[发明专利]一种同步测量装置实验室校准仪及其同步相量测量方法

权利要求书

1.一种同步测量装置实验室校准仪的同步相量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：利用误差传递理论分析硬件误差对相量量测量的影响，在此基础上确定硬件型号，具体包括以下步骤：

步骤101、对误差传递函数进行化简并求解，得到硬件误差与相量量测量之间的关系，进而分析出硬件误差对相量量测量的影响；

步骤102、选取硬件误差对相量量测影响小的硬件作为同步测量装置校准仪的组成部分；

步骤2：对校准仪进行稳态测试，在稳态测试时，首先对传统的能量重心法和DFT算法进行改进，利用改进的能量重心法求解电力信号频率，当求解出电力信号频率后，采用多项式拟合来求解频率变化率，在此基础上再利用改进的DFT算法求解信号的幅值和相角；

步骤3：对校准仪进行动态测试，在动态测试时，首先构建非线性拟合模型，通过对频率进行多项式拟合，再利用高斯牛顿法对拟合模型进行迭代求解，得出信号的幅值、相角和频率的量测量。

2.根据权利要求1所述的一种同步测量装置实验室校准仪的同步相量测量方法，其特征在于，所述步骤101中，硬件误差与相量量测量之间的关系包括同步授时偏差与相角之间的关系，以及采样误差与幅值和相角之间的关系；

其中，同步授时偏差与相角之间的关系为：

δθ＝2πfδt

采样误差与幅值和相角之间的关系为：

式中，δs为采样误差，δA为幅值误差，δθ为相角误差，A为信号幅值，f为信号频率，δt为同步授时偏差。

3.根据权利要求1所述的一种同步测量装置实验室校准仪的同步相量测量方法，其特征在于，所述对传统的能量重心法进行改进是在传统的能量重心法的基础上，利用补零法增加真实频率附近有效谱线的个数，所述补零法即在FFT分析时，在有效数据后增加无效的0，其中，传统的能量重心法校正公式为：

式中，f_s为采样频率，N为谱点数，m为主瓣内峰值的谱线号，Y_i是功率谱的第i条谱线值，x₀是需要校正的频率值。

4.根据权利要求1所述的一种同步测量装置实验室校准仪的同步相量测量方法，其特征在于，所述步骤2中采用多项式拟合来求解频率变化率，计算方法如下所述：

a)采用2阶多项式对计算得到的频率进行拟合，即f＝a₀+a₁t+a₂t²；

b)利用最小二乘法求解参数[a₀,a₁,a₂]，计算公式如下：

A_f＝(T^TT)^-1(T^TF)

c)对频率进行求导，得到频率变化率Δf＝a₁+2a₂t。

5.根据权利要求1所述的一种同步测量装置实验室校准仪的同步相量测量方法，其特征在于，所述改进的DFT算法的计算公式为：

式中，x(kΔt)为采样值，h(kΔt)为窗系数，f_c是由改进的能量重心法计算所得频率；为计算所得向量，N为谱点数，k为数据下标，Δt为数据采集间隔。

6.根据权利要求1所述的一种同步测量装置实验室校准仪的同步相量测量方法，其特征在于，所述稳态测试包括额定频率幅值扫描测试、频率偏移影响测试、谐波测试和带外测试。

7.根据权利要求1所述的一种同步测量装置实验室校准仪的同步相量测量方法，其特征在于，所述动态测试包括幅值调制测试、相角调制测试、幅值相角同时调制测试和频率斜坡测试。