电力系统同步波形与广谱相量测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电力系统同步波形与广谱相量测量方法及装置，该方法包括：在对波形数据打同步时标后，按定间隔上传、事件触发上传或者召唤上传中任意一种模式对同步波形进行上传；同时，根据信号的若干采样值，计算信号的频谱信号；对所述频谱信号取模值后，在所有信号点中搜索极值点；采用插值算法初步计算极值点对应的间谐波或谐波频率；然后将计算得到的间谐波/谐波频率代入到信号模型中，采用基于sinc函数的插值算法准确计算基波、各间谐波或谐波相量值和频率值。该方法由于频谱确定和极值求取过程计算简便，可显著减少计算的时间开销，从而提高电网运行分析的实时性。同时，经测试该方法比传统方法准确度更高。

【技术实现步骤摘要】
电力系统同步波形与广谱相量测量方法及装置
本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种电力系统同步波形与广谱相量测量方法及装置。
技术介绍
同步波形和广谱相量测量是解决电力系统电力设备缺陷辨识、源荷动态特性分析、孤岛频率和电压快速稳定控制、电压动态特性优化等问题的必要手段。在电力系统中装配同步波形和广谱相量测量装置已势在必行。目前的录波仪、故障录波装置或电能质量监测装置在采集波形时，不对采样点进行同步授时。即使部分装置进行了授时，也不具备广谱相量测量功能。目前常用的相量测量单元(phasormeasurementunit,PMU)基于离散傅里叶变换(DiscreteFouriertransform,DFT)，仅能实现基波相量的测量，即相量对应的信号分量频率为50Hz,不能实现间谐波和谐波相量的测量。虽然目前提出了基于PMU相量测量值和电压电流采样值的间谐波相量测量方法，但这些方法的间谐波相量测量过程复杂，且准确度仍然不高。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种电力系统同步波形与广谱相量测量方法及装置。本专利技术提供一种电力系统同步波形与广谱相量测量方法，包括：在对波形数据打同步时标后，按定间隔上传、事件触发上传或者召唤上传中任意一种模式对同步波形进行上传；根据信号的若干采样值，计算信号的频谱信号；对所述频谱信号取模值后，在所有信号点中搜索极值点；采用插值算法计算极值点对应的间谐波或谐波频率；将计算得到的间谐波或谐波频率代入到信号模型中，采用基于sinc函数的插值算法计算基波、各间谐波或谐波相量值和频率值。根据本专利技术的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，所述计算信号的频谱信号，包括：根据加窗DFT，计算得到信号的频谱信号。根据本专利技术的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，所述根据加窗DFT，计算得到信号的频谱信，包括：根据下式计算得到：其中，S(k)代表每一相的频谱分析结果；k用于表示谱线编号，对应的频率为fk＝k/N*fs，fs为信号采样频率，s(n)为电网电流信号；Hann(n)为窗函数表达。根据本专利技术的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，所述采用插值算法计算极值点对应的间谐波或谐波频率，包括根据下式确定间谐波或谐波频率估计值：其中，其中，S(M)、S(M-1)和S(M+1)分别为极值点以及前后的频谱值，fs为信号采样频率，为采用插值算法确定的间谐波或谐波的估计频率。根据本专利技术的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，采用基于sinc函数的插值算法准确计算基波、各间谐波或谐波相量值和频率值，包括：将采用插值算法确定的间谐波或谐波的估计频率代信号模型fih中，并进行基于sinc插值函数的DFT计算：其中，为基波相量w(n)表示窗函数；为DFT计算的频率；c表示DFT计算的谱线序号；*表示共轭算子；其中，pih(n)为间谐波/谐波相量；B为一个不小于基带信号pih(t)最高频率的频率值(B≠0)；2B是该带限信号的采样频率；pk,ih＝pih(k/2B)表征pih(n)在n＝kfs/(2B)时刻的采样值；K为pih(0)每一侧用于重构间相量信号的采样点数；并根据下式确定间谐波或谐波相量估计值和频率的最终估计值：其中，为采用插值算法确定的谐波或谐波频率估计值，为最终估计值。根据本专利技术的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，所述事件触发上传包括：每隔预设时间段计算波形能量，若当前时间段波形的能量与上一时间段波形的能量差值，与上一时间段波形能量的比值，超过预设比值，则将对应的电压或电流波形上传到主站。根据本专利技术的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，所述根据信号的若干采样值，计算信号的频谱信号之前，还包括：对三相模拟电压电流信号进行抗混叠滤波处理后，进行模数转换，得到所述信号的采样值。本专利技术还提供一种电力系统同步波形与广谱相量测量装置，包括：同步波形测量模块，用于对波形数据打同步时标后，按定间隔上传、事件触发上传或者召唤上传中任意一种模式对同步波形进行上传；广谱相量测量模块，用于根据信号的若干采样值，计算信号的频谱信号；对所述频谱信号取模值后，在所有信号点中搜索极值点；采用插值算法计算极值点对应的间谐波或谐波频率；将计算得到的间谐波或谐波频率代入到信号模型中，采用基于sinc函数的插值算法计算基波、各间谐波或谐波相量值和频率值。本专利技术还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述电力系统同步波形与广谱相量测量方法的步骤。本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述电力系统同步波形与广谱相量测量方法的步骤。本专利技术提供的电力系统同步波形与广谱相量测量方法及装置，对频谱信号取模值后，在所有信号点中搜索极值点，采用插值算法计算极值点对应的间谐波或谐波频率。由于频谱确定和极值求取过程计算简便，可显著减少计算的时间开销，从而提高电网运行分析的实时性。同时，经测试该方法比传统方法准确度更高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简便地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的电力系统同步波形与广谱相量测量方法的流程示意图之一；图2是本专利技术提供的同步波形采集流程图；图3是本专利技术提供的广谱相量测量原理图；图4是本专利技术提供的基于同步波形与广谱相量测量装置的电力系统态势感知与安全预警系统图；图5是本专利技术提供的电力系统同步波形与广谱相量测量方法的流程示意图之二；图6是本专利技术提供的电力系统同步波形与广谱相量测量装置的结构示意图；图7是本专利技术提供的电子设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合图1-图7描述本专利技术的电力系统同步波形与广谱相量测量方法及装置。图1是本专利技术提供的电力系统同步波形与广谱相量测量方法的流程示意图之一，如图1所示，本专利技术提供电力系统同步波形与广谱相量测量方法，包括：101、在对波形数据打同步时标后，按定间隔上传、事件触发上传或者召唤上传中任意一种模式对同步波形进行上传。102、根据信号的若干采样值，计算信号的频谱信号；对所述频谱信号取模值后，在所有信号点中搜索极值点；采用插值算法计算极值点对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力系统同步波形与广谱相量测量方法，其特征在于，包括：/n在对波形数据打同步时标后，按定间隔上传、事件触发上传或者召唤上传中任意一种模式对同步波形进行上传，以完成同步波形测量/采集；/n根据信号的若干采样值，计算信号的频谱信号；对所述频谱信号取模值后，在所有信号点中搜索极值点；采用插值算法计算极值点对应的间谐波或谐波频率；将计算得到的间谐波或谐波频率代入到信号模型中；采用基于sinc函数的插值算法计算基波、各间谐波或谐波相量值和频率值，以完成广谱相量测量。/n

【技术特征摘要】
1.一种电力系统同步波形与广谱相量测量方法，其特征在于，包括：
在对波形数据打同步时标后，按定间隔上传、事件触发上传或者召唤上传中任意一种模式对同步波形进行上传，以完成同步波形测量/采集；
根据信号的若干采样值，计算信号的频谱信号；对所述频谱信号取模值后，在所有信号点中搜索极值点；采用插值算法计算极值点对应的间谐波或谐波频率；将计算得到的间谐波或谐波频率代入到信号模型中；采用基于sinc函数的插值算法计算基波、各间谐波或谐波相量值和频率值，以完成广谱相量测量。


2.根据权利要求1所述的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，其特征在于，所述计算信号的频谱信号，包括：
根据加窗DFT，计算得到信号的频谱信号。


3.根据权利要求2所述的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，其特征在于，所述根据加窗DFT，计算得到信号的频谱信，包括：
根据下式计算得到：



其中，S(k)代表每一相的频谱分析结果；k用于表示谱线编号，对应的频率为fk＝k/N*fs，fs为信号采样频率，s(n)为电网电流信号；Hann(n)为窗函数表达。


4.根据权利要求1所述的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，其特征在于，所述采用插值算法计算极值点对应的间谐波或谐波频率，包括根据下式确定间谐波或谐波频率估计值：



其中，
其中，S(M)、S(M-1)和S(M+1)分别为极值点以及前后的频谱值，fs为信号采样频率，为采用插值算法确定的间谐波或谐波的估计频率。


5.根据权利要求4所述的电力系统同步波形与广谱相量测量方法，其特征在于，采用基于sinc函数的插值算法计算基波、各间谐波或谐波相量值和频率值，包括：
将采用插值算法确定的间谐波或谐波的估计频率代入信号模型fih中，并进行基于sinc插值函数的DFT计算：



其中，为基波相量；w(n)表示窗函数；为插值DFT计算的频率；c表示DFT计算的谱线序号；*表示共轭算子；



其中，pih(n)为...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小荣，陈垒，马宁宁，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11