一种电力系统频率测量方法及测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力系统频率测量方法，属于电力系统技术领域。
【背景技术】
[0002] 频率是电力系统的重要电气参数之一，对电力系统频率测量算法的研宄在理论和 实际中都有重要的意义。电力系统正常运行时，频率是衡量电能质量的一个重要指标，电力 系统出现故障时，频率是判断系统故障的重要依据。
[0003] 目前，电力系统频率测量算法主要是离散傅里叶变换法（DiscreteFourier Transform，DFT)，该方法对于观测模型（假设D= 0)，在采样率和数据窗选择合适的情况 下，能够正确求出模型参数，但考虑到真实测量偏离理想条件，DFT算法具有内在的不敏感 于谐波分量的特性，对于动态条件下缓慢变化的信号时，其精度会极大地降低。此外，当实 际的频率偏离额定频率时，由于潜在数据窗长的约束，频率测量也会出现误差。其改进算 法在考虑谐波和噪声的情况下能在一定程度减小测量误差，但存在增大计算量和时滞等缺 点。而在电力系统中，特别是故障后的暂态信号，除了含有工频分量外，还有大量整次谐波、 非整次谐波和衰减直流分量，目前的算法在计算频率时受这些分量的影响较大。
[0004] 例如，公布号为CN101852826A的中国专利，该专利公开了一种电力系统的谐波 分析方法，通过对电力系统基波频率进行三次逼近，每次逼近对傅里叶变换复系数进行调 整，并对信号采样系列中每个信号采样周期的采样数进行调整，最终得到三次逼近后的基 波频率值，该值即为待求值，该方案虽然能够实现高精度的频率计算，但其在逼近过程中数 据处理的计算量较大，计算过程中较为复杂，此外，该方案仅对基波频率进行三次逼近，其 精度无法根据实际情况进行调整。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种电力系统频率测量方法及测量装置，用以解决现有计算 过程复杂和不能得到更为精确频率结果的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明的方案包括：
[0007] -种不受非周期噪声影响的电力系统频率测量方法，步骤如下：
[0008] 1)对待测电流信号一周期内采样N个点，并对得到的采样信号进行离散；
[0009] 2)由离散的采样信号，列出待测电流信号n时刻和n-1时刻的采样矩阵[In]和 [In-1]:
【主权项】
1. 一种不受非周期噪声影响的电力系统频率测量方法，其特征在于，步骤如下： 1) 对待测电流信号一周期内采样N个点，并对得到的采样信号进行离散； 2) 由离散的采样信号，列出待测电流信号n时刻和n-1时刻的采样矩阵[I。]和[1。_1];
其中M《L《N-M，L、M为设定值； 扣设定参考频率由和电压表达式构造电压信号u(t)，并对u(t)离散得到参 考矩阵：
4)由矩阵[1。] +扣]和[1。_1] +扣]的特征根，得到n时刻和n-1对应的相位值0济0。_1， 并由0济0n-1求出计算频率fi+#，该fi+算为待测的频率。
2. 根据权利要求1所述的电力系统频率测量方法，其特征在于，所述频率测量方法还 包括；步骤5):计算f\+?与f^^^的差值；步骤6);判断差值是否在设定的误差范围内，若是， 则该即为待测频率实际值；若否，则将得到的计算频率作为新的参考频率，重复步 骤3)、4)、5)，直到计算频率与参考频率的差值在设定的误差范围内为止。
3. 根据权利要求1或2所述的电力系统频率测量方法，其特征在于，步骤4包括W下过 程对采样矩阵[I。]和[1。_1]进行奇异值分解。
4. 根据权利要求3所述的电力系统频率测量方法，其特征在于，步骤4包括W下过程： 将矩阵[1。] +閒和+閒进行QR分解；[1。] +閒二阳。][AJ[R'n]，+閒二阳。_1] [A"_1][R'"_1]，其中[A。]和[Aw]为前两个对角元素不为0,其余对角元素均为0的对角 阵。
5. 根据权利要求2所述的电力系统频率测量方法，其特征在于，所述的误差范围为：小 于 0.000001。
6. -种不受非周期噪声影响的电力系统频率测量装置，其特征在于，包括： 模块一：对待测电流信号一周期内采样N个点，并对得到的采样信号进行离散； 模块二：由离散的采样信号，列出待测电流信号n时刻和n-1时刻的采样矩阵[I。]和 [In-I]:
其中M《L《N-M，L、M为设定值； 模块S;设定参考频率，由和电压表达式构造电压信号u(t)，并对u(t)离散 得到参考矩阵：
模块四；由矩阵[1。] +閒和[1。_1] +扣]的特征根，得到n时刻和n-1对应的相位值0。 和0。_1，并由0济0n-i求出计算频率f计算，该f计算为待测的频率。
7. 根据权利要求6所述的电力系统频率测量装置，其特征在于，所述频率测量装置还 包括： 模块五：用于计算与的差值； 模块六：用于判断差值是否在设定的误差范围内，若是，则该即为待测频率实际 值；若否，则将得到的计算频率作为新的参考频率，重复操作模块S、模块四和模块五， 直到计算频率与参考频率的差值在设定的误差范围内为止。
8. 根据权利要求6或7所述的电力系统频率测量装置，其特征在于，模块四包括对采样 矩阵[I。]和[1。_1]进行奇异值分解。
9. 根据权利要求8所述的电力系统频率测量装置，其特征在于，模块四包括将矩阵 [IJ+扣]和[In-J+扣]进行QR分解：[IJ+扣]=阳n][AJ[R'J，[In-1]+扣]=阳n-i] [An-I] [R'"_1]，其中[A。]和[A"_1]为前两个对角元素不为0,其余对角元素均为0的对角阵。
【专利摘要】本发明涉及一种电力系统频率测量方法及测量装置，首先对待测电流信号采样，并对得到的采样信号进行离散；其次由离散的采样信号，列出待测电流信号n时刻和n-1时刻的采样矩阵[In]和[In-1]，设定参考频率f参考，由f参考构造参考电压信号u(t)，并对u(t)离散得到参考矩阵，最后由矩阵[In]+[U]和[In-1]+[U]的特征根，得到n时刻和n-1对应的相位值，求出计算频率f计算，本发明利用参考信号和待测信号构造的采样矩阵，通过对矩阵进行QR分解和相似变换，由相关矩阵的特征根得到待测信号的相位，通过前后采样时刻的相位差计算出待测信号的频率，本方案较现有技术，简化了计算过程，使计算量大为减小，并且在工频数据窗内即可快速的、准确的计算出正弦信号的频率。
【IPC分类】G01R23-02
【公开号】CN104849545
【申请号】CN201510216704
【发明人】王莉, 倪传坤, 李宝伟, 李旭, 李文正, 唐艳梅, 石欣, 郝惠贞, 孟利平
【申请人】许继集团有限公司, 许继电气股份有限公司, 许昌许继软件技术有限公司, 国家电网公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月30日