[发明专利]一种适用于电力系统高速采样计算的插值方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动化领域，涉及对电力系统电量信号(电压、电流)的高速固定采样速率下的采样插值技术。

背景技术

电力系统中电量(电压、电流)信号高速采样在容量计算、电能质量等方面应用越来越广泛。对高速采样计算中涉及到的采样频率需要根据电力系统的自有频率的变化而变换，从而达到满足要求的计算精度。目前，有两种方式来处理该问题，一种是利用硬件锁相环进行硬件锁相，在根据实际需求动态改变采样频率，从而获得正确的采样数据；但其要求专门的硬件资源，同时在锁相前需要配合专门的硬件测频回路，滤波回路保证其正确性。另一种利用软件方式实现锁相，但数字信号处理器承载了大部分计算与控制工作，针对高速计算的情况由于其计算时间过长而得不到应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种适用于电力系统高速采样计算的插值方法。

该方法采用以下方案实现：一种适用于电力系统高速采样计算的插值方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)设定固定的频率范围及频率精度，设定采样计数为SAM_CNT；硬件固定时刻的采样值为S₀到S_n，判断计算后的插值数据为D₀到D_n；令所有数据初始值为0；离线计算出程序执行中所需的插值参数表，软件在执行过程中根据在线判断结果调用离线固化的插值参数表；

(2)读取采样值数据S₀到S_n；

(3)读取当前的系统频率值F_c，当F_c＝F_s，进入步骤(6)；

(4)当系统当前频率F_L<45Hz或F_c>F_H时，进入步骤(6)；其中F_L指设定的最小频率，F_H指设定的最大频率，F_C指当前的电力系统频率；

(5)当系统当前频率F_L≤F_c≤F_H时，根据F_c的值调用离线固化的插值参数表，采用以下插值算法D₀＝S₀；D₁＝(1-α)×S₁+α×S₂；D₂＝(1-2α)×S₂+2α×S₃，依次计算出N个插值数据，进入步骤(7)；

(6)D₀＝S₀；D₁＝S₁；D₂＝S₂；……D_n＝S_n；进入步骤(7)；

(7)采样计数SAM_CNT加1；返回步骤(1)。

进一步地，所述离线计算出程序执行中所需的插值参数表，软件在执行过程中根据在线判断结果调用离线固化的插值参数表的具体过程包括以下步骤：

(31)初始设定：设定每个周波采样点数为N，设电力系统标准频率为F_s，其对应的采样周期为T_s，有T_s＝1/F_s/N；设定当前的电力系统频率为F_c，其对应的采样周期为T_c，有T_c＝1/F_c/N；采样周期与系统周期的差值为ΔT＝|T_c-T_s|；

(32)表数计算：根据线性插值公式y(n)＝(1-α)y(n-1)+αy(n+1)，其中y(n-1)为需要插值的数据前一个固定时刻采样点，y(n+1)为需要插值的数据后一个固定时刻采样点，α是一个插值计算参数，其随不同的系统频率及不同采样时刻而不同，因此需要离线设计插值参数表T；离线计算的插值参数表共计(F_H-F_L)/ΔF张；