[发明专利]一种电力系统相量频率测量方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，更准确地说是涉及一种电力系统相量频率测量方法。

背景技术

电力系统相量的频率是一个重要的观测量，电力系统安全自动装置要实时测量其值，并根据其值的变化作出相应的控制措施。电力系统安全自动装置常用的频率测量方法是硬件过零检测法和根据离散傅立叶变换计算出相位进而再计算出频率的方法。上述两种方法都存在一定缺点。硬件过零检测法的精度容易受到电源基准电平轻微波动的干扰。根据离散傅立叶变换计算出相位进而再计算出频率的方法的要点是相位要计算准确，相位如果计算不准确，频率计算精度就会受影响。离散傅立叶变换计算相位需要对采样模块进行锁相处理，锁相的原理是用过去的频率值来动态调整当前的采样间隔，使得采样间隔                                                与每周波采样点数N、周期T满足关系式。电力系统安全自动装置常用的做法是多路相量在同一块A/D转换器上进行A/D采样。有些时候接入同一块A/D转换器的多路相量的频率并不一致。此时采用调整A/D转换器的采样脉冲使其进行同步采样的方案不再适用。另外，假设某一时刻锁相失败，就会持续影响到后续相位计算精度，进而影响频率计算精度。文献【1】和文献【2】分别提出了两种定间隔采样，然后再根据某种算法修正计算相位的方法。但这两种方法也存在一定缺点。文献【1】中的方法计算相位所必需的M值也持续受过去计算值的影响；文献【2】中的方法计算出来的频率的精度不是很理想。

本发明提出了一种电力系统相量频率测量方法，不会持续受过去计算值的影响，同时精度也满足工程上的实际需求。

假设基波频率为=50.00Hz,时间内采样点数为N，则两点之间的采样间隔固定为， 2T₀时间内的采样值序列可以定义为x(k),k=0,1,……,2N-1。

定义为圆周率常数；定义a为0.0061常数；定义运算exp(d)为常数2.71828183的d次方，即 ；定义运算cos(d)和sin(d)分别为对d作余弦运算和正弦运算；

定义实部；

定义虚部；

定义运算 。

文献【2】提出的频率计算方法如下：

1、    对从第l个采样值开始的前推2T₀时间内的采样值序列分别计算得到实部和虚部。

2、对应的相位由公式计算得到。

3、定义为从第(l-1)个采样值开始的前推2T₀时间内的采样值序列计算得到的相位，则角速度由公式计算得到。

4、频率f(2N,l)由角速度除以得到。

文献【1】：王茂海,孙元章.基于DFT的电力系统相量及功率测量新算法.电力系统自动化,2005,29(2):20-24

文献【2】：刘林，林涛，曹健等.基于时频原子变换的电力系统同步相量测量方法。电力系统自动化，2011，35(3):39-43。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种电力系统相量频率测量方法。该方法不受电源基准电平波动的干扰；当接入同一块A/D转换器的多路电力系统相量的频率不一致时也能适用，且不会持续受过去计算值的影响；同时精度也满足工程上的实际需求。

为了改进现有方法的不足，本发明所采用的技术方案如下：

1）对原始的定时间间隔离散化采样值序列先经过有限长冲击响应数字低通滤波器进行低通滤波，以消除原始输入信号中二次及二次以上谐波分量的干扰。

2）对从第i个采样值开始的前推2T₀时间内的采样值序列分别计算实部和虚部，由公式计算得出相位。

3）重复步骤1）、2），可依次得到,,,…。

4）假设当前采样值是第p个采样值，则其对应的相位为。由公式计算得到初次频率值。

5）对初次频率值f(2N,p)进行四舍五入处理得到round(f(2N,p))。给定一个事先人为设定的频率测量上限值和下限值(和均为整数)，若round(f(2N,p))[]，则认为计算出来的初次频率值不可信，同时将计算出来的初次频率值清零；否则根据round(f(2N,p))值查找事先人为设定的修正表得到round(f(2N,p))值所对应的v值。

修正表在[]频率范围内和整数频率一一对应，修正表是这样得到的：