[發(fā)明專利]一種基于線性插值原理的cross算法的測(cè)頻方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610899444.2
• 申請(qǐng)日: 2016-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN106771579A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬壽虎;王蒙;顧佳易;陸文濤;陸文偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G01R23/02
• 分類號(hào): G01R23/02
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種基于線性插值原理cross算法的測(cè)頻方法，屬于電力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，基于同步相量測(cè)量單元(PMU)的電力系統(tǒng)廣域測(cè)量系統(tǒng)(WAMS)已經(jīng)普遍應(yīng)用省級(jí)以上的電力調(diào)度中心，WAMS不僅可以取代傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)系統(tǒng)(SCADA)完成電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)監(jiān)測(cè)任務(wù)，而且可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為監(jiān)測(cè)、穩(wěn)定監(jiān)測(cè)和故障分析等領(lǐng)域。隨著光伏、風(fēng)機(jī)等分布式能源大規(guī)模接入、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)供電可靠性要求日益提高，配電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行愈加重要,國(guó)內(nèi)外已開始在配電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)與控制嘗試應(yīng)用PMU。

雖然PMU能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)頻率，但是國(guó)際和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定PMU有效測(cè)量范圍為45Hz～55Hz。微網(wǎng)開始獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，頻率會(huì)發(fā)生很大的波動(dòng)，甚至?xí)霈F(xiàn)小于45Hz的極端情況，無法應(yīng)用PMU監(jiān)測(cè)與控制。PMU中測(cè)頻環(huán)節(jié)主要是軟件算法。數(shù)字濾波法、小波變換法、牛頓類算法過于復(fù)雜，硬件要求高，過零法、解析函數(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單但是測(cè)頻不夠精確。原始的cross測(cè)頻法簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)，但誤差大。利用BP網(wǎng)絡(luò)修正cross改進(jìn)算法的誤差較為復(fù)雜，需要離線網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練無法實(shí)現(xiàn)在線的實(shí)時(shí)性,而且頻偏較大時(shí)無法修正。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于客服現(xiàn)有測(cè)頻方法不足，提出一種基于線性插值原理cross算法的測(cè)頻方法，該算法簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，有效的減少計(jì)算量，實(shí)時(shí)性大大提高，同時(shí)也有提高了測(cè)頻精度。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明基于線性插值原理的cross算法測(cè)頻方法，包括如下步驟：

步驟1：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行等間隔采樣，獲得離散的等間隔的采樣點(diǎn)；

步驟2：根據(jù)線性插值原理計(jì)算待求輸入信號(hào)的周期與標(biāo)準(zhǔn)基波周期的平均偏差；

步驟3：求取各采樣點(diǎn)偏差的權(quán)重，并求偏差的加權(quán)平均值；

步驟4：最終根據(jù)信號(hào)實(shí)際周期與標(biāo)準(zhǔn)基波周期的偏差的加權(quán)平均值求出頻率。

進(jìn)一步的，所述步驟1對(duì)輸入電壓信號(hào)進(jìn)行等間隔采樣，獲得離散的等間隔的采樣點(diǎn)具體為：

設(shè)輸入電壓信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)基波頻率即工頻為f_N，采樣率為f_s，則標(biāo)準(zhǔn)基波周期為標(biāo)準(zhǔn)基波周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)為采樣周期由此獲得離散的等間隔的采樣點(diǎn)。

進(jìn)一步的，所述步驟2中的采用基于線性插值計(jì)算待求電壓信號(hào)的周期與標(biāo)準(zhǔn)基波周期的偏差具體為：

設(shè)交流電壓的數(shù)學(xué)表達(dá)為：

式中，u(t)為t時(shí)刻交流電壓瞬時(shí)值，U_m為交流電壓幅值，ω為交流電壓角頻率，為電壓初相角。

設(shè)t-T_N時(shí)刻交流電壓瞬時(shí)值為：

式中，u(t-T_N)為t-T_N時(shí)刻交流電壓瞬時(shí)值，U_m為交流電壓幅值，ω為交流電壓角頻率， 為電壓初相角，T_N為標(biāo)準(zhǔn)基波周期。

設(shè)t-τ時(shí)刻的交流電壓瞬時(shí)值為：

式中，u(t-τ)為t-τ時(shí)刻交流電壓瞬時(shí)值，U_m為交流電壓幅值，ω為交流電壓角頻率，τ為采樣周期，為電壓初相角。

根據(jù)線性插值原理可以得到下列關(guān)系式：

式中，u(t)、u[t-(T_N-T)]、u(t-τ)、u[t-(T_N-T)+τ]分別為t、t-(T_N-T)、t-τ、t-(T_N-T)+τ時(shí)刻交流電壓瞬時(shí)值，T_N為交流電壓的標(biāo)準(zhǔn)基波周期，T為待求交流電壓信號(hào)的實(shí)際周期，τ為采樣周期。

式中，u[t-(T_N-T)]、u(t-T_N)、u(t-Nτ)、u[t-(T_N-T)+τ]、u(t-T_N+τ)、u(t-Nτ+τ)分別為t-(T_N-T)、t-T_N、t-Nτ、t-(T_N-T)+τ、t-T_N+τ、t-Nτ+τ時(shí)刻交流電壓瞬時(shí)值，T_N為交流電壓的標(biāo)準(zhǔn)基波周期，T為待求交流電壓信號(hào)的實(shí)際周期，τ為采樣周期，N為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)基波周期的采樣點(diǎn)數(shù)。