本發(fā)明涉及電磁測量儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種同步相量測量單元的相量測量精度評估方法及評估裝置。

背景技術(shù)：

PMU(Phasor Measurement Unit，同步相量測量單元)被稱為智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，基于PMU的WAMS(Wide Area Measurement System，廣域測量系統(tǒng))在電網(wǎng)的監(jiān)測、控制和保護等應(yīng)用中發(fā)揮越來越重要的作用。PMU提供持續(xù)可靠的數(shù)據(jù)是WAMS開展各類應(yīng)用的前提。為保證PMU測量數(shù)據(jù)的可靠性，一方面，PMU在部署前必須進行校準，在使用中也需定期檢測，以確認其處于正常狀態(tài)；另一方面，若能對測量數(shù)據(jù)質(zhì)量進行在線評估，標識測量結(jié)果中的壞數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)PMU工作異常，則是更為積極的技術(shù)手段。

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和PMU技術(shù)的廣泛應(yīng)用，PMU的測量標準經(jīng)歷不斷修改，并還將持續(xù)更新。當前PMU最新國際測量標準為IEEE C37.118.1-2011及其修訂版IEEE C37.118.1a-2014，系統(tǒng)校驗標準為IEEE C37.242—2013。與IEEEC37.118-2005相比，新標準最大變化是引入了動態(tài)相量概念，新增了PMU動態(tài)測試的內(nèi)容。由于被測量動態(tài)變化，動態(tài)測試對PMU校準造成很大的挑戰(zhàn)。例如，基于高精度信號源的PMU測試系統(tǒng)是美國國家標準與技術(shù)局(NIST)同步量測實驗室和我國相關(guān)高校致力研制的技術(shù)方案，在靜態(tài)測試中技術(shù)非常成熟，但在動態(tài)測試時明顯存在缺陷。在動態(tài)測試中，由于高精度信號源硬件系統(tǒng)的功率放大等環(huán)節(jié)會引入不可完全補償?shù)臅r間延遲，導(dǎo)致高精度信號源的實際發(fā)出信號相對于理論信號存在一定時標誤差，最終造成校準系統(tǒng)中相量比較環(huán)節(jié)存在誤差。為消除時標誤差對PMU動態(tài)測試的影響，需要研制PMU高精度校準器。

針對PMU最新國際標準，目前國內(nèi)外在工業(yè)生產(chǎn)中尚未出現(xiàn)符合該標準的PMU校準系統(tǒng)。即便高精度校準器開始廣泛用于PMU動態(tài)測試，由于這類傳統(tǒng)的PMU校準系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、價格昂貴，一個完整的校準流程耗時長，并且需要專業(yè)測試人員調(diào)試，并不適合PMU裝置的現(xiàn)場檢測。

相關(guān)技術(shù)中，公開了一種基于相量估計中原信號與殘差信號功率比(稱為殘差信噪比)評估相量測量的精度的思路。由于該做法不要求預(yù)知被測量真實值，不依賴于測試信號精確形式，可用于相量測量質(zhì)量的在線評估；若用于PMU系統(tǒng)的校驗，則可大大緩解對測試信號源的要求。但該思路存在明顯缺陷，當觀測信號中包含諧波和噪聲等干擾時，殘差信噪比取值主要由干擾決定，無法反映誤差大小。為了基于該思路有效實現(xiàn)相量測量的在線評估，并進一步成功用于PMU校準，一方面需要完善基于殘差實現(xiàn)在噪聲和干擾等條件下進行測量誤差評估的算法，另一方面需要通過理論研究和試驗驗證，制定完整的測試和評估方案，使得測試結(jié)果符合PMU測量標準要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種同步相量測量單元的相量測量精度評估方法，該方法可以提高評估的可靠性和準確性，簡單便捷。

本發(fā)明的另一個目的在于提出一種同步相量測量單元的相量測量精度評估裝置。

為達到上述目的，本發(fā)明一方面實施例提出了一種同步相量測量單元的相量測量精度評估方法，包括以下步驟：獲取同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量測量數(shù)據(jù)；根據(jù)所述同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量測量數(shù)據(jù)獲取基波重構(gòu)波形，以得到殘差波形；獲取所述殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比；如果處理正常運行的在線測量數(shù)據(jù)，則通過所述帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比分別獲取同步相量測量不確定度和電網(wǎng)采樣信號的信噪比；如果處理離線校驗測量數(shù)據(jù)，則根據(jù)輸入的標準信號源設(shè)置和所述帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比得到基波和干擾引起的相量測量誤差；獲取系統(tǒng)測量精度綜合評估結(jié)果。

本發(fā)明實施例的同步相量測量單元的相量測量精度評估方法，由同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量數(shù)據(jù)獲得基波重構(gòu)波形和殘差波形，計算殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比，從而對正常運行數(shù)據(jù)，帶內(nèi)和帶外信噪比分別估計同步相量測量不確定度和電網(wǎng)信號信噪比，實時反饋測量環(huán)境和PMU工作狀態(tài)，并且對離線校驗測量數(shù)據(jù)，針對一系列測試信號源，計算出各種情況下基波和干擾引起的相量測量誤差，實現(xiàn)系統(tǒng)測量精度綜合評估，即在PMU正常運行時，實現(xiàn)同步相量測量不確定度在線估計，在PMU性能檢驗時，結(jié)合中等精度標準測試信號源，實現(xiàn)PMU精度校驗，提高了評估的可靠性和準確性。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的同步相量測量單元的相量測量精度評估方法還可以具有以下附加的技術(shù)特征：

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，通過時窗長度和基波帶寬選取得到所述殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，在針對不同標準測試信號源時，根據(jù)所述帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比進行測量誤差表征和精度校驗的準則進行精度校驗。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，基波重構(gòu)序列和殘差序列ε[n]的計算公式為：

其中，s[n]為電網(wǎng)采樣序列，為經(jīng)插值后所得電網(wǎng)采樣序列的同步相量測量值，f_s為采樣頻率，t_n為時標。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，以所述時標為中心，長度為T_w＝L/f_s的數(shù)據(jù)窗，所述帶內(nèi)信噪比和帶外殘差信噪比的計算公式為：

其中，Δf＝f_s/(L+1)，L+1為時窗內(nèi)采樣點個數(shù)，B為基波帶寬，E[n,m]為ε[n]的短時傅里葉變換。

為達到上述目的，本發(fā)明另一方面實施例提出了一種同步相量測量單元的相量測量精度評估裝置，包括：數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量測量數(shù)據(jù)；波形獲取模塊，用于根據(jù)所述同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量測量數(shù)據(jù)獲取基波重構(gòu)波形，以得到殘差波形；信噪比獲取模塊，用于獲取所述殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比；評估模塊，當處理正常運行的在線測量數(shù)據(jù)時，通過所述帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比分別獲取同步相量測量不確定度和電網(wǎng)采樣信號的信噪比，當處理離線校驗測量數(shù)據(jù)時，根據(jù)輸入的標準信號源設(shè)置和所述帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比得到基波和干擾引起的相量測量誤差，從而獲取系統(tǒng)測量精度綜合評估結(jié)果。

本發(fā)明實施例的同步相量測量單元的相量測量精度評估裝置，由同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量數(shù)據(jù)獲得基波重構(gòu)波形和殘差波形，計算殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比，從而對正常運行數(shù)據(jù)，帶內(nèi)和帶外信噪比分別估計同步相量測量不確定度和電網(wǎng)信號信噪比，實時反饋測量環(huán)境和PMU工作狀態(tài)，并且對離線校驗測量數(shù)據(jù)，針對一系列測試信號源，計算出各種情況下基波和干擾引起的相量測量誤差，實現(xiàn)系統(tǒng)測量精度綜合評估，即在PMU正常運行時，實現(xiàn)同步相量測量不確定度在線估計，在PMU性能檢驗時，結(jié)合中等精度標準測試信號源，實現(xiàn)PMU精度校驗，提高了評估的可靠性和準確性。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的同步相量測量單元的相量測量精度評估裝置還可以具有以下附加的技術(shù)特征：

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述信噪比獲取模塊具體用于通過時窗長度和基波帶寬得到所述殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，在針對不同標準測試信號源時，根據(jù)所述帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比進行測量誤差表征和精度校驗的準則進行精度校驗。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，基波重構(gòu)序列和殘差序列ε[n]的計算公式為：

其中，s[n]為電網(wǎng)采樣序列，為經(jīng)插值后所得電網(wǎng)采樣序列的同步相量測量值，f_s為采樣頻率，t_n為時標。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，以所述時標為中心，長度為T_w＝L/f_s的數(shù)據(jù)窗，所述帶內(nèi)信噪比和帶外殘差信噪比的計算公式為：

其中，Δf＝f_s/(L+1)，L+1為時窗內(nèi)采樣點個數(shù)，B為基波帶寬，E[n,m]為ε[n]的短時傅里葉變換。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的同步相量測量單元的相量測量精度評估方法的流程圖；

圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的PMU實測的一段同步相量幅值波形示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的PMU實測的一段同步相量相位波形示意圖；

圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的PMU記錄的一段電流信號錄波波形示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基波重構(gòu)所得殘差波形示意圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的特征參數(shù)i計算結(jié)果示意圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的特征參數(shù)o計算結(jié)果示意圖；

圖8為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基波頻偏測試試驗所得TVE最大值(TVE_max)、TVE均方根值(TVE_rms)和i關(guān)于頻偏f變化曲線示意圖；

圖9為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基波正弦幅度調(diào)制測試試驗所得TVE最大值(TVE_max)、TVE均方根值(TVE_rms)和r_i關(guān)于調(diào)制頻率f_m變化曲線示意圖；

圖10為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基波正弦相位調(diào)制測試試驗所得TVE最大值(TVE_max)、TVE均方根值(TVE_rms)和r_i關(guān)于調(diào)制頻率f_m變化曲線；

圖11為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的同步相量測量單元的相量測量精度評估裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的同步相量測量單元的相量測量精度評估方法及評估裝置，首先將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的同步相量測量單元的相量測量精度評估方法。

圖1是本發(fā)明一個實施例的同步相量測量單元的相量測量精度評估方法的流程圖。

如圖1所示，該同步相量測量單元的相量測量精度評估方法包括以下步驟：

在步驟S101中，獲取同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量測量數(shù)據(jù)。

在步驟S102中，根據(jù)同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量測量數(shù)據(jù)獲取基波重構(gòu)波形，以得到殘差波形。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，基波重構(gòu)序列和殘差序列ε[n]的計算公式為：

其中，s[n]為電網(wǎng)采樣序列，為經(jīng)插值后所得電網(wǎng)采樣序列的同步相量測量值，f_s為采樣頻率，t_n為時標。

舉例而言，對同步相量測量序列進行插值，使得插值序列與同步錄波數(shù)據(jù)時標對齊，由插值序列重構(gòu)基波，基波與同步錄波數(shù)據(jù)之差為殘差波形。

在步驟S103中，獲取殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比。

在本發(fā)明的一個實施例中，可以通過時窗長度和基波帶寬合理選取得到殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比。

可以理解的是，以某測量時刻為中心，根據(jù)不同用途選取時窗長度和基波帶寬，根據(jù)該時窗內(nèi)基波和殘差波形，由FFT計算出殘差在基波頻帶內(nèi)和頻帶外的功率，并與該時窗內(nèi)基波平均功率做比，得到殘差帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，以時標為中心，長度為T_w＝L/f_s的數(shù)據(jù)窗，帶內(nèi)信噪比和帶外殘差信噪比的計算公式為：

其中，Δf＝f_s/(L+1)，L+1為時窗內(nèi)采樣點個數(shù)，B為基波帶寬，E[n,m]為ε[n]的短時傅里葉變換。

在步驟S104中，如果處理正常運行的在線測量數(shù)據(jù)，則通過帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比分別獲取同步相量測量不確定度和電網(wǎng)采樣信號的信噪比。

例如，對于PMU在線測量數(shù)據(jù)，時窗選取為5個基波周期(0.1秒)，帶內(nèi)信噪比倒數(shù)的平方根為相量測量不確定度(總相量誤差方均根)估計，帶外信噪比為電網(wǎng)采樣信號當前時刻信噪比(干擾和噪聲相對基波的功率比)估計值。

在步驟S105中，如果處理離線校驗測量數(shù)據(jù)，則根據(jù)輸入的標準信號源設(shè)置和帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比得到基波和干擾引起的相量測量誤差。

其中，在本發(fā)明的一個實施例中，在針對不同標準測試信號源時，根據(jù)帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比進行測量誤差表征和精度校驗的準則進行精度校驗。

例如，對于離線檢測數(shù)據(jù)，基波帶寬對P類測量為固定值75Hz，對M類測量基波帶寬折為數(shù)據(jù)上報率(單位時間測量數(shù)據(jù)上報次數(shù))，時窗為5秒(標準信號源長度)，帶內(nèi)信噪比倒數(shù)的平方根為基波引起的總向量誤差(TVE)，帶外信噪比倒數(shù)的平方根與諧波功率之差的絕對值為應(yīng)諧波引起的TVE。

在步驟S106中，獲取系統(tǒng)測量精度綜合評估結(jié)果。

本發(fā)明實施例的評估方法為PMU數(shù)據(jù)質(zhì)量的在線評估、PMU工作狀態(tài)的在線監(jiān)測和PMU測量精度的定期校驗提供了便捷、有效和經(jīng)濟的技術(shù)手段，對提高PMU的應(yīng)用水平具有積極意義。

具體而言，本發(fā)明實施例由同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量測量數(shù)據(jù)獲得基波重構(gòu)波形和殘差波形，計算出殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比；對正常運行的在線測量數(shù)據(jù)，帶內(nèi)和帶外信噪比分別用于估計同步相量測量不確定度和電網(wǎng)采樣信號的信噪比；對離線校驗測量數(shù)據(jù)，根據(jù)輸入的標準信號源設(shè)置，由帶內(nèi)和帶外信噪比分別計算出基波和干擾引起的相量測量誤差，綜合各種標準信號源測試結(jié)果，得到系統(tǒng)測量精度綜合評估。

在本發(fā)明的實施例中，本發(fā)明實施例的評估方法可以基于PMU同步錄波和相量測量數(shù)據(jù)，對同步相量測量精度進行評估的計算方法。在PMU正常運行情況下，該算法可實現(xiàn)同步相量測量不確定度在線估計；在PMU性能檢驗時，結(jié)合標準測試信號源(不要求高精度)，尤其是可用于對PMU裝置同步相量測量精度實現(xiàn)一種符合最新PMU測量標準(IEEE C37.118.1-2011及其修訂版IEEE C37.118.1a-2014)的現(xiàn)場校驗。

下面以一個具體實施例對本發(fā)明實施例的評估方法進行詳細描述。

步驟S1，殘差信號帶內(nèi)和帶外信噪比計算：

以單相電壓或電流數(shù)據(jù)為例。記s[n]電網(wǎng)采樣序列，采樣頻率為f_s，是經(jīng)插值后所得s[n]的同步相量測量值，二者對應(yīng)協(xié)調(diào)世界時(UTC)時標為t_n?；ㄖ貥?gòu)序列和殘差序列ε[n]分別為：

對以t_n為中心，長度為T_w＝L/f_s的數(shù)據(jù)窗，定義這段數(shù)據(jù)帶內(nèi)和帶外殘差信噪比分別為：

其中，Δf＝f_s/(L+1)，L+1為時窗內(nèi)采樣點個數(shù)，B是基波帶寬，E[n,m]是ε[n]的短時傅里葉變換：

進一步記和這兩個參數(shù)直接用于測量誤差表征。

i和o在PMU正常工作狀態(tài)下用于相量測量質(zhì)量在線評估，和PMU定期檢測時用于系統(tǒng)測量精度校驗兩種應(yīng)用場合下，式(3)和(4)中參數(shù)T_w和B有所不同。用于在線評估時，T_w＝0.1秒(5個基波周期)，B的取值使得i與TVE的均方根(即同步相量測量不確定度)盡可能接近。記h(t)為實現(xiàn)同步相量估計的等效線性濾波器，即：

則要求B的取值盡可能滿足：

其中H(f)為h(t)頻響特性。用于精度評估時，T_w＝5秒(單個標準測試信號樣本長度)，對P類測量B＝75Hz，對M類測量B選取為數(shù)據(jù)上報率。

步驟S2，基于PMU實測數(shù)據(jù)進行相量測量不確定度估計：

舉例而言，圖2～圖4給出了吉林省某60萬機組故障時主變壓器A相電流的一段5秒(2015/8/6日0:35:58～0:35:03)實測同步相量(數(shù)據(jù)上報率100Hz)數(shù)據(jù)和同步錄波波形，圖5給出了基于錄波和相量數(shù)據(jù)由式(2)計算得到基波重構(gòu)殘差波形，采樣頻率為4.8kHz。圖6和圖7給出了基于圖5殘差波形分別由式(3)和式(4)計算得到的i和-20log₁₀(o)曲線，二者分別作為同步相量測量不確定度和電網(wǎng)采樣信號信噪比的估計值，其中B＝90Hz，L＝480?？梢钥闯?，在59秒到59.1秒之間，i和o數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，可確定為壞數(shù)據(jù)，這是由于系統(tǒng)振蕩，電網(wǎng)信號畸變所致。而在此區(qū)間之外，i值也都達到2％，明顯超出了正常誤差允許水平(<1％)，表明測量系統(tǒng)存在問題。離線分析殘差波形，發(fā)現(xiàn)其中包含顯著的基波成分，據(jù)此推斷錄波數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)可能存在同步偏差。將錄波數(shù)據(jù)與重構(gòu)數(shù)據(jù)做延遲相關(guān)估計得同步偏差為0.06ms。同步校正前后i和o分別如圖6和圖7所示，校正后i在振蕩前后分別約為0.15％和0.25％，回歸正常水平。o值基本不受同步誤差影響，可知振蕩前后信噪比約為43.5dB。

在本發(fā)明的實施例中，充分展示了本發(fā)明在測量數(shù)據(jù)質(zhì)量在線評估和PMU工作狀態(tài)監(jiān)測應(yīng)用中的效能和積極作用。

步驟S3，結(jié)合標準測試信號源進行PMU精度校驗：

PMU測量標準規(guī)定了多組標準測試信號，基于對這些標準測試信號的測量結(jié)果總體評估PMU的相量測量精度。這些標準測試信號為穩(wěn)態(tài)時存在頻偏的基波信號、基波+諧波信號，和動態(tài)時遭受正弦幅度調(diào)制、正弦相位調(diào)制和線性調(diào)頻的基波信號，各類測試信號單相表達式如下

根據(jù)標準中規(guī)定的P類和M類兩種測量性能，以上公式中的參數(shù)Δf，k_m，k_x，k_a和R_f在不同范圍內(nèi)取值。PMU標準中以TVE的最大值表征相量測量精度，但統(tǒng)計該數(shù)值需要已知同步相量的真實值，在動態(tài)測試中幾乎無法實現(xiàn)。本發(fā)明基于理論分析和實驗驗證表明，在PMU測試條件下(無隨機噪聲)，i近似等于TVE的均方根值，o與諧波有效值之差等于諧波引起的TVE，為此以i和o作為技術(shù)指標，表征PMU總體的相量測量精度。

對各類標準測試信號，本發(fā)明實施例以i和o作為技術(shù)指標進行PMU相量測量誤差校驗的具體規(guī)定如下：

(1)測試信號為式(8)含頻偏的穩(wěn)態(tài)基波信號，P類測試要求基波頻偏|Δf|≤5Hz，M類測試要求|Δf|≤5Hz，校驗準則為ρ_i<Γ_i，ρ_o<Γ_o，門限參考值i＝1％，o＝0.05％；

(2)測試信號為式(9)含諧波信號干擾的穩(wěn)態(tài)基波信號，要求分別考察2次到50次諧波，即m＝2，3，…，50，P類測試要求|Δf|≤2Hz，k_m＝0.01，M類測試要求|Δf|≤5Hz，k_m＝0.1，校驗準則為ρ_i<Γ_i，|ρ_o-k_m|<Γ_o，門限參考值i＝1％，o＝0.5％；

(3)測試信號為式(10)正弦幅度調(diào)制動態(tài)基波信號，P類測試要求調(diào)制頻率f_m≤2Hz，k_x＝0.1,M類測試要求f_m≤5Hz，k_x＝0.1，校驗準則為ρ_i<Γ_i,ρ_o<Γ_o，門限參考值i＝1％，o＝0.05％；

(4)測試信號為式(11)正弦相位調(diào)制動態(tài)基波信號，P類測試要求調(diào)制頻率f_m≤2Hz，k_x＝0.1，M類測試要求f_m≤5Hz，k_x＝0.1，校驗準則為ρ_i<Γ_i，ρ_o<Γ_o，門限參考值i＝1％，o＝0.05％；

(5)測試信號為式(12)線性調(diào)頻基波信號，R_f＝1Hz/s，P類測試要求頻率偏移范圍為從48Hz增長至52Hz和從52Hz下降至48Hz，M類測試要求頻率偏移范圍為從45Hz增長至55Hz和從55Hz下降至45Hz,校驗準則為ρ_i<Γ_i，ρ_o<Γ_o，門限參考值i＝1％，o＝0.05％。

以IEEE C37.118.1-2011附錄C中P類參考算法和一種M類參考算法(上報率F_s＝50Hz)分別作為M類和P類測試對象，作為具體實施例，給出具體計算機仿真測試結(jié)果，除i和o外，還將給出TVE最大值(TVE_max)和TVE均方根(TVE_rms)統(tǒng)計結(jié)果，將i與這兩個數(shù)值進行對比：

(1)含頻偏的穩(wěn)態(tài)基波信號，P類算法測試結(jié)果為TVE_max＝0.63％，TVE_rms＝0.59％，i＝0.56％，r_o＝8.1e-5；M類測試結(jié)果為TVE_max＝0.72％，TVE_rms＝0.66％，i＝0.66％，r_o＝1.9e-4；

(2)含諧波信號干擾的穩(wěn)態(tài)基波信號，P類算法測試結(jié)果為：TVE_max＝0.63％/0.63％/0.63％/0.63％(m＝2/3/4/5)，TVE_rms＝0.59％/0.59％/0.59％/0.59％(m＝2/3/4/5)，i＝0.56％/0.56％/0.56％/0.56％(m＝2/3/4/5)，r_o＝3.7e-5/1.3e-5/1.7e-5/2.1e-5(m＝2/3/4/5)；M類測試結(jié)果為TVE_max＝0.73％/0.71％/0.72％/0.72％(m＝2/3/4/5)，TVE_rms＝0.66％/0.66％/0.66％/0.66％(m＝2/3/4/5)，i＝0.69％/0.67％/0.66％/0.66％(m＝2/3/4/5)，o＝2.0e-4/1.4e-4/1.3e-4/1.4e-4(m＝2/3/4/5)；

(3)正弦幅度調(diào)制動態(tài)基波信號，P類算法測試結(jié)果為TVE_max＝0.07％，TVE_rms＝0.04％，i＝0.04％,o＝0.11e-5；M類測試結(jié)果為TVE_max＝0.12％,TVE_rms＝0.07％，i＝0.07％，o＝0.7e-5；

(4)正弦相位調(diào)制動態(tài)基波信號，P類算法測試結(jié)果為TVE_max＝0.06％，TVE_rms＝0.04％，i＝0.04％，o＝0.34e-5；M類測試結(jié)果為TVE_max＝0.12％，TVE_rms＝0.07％，i＝0.07％，o＝0.5e-5；

(5)線性調(diào)頻基波信號，P類算法測試結(jié)果為TVE_max＝0.61％，TVE_rms＝0.27％，i＝0.26％，o＝8.6e-5；M類測試結(jié)果為TVE_max＝0.71％，TVE_rms＝0.37％，i＝0.37％，o＝5.6e-5。

從以上測試結(jié)果可以看出，在各種情況下i與TVE均方根取值都非常接近，o也處于理論預(yù)估的范圍內(nèi)，驗證了本發(fā)明實施例的有效性。

另外，圖8、圖9和圖10具體給出了M類參考算法測試試驗中基波頻偏、正弦幅度調(diào)制和正弦相位調(diào)制中TVE最大值、TVE均方根和i隨測試參數(shù)的變化曲線。結(jié)果進一步證實，在各種情況下i與TVE均方根取值都非常接近。

根據(jù)本發(fā)明實施例的同步相量測量單元的相量測量精度評估方法，由同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量數(shù)據(jù)獲得基波重構(gòu)波形和殘差波形，計算殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比，從而對正常運行數(shù)據(jù)，帶內(nèi)和帶外信噪比分別估計同步相量測量不確定度和電網(wǎng)信號信噪比，實時反饋測量環(huán)境和PMU工作狀態(tài)，并且對離線校驗測量數(shù)據(jù)，針對一系列測試信號源，計算出各種情況下基波和干擾引起的相量測量誤差，實現(xiàn)系統(tǒng)測量精度綜合評估，即在PMU正常運行時，實現(xiàn)同步相量測量不確定度在線估計，在PMU性能檢驗時，結(jié)合中等精度標準測試信號源，實現(xiàn)PMU精度校驗，提高了評估的可靠性和準確性。

其次參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的同步相量測量單元的相量測量精度評估裝置。

圖11是本發(fā)明一個實施例的同步相量測量單元的相量測量精度評估裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖11所示，該同步相量測量單元的相量測量精度評估10包括：數(shù)據(jù)獲取模塊100、波形獲取模塊200、信噪比獲取模塊300和評估模塊400。

其中，數(shù)據(jù)獲取模塊100用于獲取同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量測量數(shù)據(jù)。波形獲取模塊200用于根據(jù)同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量測量數(shù)據(jù)獲取基波重構(gòu)波形，以得到殘差波形。信噪比獲取模塊300用于獲取殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比。當處理正常運行的在線測量數(shù)據(jù)時，評估模塊400通過帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比分別獲取同步相量測量不確定度和電網(wǎng)采樣信號的信噪比，當處理離線校驗測量數(shù)據(jù)時，評估模塊400根據(jù)輸入的標準信號源設(shè)置和帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比得到基波和干擾引起的相量測量誤差，從而獲取系統(tǒng)測量精度綜合評估結(jié)果。本發(fā)明實施例的評估裝置10可以在PMU正常運行時，實現(xiàn)同步相量測量不確定度在線估計，在PMU性能檢驗時，結(jié)合中等精度標準測試信號源，實現(xiàn)PMU精度校驗，提高了評估的可靠性和準確性。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，信噪比獲取模塊300具體用于通過時窗長度和基波帶寬合理選取得到殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，在針對不同標準測試信號源時，根據(jù)帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比進行測量誤差表征和精度校驗的準則進行精度校驗。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，基波重構(gòu)序列和殘差序列ε[n]的計算公式為：

其中，s[n]為電網(wǎng)采樣序列，為經(jīng)插值后所得電網(wǎng)采樣序列的同步相量測量值，f_s為采樣頻率，t_n為時標。

進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，以時標為中心，長度為T_w＝L/f_s的數(shù)據(jù)窗，帶內(nèi)信噪比和帶外殘差信噪比的計算公式為：

其中，Δf＝f_s/(L+1)，L+1為時窗內(nèi)采樣點個數(shù)，B為基波帶寬，E[n,m]為ε[n]的短時傅里葉變換。

需要說明的是，前述對同步相量測量單元的相量測量精度評估方法實施例的解釋說明也適用于該實施例的同步相量測量單元的相量測量精度評估裝置，此處不再贅述。

根據(jù)本發(fā)明實施例的同步相量測量單元的相量測量精度評估裝置，由同步錄波數(shù)據(jù)和同步相量數(shù)據(jù)獲得基波重構(gòu)波形和殘差波形，計算殘差波形的帶內(nèi)信噪比和帶外信噪比，從而對正常運行數(shù)據(jù)，帶內(nèi)和帶外信噪比分別估計同步相量測量不確定度和電網(wǎng)信號信噪比，實時反饋測量環(huán)境和PMU工作狀態(tài)，并且對離線校驗測量數(shù)據(jù)，針對一系列測試信號源，計算出各種情況下基波和干擾引起的相量測量誤差，實現(xiàn)系統(tǒng)測量精度綜合評估，即在PMU正常運行時，實現(xiàn)同步相量測量不確定度在線估計，在PMU性能檢驗時，結(jié)合中等精度標準測試信號源，實現(xiàn)PMU精度校驗，提高了評估的可靠性和準確性。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。