一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法及測(cè)量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 頻率是電力系統(tǒng)的重要電氣參數(shù)之一，對(duì)電力系統(tǒng)頻率測(cè)量算法的研宄在理論和 實(shí)際中都有重要的意義。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，頻率是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，電力 系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，頻率是判斷系統(tǒng)故障的重要依據(jù)。
[0003] 目前，電力系統(tǒng)頻率測(cè)量算法主要是離散傅里葉變換法（DiscreteFourier Transform，DFT)，該方法對(duì)于觀測(cè)模型（假設(shè)D= 0)，在采樣率和數(shù)據(jù)窗選擇合適的情況 下，能夠正確求出模型參數(shù)，但考慮到真實(shí)測(cè)量偏離理想條件，DFT算法具有內(nèi)在的不敏感 于諧波分量的特性，對(duì)于動(dòng)態(tài)條件下緩慢變化的信號(hào)時(shí)，其精度會(huì)極大地降低。此外，當(dāng)實(shí) 際的頻率偏離額定頻率時(shí)，由于潛在數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)的約束，頻率測(cè)量也會(huì)出現(xiàn)誤差。其改進(jìn)算 法在考慮諧波和噪聲的情況下能在一定程度減小測(cè)量誤差，但存在增大計(jì)算量和時(shí)滯等缺 點(diǎn)。而在電力系統(tǒng)中，特別是故障后的暫態(tài)信號(hào)，除了含有工頻分量外，還有大量整次諧波、 非整次諧波和衰減直流分量，目前的算法在計(jì)算頻率時(shí)受這些分量的影響較大。
[0004] 例如，公布號(hào)為CN101852826A的中國(guó)專利，該專利公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)的諧波 分析方法，通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)基波頻率進(jìn)行三次逼近，每次逼近對(duì)傅里葉變換復(fù)系數(shù)進(jìn)行調(diào) 整，并對(duì)信號(hào)采樣系列中每個(gè)信號(hào)采樣周期的采樣數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最終得到三次逼近后的基 波頻率值，該值即為待求值，該方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的頻率計(jì)算，但其在逼近過(guò)程中數(shù) 據(jù)處理的計(jì)算量較大，計(jì)算過(guò)程中較為復(fù)雜，此外，該方案僅對(duì)基波頻率進(jìn)行三次逼近，其 精度無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法及測(cè)量裝置，用以解決現(xiàn)有計(jì)算 過(guò)程復(fù)雜和不能得到更為精確頻率結(jié)果的問(wèn)題。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0007] -種不受非周期噪聲影響的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，步驟如下：
[0008] 1)對(duì)待測(cè)電流信號(hào)一周期內(nèi)采樣N個(gè)點(diǎn)，并對(duì)得到的采樣信號(hào)進(jìn)行離散；
[0009] 2)由離散的采樣信號(hào)，列出待測(cè)電流信號(hào)n時(shí)刻和n-1時(shí)刻的采樣矩陣[In]和 [In-1]:
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種不受非周期噪聲影響的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，其特征在于，步驟如下： 1) 對(duì)待測(cè)電流信號(hào)一周期內(nèi)采樣N個(gè)點(diǎn)，并對(duì)得到的采樣信號(hào)進(jìn)行離散； 2) 由離散的采樣信號(hào)，列出待測(cè)電流信號(hào)n時(shí)刻和n-1時(shí)刻的采樣矩陣[I。]和[1。_1];
其中M《L《N-M，L、M為設(shè)定值； 扣設(shè)定參考頻率由和電壓表達(dá)式構(gòu)造電壓信號(hào)u(t)，并對(duì)u(t)離散得到參 考矩陣：
4)由矩陣[1。] +扣]和[1。_1] +扣]的特征根，得到n時(shí)刻和n-1對(duì)應(yīng)的相位值0濟(jì)0。_1， 并由0濟(jì)0n-1求出計(jì)算頻率fi+#，該fi+算為待測(cè)的頻率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，其特征在于，所述頻率測(cè)量方法還 包括；步驟5):計(jì)算f\+?與f^^^的差值；步驟6);判斷差值是否在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，若是， 則該即為待測(cè)頻率實(shí)際值；若否，則將得到的計(jì)算頻率作為新的參考頻率，重復(fù)步 驟3)、4)、5)，直到計(jì)算頻率與參考頻率的差值在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)為止。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，其特征在于，步驟4包括W下過(guò) 程對(duì)采樣矩陣[I。]和[1。_1]進(jìn)行奇異值分解。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，其特征在于，步驟4包括W下過(guò)程： 將矩陣[1。] +閒和+閒進(jìn)行QR分解；[1。] +閒二陽(yáng)。][AJ[R'n]，+閒二陽(yáng)。_1] [A"_1][R'"_1]，其中[A。]和[Aw]為前兩個(gè)對(duì)角元素不為0,其余對(duì)角元素均為0的對(duì)角 陣。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，其特征在于，所述的誤差范圍為：小 于 0.000001。
6. -種不受非周期噪聲影響的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量裝置，其特征在于，包括： 模塊一：對(duì)待測(cè)電流信號(hào)一周期內(nèi)采樣N個(gè)點(diǎn)，并對(duì)得到的采樣信號(hào)進(jìn)行離散； 模塊二：由離散的采樣信號(hào)，列出待測(cè)電流信號(hào)n時(shí)刻和n-1時(shí)刻的采樣矩陣[I。]和 [In-I]:
其中M《L《N-M，L、M為設(shè)定值； 模塊S;設(shè)定參考頻率，由和電壓表達(dá)式構(gòu)造電壓信號(hào)u(t)，并對(duì)u(t)離散 得到參考矩陣：
模塊四；由矩陣[1。] +閒和[1。_1] +扣]的特征根，得到n時(shí)刻和n-1對(duì)應(yīng)的相位值0。 和0。_1，并由0濟(jì)0n-i求出計(jì)算頻率f計(jì)算，該f計(jì)算為待測(cè)的頻率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量裝置，其特征在于，所述頻率測(cè)量裝置還 包括： 模塊五：用于計(jì)算與的差值； 模塊六：用于判斷差值是否在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，若是，則該即為待測(cè)頻率實(shí)際 值；若否，則將得到的計(jì)算頻率作為新的參考頻率，重復(fù)操作模塊S、模塊四和模塊五， 直到計(jì)算頻率與參考頻率的差值在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)為止。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量裝置，其特征在于，模塊四包括對(duì)采樣 矩陣[I。]和[1。_1]進(jìn)行奇異值分解。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量裝置，其特征在于，模塊四包括將矩陣 [IJ+扣]和[In-J+扣]進(jìn)行QR分解：[IJ+扣]=陽(yáng)n][AJ[R'J，[In-1]+扣]=陽(yáng)n-i] [An-I] [R'"_1]，其中[A。]和[A"_1]為前兩個(gè)對(duì)角元素不為0,其余對(duì)角元素均為0的對(duì)角陣。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法及測(cè)量裝置，首先對(duì)待測(cè)電流信號(hào)采樣，并對(duì)得到的采樣信號(hào)進(jìn)行離散；其次由離散的采樣信號(hào)，列出待測(cè)電流信號(hào)n時(shí)刻和n-1時(shí)刻的采樣矩陣[In]和[In-1]，設(shè)定參考頻率f參考，由f參考構(gòu)造參考電壓信號(hào)u(t)，并對(duì)u(t)離散得到參考矩陣，最后由矩陣[In]+[U]和[In-1]+[U]的特征根，得到n時(shí)刻和n-1對(duì)應(yīng)的相位值，求出計(jì)算頻率f計(jì)算，本發(fā)明利用參考信號(hào)和待測(cè)信號(hào)構(gòu)造的采樣矩陣，通過(guò)對(duì)矩陣進(jìn)行QR分解和相似變換，由相關(guān)矩陣的特征根得到待測(cè)信號(hào)的相位，通過(guò)前后采樣時(shí)刻的相位差計(jì)算出待測(cè)信號(hào)的頻率，本方案較現(xiàn)有技術(shù)，簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程，使計(jì)算量大為減小，并且在工頻數(shù)據(jù)窗內(nèi)即可快速的、準(zhǔn)確的計(jì)算出正弦信號(hào)的頻率。
【IPC分類】G01R23-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104849545
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510216704
【發(fā)明人】王莉, 倪傳坤, 李寶偉, 李旭, 李文正, 唐艷梅, 石欣, 郝惠貞, 孟利平
【申請(qǐng)人】許繼集團(tuán)有限公司, 許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月30日