[發明專利]一種檢測電力系統中電氣信號頻率、相位和幅值的方法

有效

• 申請號: 201210077738.9
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102621382A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 王亮;姜齊榮;洪蘆誠
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02;G01R25/00;G01R19/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

1.一種檢測電力系統中電氣信號頻率、相位和幅值的方法，其特征在于該方法包括以下各步驟：

(1)設電力系統中電氣信號基波頻率的最小值為f_r，每隔Ts秒采集一次電力系統中的電氣信號，設定兩個容量各為K的存儲空間D和Q，K為大于1.1/(Ts×f_r)的整數，存儲空間中的存儲單元分別為D(1)～D(K)和Q(1)～Q(K)，存儲單元的初始值為零；當檢測電力系統中的第h次諧波信號時，設電氣信號頻率檢測值f₁的初始值為電網額定頻率的h倍，當檢測電力系統中的基波信號時，設電氣信號頻率檢測值f₁的初始值為電網額定頻率；

(2)采集電力系統的電壓信號或電流信號，若電力系統為三相系統，則采集的電壓信號或電流信號均記為v_a、v_b、v_c，并利用克拉克變換將v_a、v_b、v_c變換為兩路信號v_α、v_β；若電力系統為單相系統，則采集的電壓信號或電流信號均記為v_in，并將v_in作為信號v_α，利用希爾伯特變換得到信號v_β；

(3)利用派克變換相角θ₁對上述步驟(2)中的兩路信號v_α、v_β進行派克變換，得到信號v_d1、v_q1；

(4)將存儲單元D(n-1)中的數據存入D(n)，其中n為K、K-1、…、3、2，并將上述步驟(3)中的v_d1存入D(1)，將Q(n-1)中的數據存入Q(n)，其中n為K、K-1、…、3、2，，并將述步驟(3)中的v_q1存入Q(1)；

(5)將h/(Ts×f₁)四舍五入后得到一個中間變量k，將中間變量k與K進行比較，若k小于或等于K，則保持k不變，并計算存儲單元D(1)～D(k)中共k個數據的平均值，得到信號v_d，計算存儲單元Q(1)～Q(k)中k個數據的平均值，得到信號v_q；若k大于K，則使k等于K，則計算存儲單元D(1)～D(k)中共k個數據的平均值，得到信號v_d，計算存儲單元Q(1)～Q(k)中k個數據的平均值，得到信號v_q；

(6)計算上述步驟(5)中v_d、v_q的平方和，并將該平方和記為中間變量x₁，計算x₁的平方根，得到電力系統中電氣信號幅值的測量值V；

(7)將電氣信號初相位測量值的余弦值與上述步驟(5)中的v_d相乘，得到中間變量x₂，將電氣信號初相位測量值的正弦值與上述步驟(5)中的v_q相乘，得到中間變量x₃，對x₂與x₃求和，得到誤差e；

(8)對上述步驟(7)中的誤差e進行積分控制，得到電力系統中電氣信號初相位的測量值

(9)設定一個誤差屏蔽時間T_b，一個誤差閾值v_th，使誤差閾值v_th等于上述步驟(6)中的x₁的0.03倍，使上述步驟(3)中的v_q1與v_d1的前一個測量值相乘，得到一個中間變量x₄，使上述步驟(3)中的v_d1與v_q1的前一個測量值相乘，得到一個中間變量x₅，相減得到中間變量x₆，將x₆與其前一個測量值相減后求絕對值，若該絕對值小于閾值v_th，則使電力系統中電氣信號的頻率測量誤差e_f等于e，若該絕對值等于或大于閾值v_th，則在此后的誤差屏蔽時間T_b時刻內使電力系統中電氣信號頻率測量的誤差e_f等于0；

(10)對上述步驟(9)中的頻率測量誤差e_f進行比例積分控制，得到電氣信號頻率的測量值f₁，f₁乘以2π后積分，得到派克變換相角θ₁，并使該派克變換相角θ₁替代上述步驟(3)中的派克變換相角θ₁；

(11)對上述步驟(8)中的與上述步驟(10)中的θ₁求和，得到電力系統中電氣信號相位的測量值；

(12)重復步驟(2)～步驟(11)，實現對電力系統中電壓信號或電流信號頻率、相位和幅值的檢測。