[发明专利]电力系统同步波形与广谱相量测量方法及装置

说明书

本发明提供一种电力系统同步波形与广谱相量测量方法及装置，该方法包括：在对波形数据打同步时标后，按定间隔上传、事件触发上传或者召唤上传中任意一种模式对同步波形进行上传；同时，根据信号的若干采样值，计算信号的频谱信号；对所述频谱信号取模值后，在所有信号点中搜索极值点；采用插值算法初步计算极值点对应的间谐波或谐波频率；然后将计算得到的间谐波/谐波频率代入到信号模型中，采用基于sinc函数的插值算法准确计算基波、各间谐波或谐波相量值和频率值。该方法由于频谱确定和极值求取过程计算简便，可显著减少计算的时间开销，从而提高电网运行分析的实时性。同时，经测试该方法比传统方法准确度更高。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种电力系统同步波形与广谱相量测量方法及装置。

背景技术

同步波形和广谱相量测量是解决电力系统电力设备缺陷辨识、源荷动态特性分析、孤岛频率和电压快速稳定控制、电压动态特性优化等问题的必要手段。在电力系统中装配同步波形和广谱相量测量装置已势在必行。

目前的录波仪、故障录波装置或电能质量监测装置在采集波形时，不对采样点进行同步授时。即使部分装置进行了授时，也不具备广谱相量测量功能。目前常用的相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)基于离散傅里叶变换(Discrete Fouriertransform,DFT)，仅能实现基波相量的测量，即相量对应的信号分量频率为50Hz,不能实现间谐波和谐波相量的测量。虽然目前提出了基于PMU相量测量值和电压电流采样值的间谐波相量测量方法，但这些方法的间谐波相量测量过程复杂，且准确度仍然不高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电力系统同步波形与广谱相量测量方法及装置。

本发明提供一种电力系统同步波形与广谱相量测量方法，包括：在对波形数据打同步时标后，按定间隔上传、事件触发上传或者召唤上传中任意一种模式对同步波形进行上传；根据信号的若干采样值，计算信号的频谱信号；对所述频谱信号取模值后，在所有信号点中搜索极值点；采用插值算法计算极值点对应的间谐波或谐波频率；将计算得到的间谐波或谐波频率代入到信号模型中，采用基于sinc函数的插值算法计算基波、各间谐波或谐波相量值和频率值。

根据本发明的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，所述计算信号的频谱信号，包括：根据加窗DFT，计算得到信号的频谱信号。

根据本发明的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，所述根据加窗DFT，计算得到信号的频谱信，包括：

根据下式计算得到：

其中，S(k)代表每一相的频谱分析结果；k用于表示谱线编号，对应的频率为f_k＝k/N*f_s，f_s为信号采样频率，s(n)为电网电流信号；Hann(n)为窗函数表达。

根据本发明的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，所述采用插值算法计算极值点对应的间谐波或谐波频率，包括根据下式确定间谐波或谐波频率估计值：

其中，

其中，S(M)、S(M-1)和S(M+1)分别为极值点以及前后的频谱值，f_s为信号采样频率，为采用插值算法确定的间谐波或谐波的估计频率。

根据本发明的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，采用基于sinc函数的插值算法准确计算基波、各间谐波或谐波相量值和频率值，包括：

将采用插值算法确定的间谐波或谐波的估计频率代信号模型f_ih中，并进行基于sinc插值函数的DFT计算：