[發(fā)明專利]基于快速圖形擬合算法的SV波形比對(duì)測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811193871.4
• 申請(qǐng)日: 2018-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN109374960B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 瞿曉宏;談鳳真;周秀麗;王菲;孟慶媛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 積成電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G01R19/25
• 分類號(hào): G01R19/25;G06F17/17
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻;孟繁修

本發(fā)明涉及一種基于快速圖形擬合算法的SV波形比對(duì)測(cè)試方法，獲取兩條SV波形曲線的原始圖形數(shù)據(jù)、對(duì)獲取的原始圖形數(shù)據(jù)和進(jìn)行歸一化處理、計(jì)算差值的均方根并迭代一個(gè)周期、進(jìn)行插值、取兩個(gè)最小點(diǎn)較小的一個(gè)作為插值所得到的點(diǎn)、進(jìn)行m次插值計(jì)算、對(duì)擬合的兩個(gè)SV波形計(jì)算差值均方根獲取被測(cè)合并單元的采樣誤差。本發(fā)明使用的雙向二分法快速插值方法，既滿足圖形快速擬合的需求，同時(shí)又考慮精度，對(duì)于80點(diǎn)采樣的波形，僅僅通過10次插值就可以達(dá)到0.244微秒的計(jì)算精度，可以完全滿足測(cè)量的精度需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于快速圖形擬合算法的SV波形比對(duì)測(cè)試方法。

背景技術(shù)

眾所周知中國(guó)電力系統(tǒng)的供電標(biāo)準(zhǔn)是50赫茲交流電，其含義就是電網(wǎng)輸出的電壓電流是以20毫秒為周期按照正弦波的幅值不斷變化，稱之為電力波形。為了監(jiān)視電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，需要通過電壓、電流傳感器將電網(wǎng)中的電壓、電流按照一定比例采集，形成模擬的電網(wǎng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。隨著電力系統(tǒng)設(shè)備的不斷發(fā)展，電力測(cè)控設(shè)備逐步由原來的模擬采集方式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字采集方式，即通過固定間隔時(shí)間采集當(dāng)前電網(wǎng)中電壓、電流值，形成一個(gè)數(shù)據(jù)序列，這就是采樣值(SV)，目前通常采用的是80點(diǎn)采樣，采樣間隔為250微秒。按照采樣間隔將SV序列數(shù)據(jù)描繪出來就還原成原來的電力波形，但這僅僅是離散數(shù)據(jù)波形，為了在應(yīng)用得到任意時(shí)刻的電氣數(shù)據(jù)，還需要進(jìn)行插值計(jì)算，一般采用的是線性插值。

電力波形比對(duì)就是對(duì)兩組同步的采樣值進(jìn)行比對(duì)的方法，當(dāng)擬合越好說明越相似，反之說明差別越大。由于電力波形是一個(gè)不斷按照固定周期變化的標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，如果不斷用最新獲取的波形與第一組(較為正確)的波形進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)誤差超過一定范圍時(shí)就說明可能出現(xiàn)故障。電力波形比對(duì)是電力業(yè)務(wù)中數(shù)據(jù)分析的一種常用方法。

合并單元是變電站數(shù)據(jù)采集的設(shè)備，其主要作用是將電壓、電流互感器采集的模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成數(shù)字量采樣值(SV)，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采樣間隔時(shí)間、幅值和相位大小是合并單元測(cè)試的一個(gè)重要指標(biāo)。測(cè)試方法一般是和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的合并單元輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行波形比對(duì)，就是下面描述的內(nèi)容。

在對(duì)合并單元SV采樣值測(cè)試過程中，通過輸入同源模擬信號(hào)，將被測(cè)合并單元輸出的SV采樣值波形同基準(zhǔn)采樣設(shè)備輸出的采樣值波形進(jìn)行比對(duì)，可以測(cè)得被測(cè)合并單元的幅值、相位差，是目前比較有效的測(cè)試方法。

目前業(yè)界SV波形比對(duì)方法是：通過過零點(diǎn)作為起始點(diǎn),計(jì)算多個(gè)周期的有效值進(jìn)行比較，但這種測(cè)量方法當(dāng)被測(cè)采樣值出現(xiàn)對(duì)稱鋸齒波形時(shí)，測(cè)量誤差較大。還有一種過零點(diǎn)計(jì)算公差的方法可以克服鋸齒波形的比較誤差問題，但當(dāng)被測(cè)采樣值的零飄過大，或者對(duì)時(shí)不精確造成零點(diǎn)偏移時(shí)，計(jì)算誤差同樣較大；采用圖形插值移動(dòng)擬合的方法，局限于移動(dòng)幅度的選取，會(huì)帶來收斂慢或者精度低的問題。因此，設(shè)計(jì)一種科學(xué)有效的波形對(duì)比方法，是解決測(cè)量SV采樣值采樣誤差的根本之道。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的核心技術(shù)方案就是通過二分法快速插值方法實(shí)現(xiàn)圖形擬合，對(duì)擬合的含義進(jìn)行形象描述就是：將被測(cè)波形進(jìn)行左右“移動(dòng)”然后與基準(zhǔn)波形進(jìn)行對(duì)比，選取優(yōu)者，然后重復(fù)移動(dòng)，直至精度滿意。本發(fā)明采取一種動(dòng)態(tài)變化幅度的插值方法，即：開始移動(dòng)幅度較大，然后逐步縮小，這樣不僅能夠快速收斂而且最大限度保證了精度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

基于快速圖形擬合算法的SV波形比對(duì)測(cè)試方法，包括以下步驟：

步驟1、獲取兩條SV波形曲線的原始圖形數(shù)據(jù)f[n]和g[n]；

步驟2、判斷原始圖形數(shù)據(jù)f[n]和g[n]的數(shù)據(jù)隊(duì)列是否超過兩個(gè)完整的數(shù)據(jù)周期,如果否，轉(zhuǎn)步驟1；如果是，轉(zhuǎn)下一步；

步驟3、對(duì)獲取的原始圖形數(shù)據(jù)f[n]和g[n]進(jìn)行歸一化處理，得到：和

步驟4、對(duì)兩條SV波形曲線的歸一化處理后的數(shù)據(jù)(和)計(jì)算差值的均方根，并迭代一個(gè)周期：k從0到T(T＝80)：