【技术实现步骤摘要】
本申请是关于电力系统，特别是关于一种基于迭代寻优的电力系统频率测量方法及装置。
技术介绍
1、电力系统频率是指电力系统交流电源的频率，是保证电网稳定运行的重要指标之一。为实现电力系统的稳定负荷控制，需要实时获取电力系统频率，因此，实时、精准的电力系统频率测量对于保证电力系统运行稳定、可靠有着至关重要的影响。
2、目前，电力系统频率测量主要是采用对电力系统采样信号进行离散傅里叶变换(discrete fourier transform，dft)的离散傅里叶变换法实现。但是，离散傅里叶变换法会存在计算量大、精度有限且所需周期长、抗谐波能力弱等问题，同时由于离散傅里叶变换法通常需要忽略基波负频部分，会引发长程谱泄漏问题，且在电力系统信号中除了含有工频分量外，会含有大量谐波，还会导致短程谱泄漏问题。传统离散傅里叶变换法在非同步采样条件下，难以兼顾基波负频和谐波问题，因而实际的测量精度以及可靠性不高，会引发长程谱泄漏、短程谱泄漏问题，致使影响其在电力系统实际测量中的应用。而如果要在离散傅里叶变换法的基础上考虑基波负频部分以解决上述问题，会大大增加频率估计的复杂程度，降低估计的效率，且还易于受噪声干扰导致鲁棒性较差。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种基于迭代寻优的电力系统频率测量方法及装置，其能够兼顾基波负频和谐波问题，提高电力系统频率测量的效率、精度、可靠性以及鲁棒性，实现电力系统频率的快速、精准的测量。
2、为实现上述目的，本申请的实施例提供了一种基于迭代
3、步骤1、获取待测电力系统信号的采样信号，并将所述采样信号加窗截断形成离散正弦信号序列后计算出离散频谱序列x(k)，k为频谱位置值；
4、步骤2、计算所述离散频谱序列x(k)中模值序列最大值对应的频谱位置km；
5、步骤3、根据所述频谱位置km确定出所需迭代的三谱线参数q1、q2和q3，其中当km小于等于1时，q1＝1，q2＝2，q3＝3；当km大于1时，q1＝km，q2＝ks，q3＝kt；
6、步骤4、根据所述三谱线参数q1、q2和q3基于三谱线构建基于采样信号的频率估计位置ve的损失函数j(ve)，所述损失函数j(ve)的表达式为：，
7、
8、式中，im[p1(ve)]和re[p1(ve)]分别对应基波正频部分的虚部和实部，im[p2(ve)]和re[p2(ve)]分别对应基波负频部分的虚部和实部；p1和p2为分别使用三谱线参数q1、q2和q3以及频率估计位置ve所形成的变量；
9、步骤5、以构建的所述损失函数j(ve)最小为优化目标进行迭代，直至满足迭代终止条件，得到最优频率估计位置ve输出；
10、步骤6、根据寻找到的最优频率估计位置ve计算出待测电力系统信号的频率测量结果。
11、在一种可能的实施方式中，
12、p1(ve)和p2(ve)的表达式分别为：
13、
14、其中，x(q1)、x(q2)以及x(q3)分别为离散频谱序列x(k)中q1、q2和q3谱线位置处的频谱值。
15、在一种可能的实施方式中，所述步骤5的步骤包括：
16、步骤51、设置初始迭代区间[α，β]、迭代参数以及迭代终止条件参数η；
17、步骤52、初次迭代时，设定将分别代入损失函数j(ve)中计算和得到c1、c2，即
18、步骤53，判断c1与c2的大小关系，如果满足c1>c2，则将的值赋值给α，否则则将的值赋值给α；
19、步骤54、判断是否满足如果是则转入步骤55，否则停止迭代，根据当前以及损失函数j(ve)的梯度值计算得到最优频率估计位置；
20、
21、式中，符号表示梯度。
22、在一种可能的实施方式中，所述步骤55的步骤包括：
23、计算比例系数其中，分别为离散频谱序列x(k)中位置处的频谱值；
24、根据当前的c1与c2配置如果满足c1>c2，则将c2的值赋值给c1，的值赋值给并按照重新设置以及c2的值；如果满足c1≤c2，则将c1的值赋值给c2，的值赋值给并按照重新设置以及c2的值，其中δ1，δ2分别表示使用所述比例系数χ计算得到的从左侧逼近最优解的偏移修正系数、从右侧逼近最优解修正系数，表达式为：
25、
26、在一种可能的实施方式中，α，β按照如下规则配置得到：如果km＝0时，按照式α＝0.1ε，β＝0.7+0.1ε配置α，β，如果km＝1，α＝0.4-0.2e，β＝1.6+0.2ε，如果km>1，α＝u-0.2-0.2ε，β＝u+0.2+0.1ε，其中ε为第一预设值且取值范围为[0，10η]，u为根据次大值频谱幅值和最大值频谱幅值的比值确定得到的第二预设值。
27、在一种可能的实施方式中，第二预设值u按照下式计算得到：
28、
29、其中，ks为取模值序列|x(k)|中次大值对应的频谱值，|x(ks)|为取模值序列|x(k)|中的次大值。
30、在一种可能的实施方式中，步骤1中采用长度为n的汉宁窗对采样信号截断。
31、在一种可能的实施方式中，步骤6中按照式f0＝ve·fs/n计算出待测电力系统信号的频率测量结果f0，fs为采样信号的采样频率。
32、一种基于迭代寻优的电力系统频率测量装置，包括：
33、频谱计算模块，用于获取待测电力系统信号的采样信号，并将所述采样信号加窗截断形成离散正弦信号序列后计算出离散频谱序列x(k)，k为频谱位置值；
34、最大频谱位置计算模块，用于计算所述离散频谱序列x((k)中模值序列最大值对应的频谱位置km；
35、三谱线参数确定模块，用于根据所述频谱位置km确定出所需迭代的三谱线参数q1、q2和q3，其中当km小于等于1时，q1＝1，q2＝2，q3＝3；当km大于1时，q1＝km，q2＝ks，q3＝kt；
36、损失函数构建模块，用于根据所述三谱线参数q1、q2和q3基于三谱线构建基于采样信号的频率估计位置ve的损失函数j(ve)，所述损失函数j(ve)的表达式为：，
37、式中，im[p1(ve)]和re[p1(ve)]分别对应基波正频部分的虚部和实部，im[p2(ve)]和re[p2(ve)]分别对应基波负频部分的虚部和实部；p1和p2为分别使用三谱线参数g1、q2和g3以及频率估计位置ve所形成的变量；
38、迭代寻优模块，用于以构建的所述损失函数j(ve)最小为优化目标进行迭代，直至满足迭代终止条件，得到最优频率估计位置ve输出；
39、频率计算模块，用于根据寻找到的最优频率估计位置ve计算出待测电力系统信号的频率测量结果。
40、一种基于迭代寻优的电力系统频率测量装置，所述装置包本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，P1(ve)和P2(ve)的表达式分别为：
3.根据权利要求1所述的基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，所述步骤5的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，所述步骤55的步骤包括：
5.根据权利要求3所述的基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，α，β按照如下规则配置得到：如果km＝0时，按照式α＝0.1ε，β＝0.7+0.1ε配置α，β，如果km＝1，α＝0.4-0.2ε，β＝1.6+0.2ε，如果km>1，α＝u-0.2-0.2ε，β＝u+0.2+0.1ε，其中ε为第一预设值且取值范围为[0，10η]，u为根据次大值频谱幅值和最大值频谱幅值的比值确定得到的第二预设值。
6.根据权利要求5所述的基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，第二预设值u按照下式计算得到：
7.根据权利要求1～6中任意
8.根据权利要求1～6中任意一项所述的基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，步骤6中按照式f0＝ve·fs/N计算出待测电力系统信号的频率测量结果f0，fs为采样信号的采样频率。
9.一种基于迭代寻优的电力系统频率测量装置，其特征在于，包括：
10.一种基于迭代寻优的电力系统频率测量装置，其特征在于，所述装置包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，p1(ve)和p2(ve)的表达式分别为：
3.根据权利要求1所述的基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，所述步骤5的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，所述步骤55的步骤包括：
5.根据权利要求3所述的基于迭代寻优的电力系统频率测量方法，其特征在于，α，β按照如下规则配置得到：如果km＝0时，按照式α＝0.1ε，β＝0.7+0.1ε配置α，β，如果km＝1，α＝0.4-0.2ε，β＝1.6+0.2ε，如果km>1，α＝u-0.2-0.2ε，β＝u+0.2+0.1ε，其中ε...
【专利技术属性】
技术研发人员：张军号，徐雪松，苏长青，施光泽，陆杉，熊德智，邱石军，颜达勋，
申请(专利权)人：湖南工商大学，
类型：发明
国别省市：
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