[发明专利]电网系统非同步采样基波数据同步化方法

说明书

一种电网系统非同步采样基波数据同步化方法，步骤一：设定DFT算法满足的条件；步骤二：设定同步采样和非同步采样的采样条件；步骤三：采样基频的确定，包括零点的存在，零点的确定；步骤四：Hermite插值算法；步骤五：精确度的再提高。本发明原理简单，计算不复杂，实用性强。充分利用Hermite插值法特性、非同步采样特性和均值化特性，提出非同步采样数据的同步化方法。同步采样信号的同步化是DFT算法能够对信号频谱进行高进度分析的有力保证，是对电网调度最优化的重要依据。通过对采样信号的同步化，可以使得频谱更加向同步采样趋近，能尽可能地减小频谱泄露而产生的影响。

技术领域

本发明涉及电力系统运行控制与新能源消纳领域，特别涉及一种提升信息采集时非同步采样同步化方法，可提升电力系统在信息采集时进行DFT计算的精度和计算速度的能力。

背景技术

科技经济的迅速发展以及各种非线性负荷的广泛应用，使得电力系统的结构更加复杂，从而使得电网调度自动化越来越重要。电网信息采集是电网自动化的基础，而电网频率、向量又是反应电力系统运行的重要指标。能准确、及时地测量系统中的频率、向量对于电网调度控制有着重要的影响。

在电网的实际运营中，由于负荷的不确定性，以及电网系统中各种因素的影响，电网频率一直处于波动之中，所以在信息采集时，理想的同步采样是很难实现的。但是在非同步采样下，DFT算法会由于频率的变化而产生一定的频谱泄露的问题。

为了避免DFT计算时候产生频谱泄露，需要对采集的数据进行处理，使其尽可能地满足同步采样。为此，国内外许多学者提出了不少基于非同步采样下的FFT分析方法。

比如Hanning窗、Hanming窗、以及Blackman窗。以上的各种方法都可以减小频谱泄露对采样的影响，但是其或者计算量大，或者条件要求比较高，都不适合实时的信息采集应用。

发明内容

本发明的目的是要解决现有技术存在的上述问题，提出一种电网系统非同步采样基波数据同步化方法。

本发明的技术方案是：

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

3.1零点的存在