[發(fā)明專利]頻率測(cè)量方法和頻率測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910231301.8
• 申請(qǐng)日: 2019-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN111751615B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邢錦磊;羅姍姍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 施耐德電器工業(yè)公司
• 主分類號(hào): G01R23/02
• 分類號(hào): G01R23/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 葛青

提供一種頻率測(cè)量方法，其包括：以固定采樣頻率對(duì)待測(cè)電壓進(jìn)行采樣；利用采樣所得到的采樣樣本并基于DFT計(jì)算而得到針對(duì)預(yù)定運(yùn)算間隔時(shí)間的正序電壓角度變化量；利用正序電壓角度變化量得到頻率偏移量；以及利用頻率偏移量得到頻率相關(guān)測(cè)量值，其中，頻率相關(guān)測(cè)量值包括頻率測(cè)量值和頻率變化率測(cè)量值組成的組中的至少一個(gè)。該頻率測(cè)量方法無需迭代計(jì)算，直接得到頻率相關(guān)測(cè)量值，從而快速響應(yīng)頻率變化。此外，還提供一種頻率測(cè)量裝置。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種頻率測(cè)量裝置和一種頻率測(cè)量方法。本公開涉及用于測(cè)量電力系統(tǒng)的頻率參數(shù)值的頻率測(cè)量裝置和頻率測(cè)量方法。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)智能電子設(shè)備(IED，intelligence?electronic?devices)，例如繼電保護(hù)設(shè)備、穩(wěn)定控制設(shè)備，通常需要對(duì)電力系統(tǒng)電流、電壓、頻率、頻率變化率(ROCOF，rate?ofchange?of?frequency)等電氣量進(jìn)行精確測(cè)量。用于IED的常規(guī)信號(hào)處理方案，通常采用數(shù)字鎖相環(huán)原理，實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)頻率，動(dòng)態(tài)調(diào)整信號(hào)的采樣頻率，從而保證電氣量的測(cè)量精度。數(shù)字鎖相環(huán)在響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，采用迭代計(jì)算、逐次逼近的算法，因此需要一定的頻率響應(yīng)時(shí)間,往往不能滿足快速頻率變化率保護(hù)例如100ms內(nèi)啟動(dòng)的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的一些實(shí)施例提供一種頻率測(cè)量方法，其包括：以固定采樣頻率對(duì)待測(cè)電壓進(jìn)行采樣；利用采樣所得到的采樣樣本并基于離散傅里葉變換(DFT，Discrete?FourierTransform)計(jì)算而得到針對(duì)預(yù)定運(yùn)算間隔時(shí)間的正序電壓角度變化量；利用正序電壓角度變化量得到頻率偏移量；以及利用頻率偏移量得到頻率相關(guān)測(cè)量值，其中，頻率相關(guān)測(cè)量值包括頻率測(cè)量值和頻率變化率測(cè)量值組成的組中的至少一個(gè)，并且所述頻率偏移量為額定頻率和頻率測(cè)量值的差。

該頻率測(cè)量方法采用“開環(huán)”結(jié)構(gòu)，采用正序電壓作為頻率測(cè)量輸入，利用“相鄰兩次DFT計(jì)算所得正序電壓角度變化量?jī)H僅依賴于實(shí)時(shí)頻率與額定頻率的偏差值”特性，無需迭代計(jì)算，直接得到頻率相關(guān)測(cè)量值，從而快速響應(yīng)頻率變化。

例如，在一些實(shí)施例中，利用采樣所得到的采樣樣本并基于DFT計(jì)算而得到針對(duì)預(yù)定運(yùn)算間隔時(shí)間的正序電壓角度變化量包括：對(duì)采樣樣本進(jìn)行加窗處理和DFT處理而得到電壓矢量，基于電壓矢量計(jì)算正序電壓角度變化量。

采用窗函數(shù)截取采樣所得到的樣本可以有利于濾除或抑制諧波，在有諧波干擾的情況下，頻率、頻率變化率的測(cè)量值仍具有很高的精度。

例如，在一些實(shí)施例中，所述頻率相關(guān)測(cè)量值包括頻率變化率測(cè)量值，所述方法還包括：將頻率變化率測(cè)量值與閾值變化率比較，當(dāng)頻率變化率測(cè)量值小于閾值變化率時(shí)，則更新頻率相關(guān)測(cè)量值，當(dāng)頻率變化率測(cè)量值大于閾值變化率時(shí)，則停止更新頻率相關(guān)測(cè)量值，并且，當(dāng)在連續(xù)預(yù)定數(shù)量的電力周期內(nèi)的每個(gè)頻率變化率測(cè)量值均大于閾值變化率，則繼續(xù)更新頻率相關(guān)測(cè)量值。

將頻率變化率測(cè)量值與閾值變化率比較以判別電壓相角突變，有利于在存在外部擾動(dòng)的情況下，去除異常頻率相關(guān)測(cè)量值，保證所更新的待測(cè)電壓頻率值的準(zhǔn)確性和可靠性。

例如，在一些實(shí)施例中，所述方法還包括：利用頻率相關(guān)測(cè)量值得到重采樣頻率，利用重采樣頻率對(duì)采樣樣本進(jìn)行重采樣，利用重采樣所得到的重采樣樣本并基于DFT計(jì)算而得到除了頻率相關(guān)測(cè)量值以外的其他電氣量測(cè)量值。

為保證電流、電壓等電氣量的測(cè)量精度，基于實(shí)時(shí)測(cè)量頻率，對(duì)電流、電壓的采樣值進(jìn)行重采樣，從而保證電流、電壓等電氣量的測(cè)量精度。

例如，在一些實(shí)施例中，利用正序電壓角度變化量并基于以下公式得到頻率偏移量：頻率偏移量＝正序電壓角度偏移量/(2πT)，其中，T為預(yù)定運(yùn)算間隔時(shí)間。