[發(fā)明專利]一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法及測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510216704.7
• 申請(qǐng)日: 2015-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN104849545B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王莉;倪傳坤;李寶偉;李旭;李文正;唐艷梅;石欣;郝惠貞;孟利平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 許繼集團(tuán)有限公司;許繼電氣股份有限公司;許昌許繼軟件技術(shù)有限公司;國(guó)家電網(wǎng)公司
• 主分類號(hào): G01R23/02
• 分類號(hào): G01R23/02
• 代理公司: 鄭州睿信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司41119
• 代理人: 崔旭東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

頻率是電力系統(tǒng)的重要電氣參數(shù)之一，對(duì)電力系統(tǒng)頻率測(cè)量算法的研究在理論和實(shí)際中都有重要的意義。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，頻率是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，頻率是判斷系統(tǒng)故障的重要依據(jù)。

目前，電力系統(tǒng)頻率測(cè)量算法主要是離散傅里葉變換法(Discrete Fourier Transform，DFT)，該方法對(duì)于觀測(cè)模型(假設(shè)D＝0)，在采樣率和數(shù)據(jù)窗選擇合適的情況下，能夠正確求出模型參數(shù)，但考慮到真實(shí)測(cè)量偏離理想條件，DFT算法具有內(nèi)在的不敏感于諧波分量的特性，對(duì)于動(dòng)態(tài)條件下緩慢變化的信號(hào)時(shí)，其精度會(huì)極大地降低。此外，當(dāng)實(shí)際的頻率偏離額定頻率時(shí)，由于潛在數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)的約束，頻率測(cè)量也會(huì)出現(xiàn)誤差。其改進(jìn)算法在考慮諧波和噪聲的情況下能在一定程度減小測(cè)量誤差，但存在增大計(jì)算量和時(shí)滯等缺點(diǎn)。而在電力系統(tǒng)中，特別是故障后的暫態(tài)信號(hào)，除了含有工頻分量外，還有大量整次諧波、非整次諧波和衰減直流分量，目前的算法在計(jì)算頻率時(shí)受這些分量的影響較大。

例如，公布號(hào)為CN 101852826 A的中國(guó)專利，該專利公開了一種電力系統(tǒng)的諧波分析方法，通過對(duì)電力系統(tǒng)基波頻率進(jìn)行三次逼近，每次逼近對(duì)傅里葉變換復(fù)系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)信號(hào)采樣系列中每個(gè)信號(hào)采樣周期的采樣數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最終得到三次逼近后的基波頻率值，該值即為待求值，該方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的頻率計(jì)算，但其在逼近過程中數(shù)據(jù)處理的計(jì)算量較大，計(jì)算過程中較為復(fù)雜，此外，該方案僅對(duì)基波頻率進(jìn)行三次逼近，其精度無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法及測(cè)量裝置，用以解決現(xiàn)有計(jì)算過程復(fù)雜和不能得到更為精確頻率結(jié)果的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：

一種不受非周期噪聲影響的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，步驟如下：

1)對(duì)待測(cè)電流信號(hào)一周期內(nèi)采樣N個(gè)點(diǎn)，并對(duì)得到的采樣信號(hào)進(jìn)行離散；

2)由離散的采樣信號(hào)，列出待測(cè)電流信號(hào)n時(shí)刻和n-1時(shí)刻的采樣矩陣[I_n]和[I_n-1]：

其中M≤L≤N-M，L、M為設(shè)定值；

3)設(shè)定參考頻率f_參考，由f_參考和電壓表達(dá)式構(gòu)造電壓信號(hào)u(t)，并對(duì)u(t)離散得到參考矩陣：

4)由矩陣[I_n]⁺[U]和[I_n-1]⁺[U]的特征根，得到n時(shí)刻和n-1對(duì)應(yīng)的相位值θ_n和θ_n-1，并由θ_n和θ_n-1求出計(jì)算頻率f_計(jì)算，該f_計(jì)算為待測(cè)的頻率。

所述頻率測(cè)量方法還包括：步驟5)：計(jì)算f_計(jì)算與f_參考的差值；步驟6)：判斷差值是否在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)，若是，則該f_計(jì)算即為待測(cè)頻率實(shí)際值；若否，則將得到的計(jì)算頻率f_計(jì)算作為新的參考頻率，重復(fù)步驟3)、4)、5)，直到計(jì)算頻率與參考頻率的差值在設(shè)定的誤差范圍內(nèi)為止。

步驟4包括以下過程：對(duì)采樣矩陣[I_n]和[I_n-1]進(jìn)行奇異值分解。

步驟4包括以下過程：將矩陣[I_n]⁺[U]和[I_n-1]⁺[U]進(jìn)行QR分解：[I_n]⁺[U]＝[Q_n][Λ_n][R'_n]，[I_n-1]⁺[U]＝[Q_n-1][Λ_n-1][R'_n-1]，其中[Λ_n]和[Λ_n-1]為前兩個(gè)對(duì)角元素不為0，其余對(duì)角元素均為0的對(duì)角陣。

所述的誤差范圍為：小于0.000001。

一種不受非周期噪聲影響的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量裝置，包括：

模塊一：對(duì)待測(cè)電流信號(hào)一周期內(nèi)采樣N個(gè)點(diǎn)，并對(duì)得到的采樣信號(hào)進(jìn)行離散；