【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统电能质量检测领域，具体涉及一种电力系统频率量测方法及装置。
技术介绍
1、随着风电光伏接入，电力系统中新能源占比不断提升，相较于传统的同步发电机，新能源机组输出不稳定、波动性强，系统稳定性变差。为了适应系统弱稳状态，亟需提高系统的快速控制和主动支撑能力。这就要求对电力系统的频率、电压、电流、功率等电气量进行快速测量，为相应的功率控制算法提供可靠的量测支持。
2、目前在电力系统广泛应用的频率测量方法大都基于离散傅里叶变换(discretefourier transform，dft)，然而dft的连续采样特性使其只能在采样率是系统频率的整数倍时才能保证准确估计。由于实时计算数据量有限，同时系统频率处于不断的波动之中，dft方法存在泄漏效应和栅栏效应。
3、针对dft在频率测量方面的一些问题，目前已有研究者在dft的基础上提出智能离散傅里叶变换(smart dft，sdft)算法，其主要原理是基于连续dft基频分量之间的时间序列关系，通过获取连续三个采样值，进而求取时序关系中隐含的系统频率信息。相比于原始的dft算法，sdft算法有效克服了泄漏效应和栅栏效应。但是由于sdft隐含了同步采样假设，导致频率在偏移系统标称频率时估计性能变差，难以达到最优效果。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种电力系统频率量测方法及装置。本专利技术可解决在噪声和预期外谐波污染的情况下对系统频率的准确监测问题，为各类功率控制算法提
2、本专利技术第一方面实施例提出一种电力系统频率量测方法，包括：
3、对电力系统中电压或电流信号进行采样，其中，采样长度为基波波长的整数倍；
4、通过计算各采样点的离散傅里叶变换基频分量观测值，建立连续三个采样信号滑动窗口的离散傅里叶变换基频分量观测值之间的时序关系，并求取所述时序关系中相关系数的最优值；
5、基于所述相关系数的最优值，计算所述电力系统频率的估计值。
6、在本专利技术的一个具体实施例中，所述采样信号的表达式如下：
7、
8、式中，x(k)表示任一采样周期中第k个采样点数值；k为采样点序号，k＝0，1，...，n-1，n是每周期采样点数；a是采样的原始信号的幅值；φ是初始相位，ω为系统角频率，ω＝2πf0；f0是电力系统的标称频率；δt为采样间隔时间。
9、在本专利技术的一个具体实施例中，所述计算各采样点的离散傅里叶变换基频分量观测值，包括：
10、任意采样点n的离散傅里叶变换dft基频分量观测值表示为：
11、
12、式中，x(k+n)表示第n个采样点之后的第k个采样点数值；
13、若系统频率偏差为δf，则ω＝2π(f0+δf)，得到：
14、
15、将式(3)中等号右边第一项记为an，第二项记为bn；
16、式中，为信号基频相量，为的共轭相量，为单位矢量；
17、则三个连续采样点的dft基频分量观测值表达式如下：
18、
19、在本专利技术的一个具体实施例中，所述建立连续三个采样信号滑动窗口的离散傅里叶变换基频分量观测值之间的时序关系，包括：
20、建立连续三个采样点的dft基频分量观测值之间的时序关系：
21、
22、式中，ω′为表征连续三个采样点的离散傅里叶变换基频分量观测值之间时序关系的系数，
23、则对于由连续l个dft基频分量观测值组成的滑动窗口，连续三个滑动窗口的离散傅里叶变换基频分量观测值的时序关系表达为如下向量形式：
24、
25、式中，为以为起点的dft基频分量观测值窗口。
26、在本专利技术的一个具体实施例中，所述求取所述时序关系中相关系数的最优值，包括：
27、观测值的总均方误差j(ω′)为：
28、
29、通过求取j(ω′)的最小值得到系数ω′的最优值为：
30、
31、在本专利技术的一个具体实施例中，所述计算所述电力系统频率的估计值，包括：
32、
33、在本专利技术的一个具体实施例中，所述方法还包括：
34、根据式(3)，得到：
35、
36、式中，
37、则信号幅值为：
38、
39、信号相位为：
40、
41、本专利技术第二方面实施例提出一种电力系统频率量测装置，包括：
42、采样模块，用于对电力系统中电压或电流信号进行采样，其中，采样长度为基波波长的整数倍；
43、时序关系构建模块，用于通过计算各采样点的离散傅里叶变换基频分量观测值，建立连续三个采样信号滑动窗口的离散傅里叶变换基频分量观测值之间的时序关系，并求取所述时序关系中相关系数的最优值；
44、频率计算模块，用于基于所述相关系数的最优值，计算所述电力系统频率的估计值。
45、本专利技术第三方面实施例提出一种电子设备，包括：
46、至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
47、其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被设置为用于执行上述一种电力系统频率量测方法。
48、本专利技术第四方面实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述一种电力系统频率量测方法。
49、本专利技术的特点及有益效果在于：
50、本专利技术通过最小化信号建模的均方偏差，有效应对噪声和谐波污染，提高多种环境下频率测量的鲁棒性，并且能够在非同步采样条件下提供更准确的频率估计。
51、本专利技术适用于各种需要对频率、电压等电气量进行快速量测的场合，可以为功率快速控制算法提高稳健可靠的量测支持，有助于提高大规模新能源环境下系统的主动支撑能力。
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1.一种电力系统频率量测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采样信号的表达式如下：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算各采样点的离散傅里叶变换基频分量观测值，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立连续三个采样信号滑动窗口的离散傅里叶变换基频分量观测值之间的时序关系，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述求取所述时序关系中相关系数的最优值，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算所述电力系统频率的估计值，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.一种电力系统频率量测装置，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-7任一项所述的方法。
【技术特征摘要】
1.一种电力系统频率量测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采样信号的表达式如下：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算各采样点的离散傅里叶变换基频分量观测值，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述建立连续三个采样信号滑动窗口的离散傅里叶变换基频分量观测值之间的时序关系，包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述求取所述时序关系中相关...
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