一种软仿真插值提升交流采样频率的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力自动化交流采样技术领域，具体涉及一种软仿真插值提升交流采 样频率的方法。
【背景技术】
[0002] 交流量采集在电力系统自动化中担负着将模拟量转化为数字量的重要任务，是实 现电力系统自动化的基础，采样的精度和可靠性直接影响整个系统的可靠性和稳定性。交 流量包括电流、电压、有功、无功、电量等，决定这些交流量采样精度的因数主要包括以下三 个方面：
[0003] (1)采样设备采样精度；
[0004] (2)采样设备计算精度；
[0005] (3)交流采样频率。
[0006]目前，设备采样精度已经达到较高水平，设备计算方法也已非常成熟，设备交流采 样频率受限于硬件设备，因此目前情况下大幅提升交流采样精度难度较大。随着智能化变 电站的全面发展，交流采样精度问题被放大，智能化变电站由于受限于网络和设备，合并单 元每秒只采4000次，相当于每个交流周波只采集80次，每4. 5度采集1次，这样的采集方 式直接导致采集到的交流量精度较低，PMU曲线无法在调度端应用，积分电量无法应用于电 能统计。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有技术中存在的交流量采集精度难以提高的不足之处，本发明提供一 种通过软仿真插值提升交流采样频率的方法，该方法通过软仿真插值提高交流采样频率， 采样数据误差小，准确可靠。
[0008] 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：
[0009] 一种通过软仿真插值提升交流采样频率的方法，该方法包括如下步骤：
[0010] (1)实际采样点的分析及校准：
[0011] 在已采集的交流采样点中选取任意连续七个采样点，对中间采样点进行分析校 准，过程为：通过交流正（余）弦关系，分别依据前面三点及后面三点推算出该中间采样点 的六个不同幅值；首先，计算出最大幅值与最小幅值的差值Λ Υ，然后将其余四点推算出的 幅值取平均值，再计算出该平均值与中间点的实际采样值的差值，并求其绝对值为a，如果 a > 2 Λ y，贝IJ将中间采样点直接用计算出的平均值代替；如果a < 2 Λ y，贝IJ中间采样点无须 替换；依照上述方法对所有采样点进行分析校准。
[0012] (2)插值计算：
[0013] 选取任意两个连续的采样点A和B，依照时间等分方式，在两采样点之间插入η个 点，具体为：依照交流正（余）弦关系，通过A点推算出各插入点幅值y ai，通过B点推算出 各插入点幅值yM;再按照公式（1)计算插入点i的幅值yi;
[0014] = Vai +-'-(Vbi -Vui) ⑴ /2 + 1
[0015] 式⑴中％为插入点i的幅值；i = 1、2、3........n-l、n ;
[0016] yai为由A点通过交流正（余）弦关系推算出的插入点i的幅值；
[0017] ybi为由B点通过交流正（余）弦关系推算出的插入点i的幅值；
[0018] (3)计算机模拟仿真：
[0019] 以时间为横坐标，以实际采样点幅值和按照步骤（2)计算出的插入点i的幅值yi 为纵坐标，形成插值后的交流采样曲线。
[0020] 相比于现有技术，本发明的优点及有益效果如下：
[0021] 1、本发明通过实际采样点的分析及校准将实际交流采样错误点进行校准。
[0022] 2、计算机模拟仿真是通过计算机技术将实际采集点和模拟插入采集点统一编排， 最后形成完整的采集曲线。现有研宄方向都集中在提升交流实际采样频率方面，本发明则 通过在实际采样点间插入模拟仿真点，即在两个实际交流采样点中间插入多个软仿真交流 采样值，从而大幅提升交流采样频率，提高了采样精度，使得该交流采样值应用性能得到显 著提升，便于积分电量和动态电能分析等功能的广泛应用。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明双曲线横竖坐标对比技术关系图。
[0024] 图2为矩形法积分电量图。
[0025] 图3为直线连接法积分电量图。
[0026] 图4为软仿真插值法在积分电量中的实施。
[0027] 图5为不采用本发明的广域测量分析曲线。
[0028] 图6为采用本发明的广域测量分析曲线。
【具体实施方式】
[0029] 以下通过附图及实施例详述本发明。
[0030] 本发明通过软仿真插值提升交流采样频率，具体过程如下：
[0031] (1)实际采样点的分析及校准：
[0032] 在已采集的交流采样点中选取任意连续七个采样点，对中间采样点进行分析校 准，过程为：通过交流正（余）弦关系，分别依据前面三点及后面三点分别推算出该中间采 样点的六个不同幅值；先计算出其中最大幅值与最小幅值的差值Ay，然后将其余四个推 算出的幅值取平均值，再计算出该平均值与中间点的实际采样值的差值，将差值求绝对值 为a，如果a > 2 Λ y，则将中间采样点直接用计算出的平均值代替；如果a < 2 Λ y，则中间 采样点无须替换，仍然采用其实际幅值；依照上述方法对所有采样点进行分析校准。
[0033] (2)插值计算：
[0034] 如图1所示，选取任意两个经步骤（1)校准后的连续的采样点A(A点幅值ya)和 B (B点幅值yb)，依照时间等分方式，在两采样点之间插入η个点，具体为：依照交流正（余） 弦关系，通过A点推算出各插入点幅值y ai，以时间为横坐标，通过A点推算出的各插入点幅 值yai为纵坐标，建立曲线A ;通过B点推算出各插入点幅值y bi，以时间为横坐标，通过B点 推算出的各插入点幅值ybi为纵坐标，建立曲线B ;再按照公式（1)计算插入点i的幅值yi。
[0035] yt = Vai+-t^iybi-yai) (D
[0036] 式⑴中％为插入点i的幅值；i = 1、2、3、......、n_l、n ;
[0037] yai为由A点通过交流正（余）弦关系推算出的插入点i的幅值；
[0038] ybi为由B点通过交流正（余）弦关系推算出的插入点i的幅值；
[0039] (3)计算机模拟仿真：
[0040] 以时间为横坐标，以实际采样点幅值和按照步骤（2)计算出的插入点i的幅值yi 为纵坐标，形成插值后的交流采样曲线C (图1)。两个实际采样点中间的所有插值，都非实 际采样值，全部通过计算机换算产生，是虚拟的仿真采样点。
[0041] 实施例1
[0042] 本实施例为本发明在积分电能量信息采集中的实施。
[0043] 现有技术中积分电量的计算方法较为简单，主要包括两种，分别是矩形法和直线 连接法，具体的过程如图2和图3所示。
[0044] 本发明在积分电量中的实施具体如图4所示。通过采用本发明软仿真插值方法， 消除了异常点，从精度上来说相比于矩形法增加了上面区域（I )和区域（II )两部分面 积，相对于直线法增加了最上面区域（II )的面积，全面提升了准确性，从而使得积分电量 更加的准确可靠。
[0045] 实施例2
[0046] 本实施例为本发明在电网广域测量信息采集中的实施。
[0047] 电网广域测量信息是电网动态信息，精度要求较高，目前智能化变电站没4. 5度 采集1个点，若一条线路的两端采集点时间不同就会形成如图5所示，同步分析时误差较 大。
[0048] 采用本发明，在两个实际测值中间加入四个模拟点，再通过正（余）弦曲线跟踪技 术，如图6所示，同步分析时误差较小。
[0049] 上述实施例是对本发明进行具体描述，只是对本发明进行进一步说明，而并非将 本发明局限于这些特定实施方式。对本领域的技术人员来说，在本发明原理及思路的框架 下及权利要求范围内做出的其它变化和改进都应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种软仿真插值提升交流采样频率的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤： (1) 实际采样点的分析及校准： 通过交流正弦或余弦关系对已采集的交流采样点进行分析及校准； (2) 插值计算： 选取经步骤（1)校准后的任意两个连续的采样点A和B，依照时间等分方式，在两采样 点之间插入n个点，具体为：依照交流正弦或余弦关系，通过A点推算出各插入点幅值yai， 通过B点推算出各插入点幅值ybi;再按照公式（1)计算插入点i的幅值yi;
式⑴中％为插入点i的幅值；i= 1、2、3、......、n-l、n; yai为由A点通过交流正（余）弦关系推算出的插入点i的幅值； ybi为由B点通过交流正（余）弦关系推算出的插入点i的幅值； (3) 计算机模拟仿真： 以时间为横坐标，以实际采样点幅值和按照步骤（2)计算出的插入点i的幅值yi为纵 坐标，形成插值后的交流采样曲线。
2. 根据权利要求1所述的软仿真插值提升交流采样频率的方法，其特征在于：步骤（1) 中对实际采样点分析及校准过程为：在已采集的交流采样点中选取任意连续七个采样点， 对中间采样点进行分析校准，过程为：通过交流正弦或余弦关系，分别依据前面三点及后面 三点推算出该中间采样点的六个不同幅值；首先，计算出最大幅值与最小幅值的差值Ay， 然后将推算出的其余四点幅值取平均值，再计算出该平均值与中间采样点的实际幅值的差 值，对其求绝对值为a，如果a> 2 △y，则将中间采样点的实际幅值用计算出的平均值代替； 如果a< 2Ay，则中间采样点的实际幅值无须替换；依照上述方法对所有采样点进行分析 校准。
【专利摘要】本发明公开了一种软仿真插值提升交流采样频率的方法，属电力自动化交流采集技术领域。该方法首先通过交流正弦或余弦关系对已采集的交流采样点进行分析及校准；然后选取经步骤校准后的任意两个连续的采样点A和B，依照时间等分方式，在两采样点之间插入n个点；最后，以时间为横坐标，以实际采样点幅值和按照步骤(2)计算出的插入点i的幅值yi为纵坐标，形成插值后的交流采样曲线。本发明通过在实际采样点间插入模拟仿真点，提升了交流采样频率，提高了采样精度，便于积分电量和动态电能分析等功能的广泛应用。
【IPC分类】G01R19-00, G06F19-00, G06F9-455
【公开号】CN104808038
【申请号】CN201510155256
【发明人】王顺江, 刘金波, 王洪哲, 赵军, 潘鹏飞, 寿增, 宋丽, 吴伽玲, 王铎
【申请人】王顺江
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月3日