精密计量时，应将式（8-38）和式（8-39）中的T换成T（k），即应随时间测量当时的交流信号周期，同时采样间隔TS也应随周期T变化而改变，即保证在每一个交流信号周期内都能均匀采样。

由于电力系统中电压和电流信号的周期和幅值在相当短的时间内几乎不变，因此，在实际应用中，常每隔n个周期采样一个周期，并计算一次P，并用该周期的长度和功率代替相继n－1个周期内相应量。

式中（8-36）中，当时，取N。

（二）电能量的计算方法

假设累计电能的计时起点为零，时间终点为t，电能计量时间起点至时刻t经过的正弦信号周期数为M，则MT≤t≤（M＋1）T。再设第K个周期内的平均有功功率为P（K），则累计有功电能为

当式（8-38）中P（K）用kW而T用h作单位时，则式（8-38）应除以3600000，得到的有功电能Wp为

同理可得到无功功率Wq为

由于电力系统线路的电压或电流的周期随时间会发生波动，所以在精密计量时，应将式（8-38）和式（8-39）中的T换成T（k），即应随时间测量当时的交流信号周期，同时采样间隔TS也应随周期T变化而改变，即保证在每一个交流信号周期内都能均匀采样。

由于电力系统中电压和电流信号的周期和幅值在相当短的时间内几乎不变，因此，在实际应用中，常每隔n个周期采样一个周期，并计算一次P，并用该周期的长度和功率代替相继n－1个周期内相应量。