[发明专利]一种电量幅值的测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电量幅值的测定方法，属于电力系统控制保护技术领域。

背景技术

随着电力系统微机保护的发展，有多种方法用于计算电量的幅值，如两点法、三点法和采样点均值法，以上几种算法是基于被采样的电流和电压量为纯正弦变换的条件，有计算量较少的特点，但当系统有非周期分量和高频分量等则计算结果会出现较大误差。为此，开始采用精度高的计算方法，如傅立叶算法，傅立叶算法的优点是精度高，滤波效果好，是一种很好的幅值计算方法，但其计算量大，不太适合要求快速计算电量幅值的场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种电量幅值的测定方法，以解决现有电量幅值在测定过程中出现的误差大或者计算量大的问题。

本发明为解决上述技术问题提供了一种电量幅值的测定方法，该测定方法包括以下步骤：

1)对电量值进行采样；

2)基于离散傅立叶原理，计算采样电量各次谐波的正弦分量和余弦分量；

3)根据所确定的正弦和余弦分量设置谐波的各采样点对应的余弦和正弦系数，根据余弦、正弦系数和采样点固定对应的原理计算各个采样点的余弦因子和正弦因子；

4)利用各个采样点的余弦因子和正弦因子计算相邻采样点正弦和余弦分量的迭代公式；

5)利用迭代公式，计算各次谐波各个采样点总的正弦和余弦分量，根据各次谐波的正弦和余弦分量计算各次谐波的幅值，从而实现对电量各次谐波幅值的测定。

所述步骤1)是通过频率跟踪的方式进行采样的，以保证采样点同步于被测电量的实际频率。

所述步骤2)中各次谐波的正弦分量和余弦分量分别为：

其中m指的是m次谐波，N为每周期电量的采样点数，x(k)为第k个采样点的电量值，X_mr为第m次谐波的余弦分量，X_mi为第m次谐波的正弦分量。

所述步骤3)中余弦因子和正弦因子的计算公式如下：

其中x(k)为第k个采样点的值，为对应的第m次谐波的k点对应的余弦和正弦系数，YC(k)为第k个采样点的余弦因子，YS(k)为第k 个采样点的正弦因子。

所述步骤4)中的迭代公式如下：

其中X_mr(k+1)为第k+1个采样点的m次谐波的余弦分量，X_mi(k+1)为第k+1个采样点的m次谐波的正弦分量。

所述步骤5)中各次谐波的幅值等于各次谐波正弦和余弦分量的均方根值，即：

其中A_m为第m次谐波的幅值，X_mr为第m次谐波的余弦分量，X_mi为第m 次谐波的正弦分量。

本发明的有益效果是：本发明首先通过频率跟踪单元对电量进行采样，以保证采样点同步于被测电量的实际频率，同时保证每周波的采样点数大于等于谐波次数的2倍；然后基于离散傅立叶原理，采用余弦、正弦系数和采样点固定对应的概念，迭代计算出各个采样点的正余弦分量，从而计算出电量各次谐波的正弦和余弦分量，根据电量各次谐波的正弦和余弦分量计算各次谐波的幅值，各次谐波的幅值等于各次谐波正弦和余弦分量的均方根值，从而测定电量的幅值。在不减小计算精度的前提下，比常规傅立叶算法减少2N-2个乘法运行，实现了对高精度需求的幅值的快速计算，适合于需要实时、高精度计算幅值的场合。

具体实施方式

本发明首先对电量值进行采样；然后计算采样电量各次谐波的正弦分量和余弦分量；再根据所确定的正弦和余弦分量设置谐波的各采样点对应的余弦和正弦系数，根据余弦、正弦系数和采样点固定对应的原理计算各个采样点的余弦因子和正弦因子；并利用各个采样点的余弦因子和正弦因子计算相邻采样点正弦和余弦分量的迭代公式；最后利用迭代公式，计算各次谐波各个采样点总的正弦和余弦分量，根据各次谐波的正弦和余弦分量计算各次谐波的幅值，从而实现对电量各次谐波幅值的测定。该方法的具体实现过程如下：

1.首先通过频率跟踪单元对电量进行采样，以保证采样点同步于被测电量的实际频率，同时保证每周波的采样点数大于等于谐波次数的2倍。

2.基于离散傅立叶原理，计算电量各次谐波的正弦和余弦分量，具体的计算公式如下：