[发明专利]电网系统非同步采样基波数据同步化方法

权利要求书

1.一种电网系统非同步采样基波数据同步化方法，其特征是：

步骤一：设定DFT算法满足的条件

设被测信号的基波周期为T₀，根据IEEE定义，电力系统运作正常时，发电随负荷的变化而调整，工频为50HZ且保持稳定，频率偏差一般为±0.2HZ，当小系统时可以允许达到±0.5HZ，为了让二者都必须满足条件，取二者交集，即频率偏差不得超过0.2HZ；由奈奎斯特采样定理可知，采样频率f_s必须满足f_s＞2f_max，其中f_max为基波信号中可能的最高频率；若要整周期采样，假设采样点为N，则为了保证可以使用于DFT算法，N必须满足N＝2^x，x的取值为整数；

步骤二：设定同步采样和非同步采样的采样条件

当被测信号为理想整周期同步采样信号时，则采样周期为T_c0＝T₀/N，采样频率为f_c0＝1/T_c0；

为了防止采样频谱发生泄漏则要求采样基频f_s尽可能接近同步采样频率f_c0；即有：

|f_s-f_c0|＜e≤f_f， 公式0

其中f_f表示两采样点之间的阀值；等确定该基频的采样周期f_s后，以该频率对后边的采样数据采样则可得到相对精确的数据；

步骤三：采样基频的确定

步骤3.1零点的存在

采样基频的确定的必要条件是确定非同步采样的信号的周期和基于满足阀值的每两点的采样频率；

中空心点x₁…x_m，表示选取的实际系统采样点，通过这m个非同步采样点来够造出k个整周期的同步采样点，使其第一步在精度上更加接近于同步采样；

步骤3.2零点的确定

采用Hermite插值法寻找过0点；

步骤四：Hermite插值算法

已知两点之间的三次Hermite插值公式如下：

对照上式可以得知，上面公式应该变为：

其中t_n、t_n+1、f′(t_n)、f′(t_n+1)都是由非同步信息得到的已知点，现在主要的问题在于求解f′(t_n)、f′(t_n+1)；利用插值前后非同步点采样差商运算可以近似求得：

同理推出在该点处三次Hermite插值的截断误差为：

同理，t_n＜ε＜t_n+1，式中：因为t_n＜ε＜t_n+1，实际上t_n、t_n+1大小难以区分，这里假设t_n＜t_n+1，所以可以利用f(t_n)与f(t_n+1)之间的较大者来确定其截断误差：则公1可以表示为：

步骤五：精确度的再提高

步骤5.1通过Hermite插值法确定出一个周期的点数，记为k；

步骤5.2因为第一个点和最后一个点是通过Hermite插值法集合首末相位角度和幅值确定的，所以不对首尾点进行处理，但是根据公式2确定出首末的时间，分别记为t₁、t_k。

步骤5.3由于中间的k-2个点且每二个点之间的采样频率都满足公式(0)，为了使得这组点更加接近同步采样点，采用在满足公式6的条件下均分时间差，即以实际采样点x₁、x₂为截取的m个采样点的前2个，来确定理想过0点理想采样点x′₀，设x₁、x₂对应的采样时刻分别为t₁、t₂，设x′₀对应的时刻为t′₀，则x′₀与x₂之间的相对位置为Δt则有

Δt＝x₁·T_s/[x₁-x₂] 公式6

首尾各二点处的时间差不变，把时间差均分到了k-4个点上，均分公式为：

这样k组点里的k-4个点时间在原来采集点时间的基础上变化了Δt_j；然后以此为基波的采样频率进行采样。

2.根据权利要求1所述的电网系统非同步采样基波数据同步化方法，其特征是：

步骤3.1具体过程是：选取x₁、x₂两点来确定一个过0点，由采集的信号点可知f(x₁)＜0，f(x₂)＞0，由0点定理可知在x₁、x₂之间必存在一个过0点。