專利名稱：一種高精度同步相量動(dòng)態(tài)測(cè)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于GPS同步時(shí)鐘進(jìn)行高精度同步相量動(dòng)態(tài)測(cè)量的方法，屬于電力系統(tǒng)信息化與自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人類對(duì)環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)日益深刻，電力能源在人類生活中的應(yīng)用也日漸廣泛，伴隨著區(qū)域電力系統(tǒng)互聯(lián)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模也日趨龐大，電網(wǎng)中的突發(fā)事件對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的干擾影響也越大越難以檢測(cè)及維修。因此需要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，采集高精度、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，精確的分析電網(wǎng)的負(fù)荷狀態(tài)，對(duì)電網(wǎng)電力進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配，對(duì)各個(gè)變電站運(yùn)行故障進(jìn)行預(yù)警，分析。而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)中位于不同地理位置的電力信號(hào)進(jìn)行采集，實(shí)時(shí)同步檢測(cè)跨越較大地理范圍節(jié)點(diǎn)上的關(guān)鍵電量，就必須依賴相量測(cè)量單元(英文名稱為Phasor Measurement Unit,簡(jiǎn)稱PMU)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集?！鹘y(tǒng)上用于相量測(cè)量單元的同步相量測(cè)量方法大多采用固定時(shí)間窗、固定采樣頻率進(jìn)行信號(hào)采樣，然后依據(jù)復(fù)雜算法和實(shí)際頻率偏離額定頻率的情況，估算附加誤差，再進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，以計(jì)算出非額定頻率情況下的相量信息，因此其數(shù)據(jù)運(yùn)算量較大，并且影響數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性采樣與計(jì)算。而且通過(guò)復(fù)雜算法進(jìn)行頻率偏離額定值的計(jì)算，其計(jì)算的理論值與實(shí)際值較存在不確定性的偏差，特別是當(dāng)實(shí)際頻率偏離額定頻率較遠(yuǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)計(jì)算誤差會(huì)隨著偏移量的增大而增大，因而適應(yīng)的測(cè)量范圍較小，數(shù)據(jù)的精度不高。因此，傳統(tǒng)方法在數(shù)據(jù)的精度和實(shí)時(shí)性上有較大的缺點(diǎn)。因此，需要采用一種新的高精度實(shí)時(shí)相量測(cè)量方法來(lái)解決傳統(tǒng)上固定采樣頻率及算法修正的不足，提高系統(tǒng)對(duì)頻率偏差的適應(yīng)性，同時(shí)也提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)、高精度數(shù)據(jù)采樣。專利申請(qǐng)?zhí)枮?3145952. 8和200910087425. X的發(fā)明專利，其就是采用固定時(shí)間
窗、固定采樣頻率進(jìn)行信號(hào)采樣，通過(guò)算法計(jì)算頻率偏離額定頻率情況下的誤差，在一定程度上提高了頻率偏離情況下的測(cè)量精度，但當(dāng)頻率偏離額定范圍較大情況下，其通過(guò)算法計(jì)算的誤差與實(shí)際誤差相差較大，進(jìn)而影響測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠消除頻率偏離額定頻率時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)精度的影響的用于相量測(cè)量單元的同步相量測(cè)量方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種高精度同步相量動(dòng)態(tài)測(cè)量的方法，其特征在于，步驟為第一步、通過(guò)波形轉(zhuǎn)換電路將輸入相量測(cè)量單元的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，檢測(cè)該方波信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)以及信號(hào)頻率；第二步、將檢測(cè)到的信號(hào)頻率，依據(jù)一階滯后濾波算法進(jìn)行頻率軟件濾波，濾去信號(hào)中的諧波和雜波干擾，得到穩(wěn)定的實(shí)際信號(hào)頻率；第三步、根據(jù)方波信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)啟動(dòng)采樣，根據(jù)實(shí)際信號(hào)頻率調(diào)整采樣頻率，保證在信號(hào)采樣符合傅里葉算法要求的情況下，始終在完整信號(hào)周期采樣，將一個(gè)完整信號(hào)周波的所有采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)，根據(jù)GPS同步時(shí)鐘所提供的時(shí)間同步信號(hào)讀取所有采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)并進(jìn)行離散傅里葉算法運(yùn)算，得到信號(hào)的相量；第四步、采用相關(guān)算法對(duì)GPS同步時(shí)鐘的時(shí)刻點(diǎn)與各個(gè)采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的時(shí)間偏差進(jìn)行修正，從而提高系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。本發(fā)明提供的方法采用數(shù)據(jù)采樣與數(shù)據(jù)信息處理相互獨(dú)立的方式，并結(jié)合信號(hào)頻率進(jìn)行相應(yīng)的濾波，然后根據(jù)頻率調(diào)整數(shù)據(jù)采樣的時(shí)間間隔，并依據(jù)同步時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行DFT運(yùn)算，消除了頻率偏離額定頻率時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)精度的影響，實(shí)現(xiàn)了頻率偏離額定頻率大范圍情況下，系統(tǒng)依然具有較高精度的相量測(cè)量。實(shí)踐證明，該方法能夠適應(yīng)頻率大范圍偏離額定頻率的情況，在額定頻率5%的范圍內(nèi)偏離時(shí)(45Hz 55Hz)，其均具有較高的測(cè)量精度，同時(shí)也避免信號(hào)中諧波和雜波的干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的穩(wěn)定測(cè)量。


圖I為本發(fā)明提供的總體設(shè)計(jì)框圖；圖2為同步時(shí)鐘點(diǎn)與采樣點(diǎn)的時(shí)間偏差示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。結(jié)合圖1，本發(fā)明提供了一種高精度同步相量動(dòng)態(tài)測(cè)量的方法，其步驟為第一步、通過(guò)波形轉(zhuǎn)換電路將輸入相量測(cè)量單元的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，利用相量測(cè)量單元的DSP的的輸入捕獲單元檢測(cè)該方波信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)以及信號(hào)頻率；第二步、將檢測(cè)到的信號(hào)頻率，依據(jù)一階滯后濾波算法進(jìn)行頻率軟件濾波，濾去信號(hào)中的諧波和雜波干擾，得到穩(wěn)定的實(shí)際信號(hào)頻率，一階滯后濾波算法的公式為
權(quán)利要求
1.一種高精度同步相量動(dòng)態(tài)測(cè)量的方法，其特征在于，步驟為 第一步、通過(guò)波形轉(zhuǎn)換電路將輸入相量測(cè)量單元的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，檢測(cè)該方波信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)以及信號(hào)頻率； 第二步、將檢測(cè)到的信號(hào)頻率，依據(jù)一階滯后濾波算法進(jìn)行頻率軟件濾波，濾去信號(hào)中的諧波和雜波干擾，得到穩(wěn)定的實(shí)際信號(hào)頻率； 第三步、根據(jù)方波信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)啟動(dòng)采樣，根據(jù)實(shí)際信號(hào)頻率調(diào)整采樣頻率，保證在信號(hào)采樣符合傅里葉算法要求的情況下，始終在完整信號(hào)周期采樣，將一個(gè)完整信號(hào)周波的所有采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)，根據(jù)GPS同步時(shí)鐘所提供的時(shí)間同步信號(hào)讀取所有采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)并進(jìn)行離散傅里葉算法運(yùn)算，得到信號(hào)的相量； 第四步、采用相關(guān)算法對(duì)GPS同步時(shí)鐘的時(shí)刻點(diǎn)與各個(gè)采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的時(shí)間偏差進(jìn)行修正，從而提高系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)的精度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高精度同步相量動(dòng)態(tài)測(cè)量的方法，其特征在于，步驟為通過(guò)波形轉(zhuǎn)換電路將輸入相量測(cè)量單元的正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)，檢測(cè)該方波信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)以及信號(hào)頻率；根據(jù)方波信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)啟動(dòng)采樣，根據(jù)實(shí)際信號(hào)頻率調(diào)整采樣頻率，將一個(gè)完整信號(hào)周波的所有采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)，根據(jù)GPS同步時(shí)鐘所提供的時(shí)間同步信號(hào)讀取所有采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)并進(jìn)行離散傅里葉算法運(yùn)算，得到信號(hào)的相量。本發(fā)明提供的方法消除了頻率偏離額定頻率時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)精度的影響，實(shí)現(xiàn)了頻率偏離額定頻率大范圍情況下，系統(tǒng)依然具有較高精度的相量測(cè)量。
文檔編號(hào)G01R25/00GK102788901SQ201210289520
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者吳小東, 奚培鋒, 李強(qiáng), 琚長(zhǎng)江, 薛吉, 阮于東 申請(qǐng)人:上海電器科學(xué)研究所(集團(tuán))有限公司, 上海電器科學(xué)研究院