[發明專利]一種適用于校準器的寬頻域信號測量方法

在審

• 申請號: 202011132074.2
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112557781A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 闞驍驄;危國恩;蔡燕春;林杰;劉灝;畢天姝
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司廣州供電局;華北電力大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R19/04;G01R25/00;G01R23/02
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

本發明公開了一種適用于校準器的寬頻域信號測量方法，首先對待測的電力信號提取時間窗長為T的數據；利用基于譜線擬合的諧波間諧波測量方法對提取數據進行計算，得到信號中各成分的幅值、相角、頻率；再對前后1s諧波間諧波測量結果進行比較，對寬頻信號進行靜動態識別；若識別結果為靜態，則提取更長時間窗T'的數據，再利用基于譜線擬合的諧波間諧波測量方法進行計算；若步驟三的識別結果為動態，則利用基于復序列帶通濾波器的相量測量方法對所提數據進行重新計算，得到信號中各成分的幅值、相角、頻率。利用該方法可以實現在含有多頻率分量的復雜電力信號情況下，得到高精度的寬頻測量結果，從而具有為寬頻測量裝置提供基準值的條件。

技術領域

本發明涉及電力系統寬頻信號測量技術領域，尤其涉及一種適用于校準器的寬頻域信號測量方法。

背景技術

可再生能源大規模利用給電網注入了大量電力電子裝備，使得電網中出現了大量的間諧波和高次諧波等寬頻信號，這給應用于電網中的測量裝置提出了監測范圍要更迫切的需求。比相量測量單元(PMU)功能更全面的寬頻測量裝置亟需得以現場安裝。同PMU裝置需要通過PMU靜動態測試系統進行嚴格的功能檢測，為了保證寬頻測量裝置在投運后能夠滿足寬頻信號的量測指標需求，有必要研發寬頻裝置測試系統，并針對寬頻裝置的量測精度進行全面和嚴格的測試。

現有的測試系統可以分為兩類，一種是基于高精度信號源的測試系統，另一種是基于高精度校準器的測試系統。基于高精度信號源的測試系統對信號源的精度要求很高，而實際信號源存在功放延遲、硬件老化等問題。相比之下，基于高精度校準器的測試系統擺脫了對信號源的依賴性，校準器和待測裝置會同時對發出的信號進行測量，因此這種測試系統的關鍵在于校準器的精度。為了實現對寬頻測量裝置實現測試校準，校準器需要具有一套高精度的寬頻測量算法。

目前已有不少學者對諧波/間諧波測量方法進行了研究，現有算法在測量方法都存在一定的缺陷，沒有一種能對靜動態寬頻信號進行高精度測量的方法。

發明目的

本發明的目的是提供一種適用于校準器的寬頻域信號測量方法，利用該方法可以實現復雜的寬頻域信號測量，計算出高精度的精準值，為寬頻測量裝置的測試校準提供基礎。

發明內容

本發明提供了一種適用于校準器的寬頻域信號測量方法，包括以下步驟：

步驟一、對待測的電力信號提取時間窗長為T的數據；

步驟二、利用基于譜線擬合的諧波間諧波測量方法對步驟一所提取的數據進行計算，得到電力信號中各成分的幅值、相角、頻率；

步驟三、對前后1s諧波間諧波測量結果進行比較，對寬頻信號進行靜動態識別；

步驟四、若步驟三的識別結果為靜態，則提取更長時間窗T'的數據，再利用基于譜線擬合的諧波間諧波測量方法進行計算；

步驟五、若步驟三的識別結果為動態，則利用基于復序列帶通濾波器的相量測量方法對所提數據進行重新計算，得到信號中各成分的幅值、相角、頻率。

進一步地，步驟一中所述時間窗長為T的數據指對于原始信號x(t)進行采樣后，提取出窗長為T的采樣序列，表示為：

式中，X(t_k)為窗長T內電力信號采樣數據組成的序列，t_k為時間窗窗中時刻， f_s為采樣率，N為窗長T/2對應的數據長度，x(t_k)為當前時刻的采樣值。

再進一步地，步驟二中所述基于譜線擬合的諧波間諧波測量方法具體為：

對采樣序列進行快速傅里葉變換得到對應頻譜圖中的離散譜線，譜線之間的間隔Δf與數據窗長T的關系如下所示：