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专利号: 2017106572934
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多频率相量模型的电力信号同步相量测量方法,其步骤为:

A、电力相量和基波信号频率预估处理

由电力测量仪器对电网中电压或电流信号进行测量采样,得到电网中电力离散信号序列,数字信号处理器通过窗函数截取得到2L+1个电力离散信号窗,每个电力离散信号窗的长度为基波周期;对电力离散信号窗进行离散傅里叶变换,得到电力离散信号窗的相量测量预估值X(l),其中l表示电力离散信号窗的序号,l=0,±1,±2,…,±L,L为前半段或后半段的电力离散信号窗总数,其取值为3-5;再利用电力离散信号窗的相量测量预估值X(l),计算出第0个电力离散信号窗中心时刻的电力信号的粗估频率,即基准时刻的电力信号的粗估频率B、多频率相量模型修正相量测量预估值

数字信号处理器利用基准时刻的电力信号的粗估频率 周围的2M+1个频率点,设立由

2M+1个旋转频率子相量构成的多频率相量模型;由多频率相量模型对第0个电力离散信号窗即基准时刻的相量测量预估值X(0)进行修正,得到基准时刻的相量测量修正值 最后,经过相移运算,得到报告时刻trep电网中电力信号的相量测量值 M为旋转频率子相量的最大旋转频率值,且M的取值满足M≤L。

2.如权利要求 1所述的基于多频率相量模型的电力信号同步相量测量方法,其特征在于:所述步骤A中利用电力离散信号窗的相量测量预估值X(l),计算出基准时刻的电力信号的粗估频率 的具体操作是:数字信号处理器根据电力离散信号窗的相量测量预估值X(l),算出相量测量预估值的相位差 其中angle(·)表示取角度函数,*表示取共轭,∑(·)表示求和函数;

数字信号处理器算出基准时刻的电力信号的粗估频率 其

中round(·)表示取整函数,f0为基波频率,取50Hz。

3.如权利要求 1所述的基于多频率相量模型的电力信号同步相量测量方法,其特征在于:所述步骤B中的多频率相量模型用以下方法建立:B1、电力信号相量值的数学模型X'(t)和电力信号的数学模型x'(t)表达式分别为:其中,m为旋转频率子相量的序号,其取值为m=0,±1,±2,…,±M;Am表示第m个旋转频率子相量的低频带限相量,Δf表示子相量之间的频率间隔,e为自然对数的底,j为虚数单位,Re表示取相量实部,t为报告时刻trep与基准时刻的差;

对电力信号的数学模型x'(t)进行离散处理,得到电力信号离散序列的多频率相量数学模型x'(n):其中,n为采样时刻, 为粗估角频率,其表达式为 fs为采样频率;Δω为角频率间隔,其表达式为Δω=2πΔf/fs;

B2、数字信号处理器将电力信号离散序列的多频率相量数学模型x'(n)进行加窗傅里叶变换,得到相量测量预估值的模型X'(l):其中,滤波频率ω0=2πf0/fs,h(·)为窗函数,N为一个电力信号离散窗中的电力信号离散值的个数。

4.如权利要求3所述的基于多频率相量模型的电力信号同步相量测量方法其特征在于:所述步骤B中由多频率相量模型对基准时刻的相量测量预估值X(0)进行修正,得到基准时刻的相量测量修正值 的具体方法为:B3、数字信号处理器将步骤A中得到的电力离散信号窗的相量测量估计值X(l)代入相量测量预估值模型X'(l)中,即令X(l)=X'(l);得到2L+1个含第m个旋转频率子相量的低频带限相量Am的方程,将这些方程联立组成方程组,利用最小二乘求解得出第m个旋转频率子相量的低频带限相量Am的值,进而得到基准时刻的相量测量修正值 。

5.如权利要求4所述的基于多频率相量模型的电力信号同步相量测量方法,其特征在于:所述的步骤B中相移运算的具体方法是:B4、报告时刻trep由数字信号处理器从GPS装置中获得,将报告时刻trep与基准时刻的差t和B3步骤得到的第m个旋转频率子相量的低频带限相量Am,代入B1步骤中电力信号相量值的数学模型X'(t)中,即得到报告时刻trep电网的电力信号的相量测量值