[发明专利]瞬变电信号的频率和幅值自适应算法

说明书

本发明公开了一种瞬变电信号的频率和幅值自适应算法，包括以下步骤：在时域上先对采样的电信号进行三次样条插值，获得插值序列后按照采样间隔进行数据截断，构建重构样本，最后采用Prony算法估算出各重构样本的频率幅值。实验结果验证，该算法快速准确地实现了电网频率幅值的同步自适应跟踪；本发明适应在电网信号在频率和幅值同时随时间变化情况下电参数的同步检测，算法准确度高，为电网三要素精准测量和分析提供一种可靠、有效的技术支持。

技术领域

本发明涉及电力系统时变电信号分析领域，特别是涉及一种瞬变电信号的频率和幅值自适应算法。

背景技术

电力系统的频率和幅值是衡量电能质量的重要参数指标，不仅是实现电力系统稳定性控制的反馈量，同时还作为继电保护装置准确动作的基准，因此对电网频率和幅值进行精准测量与分析具有重要意义。

随着智能电网概念的提出，大规模分布式电源和非线性负载的接入，造成电网电压和电流频率幅值呈时变特性，是非稳定的时变电力信号。

从目前国内外公开发表的论文来看，关于非稳定时变信号条件下电力信号频率实时跟踪已有诸多研究成果，主要方法有：小波分析法、最小二乘法、泰勒公式法、卡尔曼滤波法等。然而上述算法均建立在幅值恒定的标准正弦信号基础上，当幅值发生较大变化时，计算精度将明显降低，无法实现在频率和幅值同步时变情况下的有效跟踪。

由分布式能源并网所产生的非稳态时变信号条件下，频率幅值同步实时跟踪的研究还处于空白阶段，急需在理论和算法等方面进行卓有成效的探索，并给出有效解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种瞬变电信号的频率和幅值自适应算法，能够快速准确地实现电网频率幅值的同步自适应跟踪。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种瞬变电信号的频率和幅值自适应算法，包括以下步骤：

S1：电力系统信号x(t)经抗混叠模拟滤波器滤波后，以采样频率为f_s、采样时长为t_s进行采样，得到N点离散电信号x(n)，其中N＝f_s*t_s，采样间隔为T_s＝1/f_s；

S2：建立三次样条插值函数对离散电信号x(n)进行插值，得到含有插值点的插值序列x'(k)，k＝1,2,┄,(M-2)(N-1)，M为相邻两个采样点之间的插值点数；

S3：将插值序列x'(k)按照采样间隔截断得到(N-1)个等间隔重构样本，记为x_i(m)，其中i＝1,2,┄,N-1，m＝1,2,┄,M；

S4：利用Prony算法估算(N-1)个重构样本序列x_i(m)的频率和幅值。

在本发明一个较佳实施例中，在步骤S2中，所述三次样条插值函数的建立步骤为：

给定区间[a,b]上的函数f和一组节点a＝x₀x₁┄x_q＝b，则函数f的三次样条插值S是满足如下条件的函数：

条件1：对于子区间[x_j,x_j+1]，(j＝0,1,2,┄,q-1)，S(x)是该子区间的三次多项式，记为S_j(x)；

条件2：S(x_j)＝f(x_j)，(j＝0,1,2,┄,q-1)；

条件3：S_j+1(x_j+1)＝S_j+1(x_j+1)，(j＝0,1,2,┄,q-2)；