本發(fā)明涉及一種基于誤差估算的自補償電力系統(tǒng)幅值算法，屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
交流信號幅值計算是電力系統(tǒng)保護、測量、控制、計量設(shè)備中常用的算法，常用的算法為離散傅立葉變換(DFT)算法，但DFT算法獲得精確計算結(jié)果的前提是采樣頻率和系統(tǒng)頻率同步，采樣頻率和系統(tǒng)頻率不同步將會產(chǎn)生頻率泄漏現(xiàn)象，產(chǎn)生較大誤差。事實上電網(wǎng)頻率在50Hz附近波動，采用DFT算法算出的幅值也在一定范圍內(nèi)波動。克服非同步采樣誤差有硬件和軟件兩種，前者可以采用硬件頻率跟蹤電路，根據(jù)測出的系統(tǒng)頻率決定采樣頻率，后者是在時域和頻域通過插值進行數(shù)據(jù)修正。硬件方法通過實時計算系統(tǒng)頻率，系統(tǒng)頻率發(fā)生變化后，調(diào)整采樣間隔，確保采樣頻率和系統(tǒng)頻率同步，該方法需要修改硬件電路，導(dǎo)致硬件復(fù)雜，成本較高；軟件方法一般采用加窗方法，常見加窗方法有余弦窗、卷積窗等，一般常用Blackman-Harris窗，采用數(shù)據(jù)窗算法有計算量大（一般需要分析3～20個周波）、所得結(jié)果精度欠缺等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明在DFT算法基礎(chǔ)上提出了一種基于誤差估算的自補償電力系統(tǒng)幅值算法，通過估算算法誤差，對DFT算法所得結(jié)果補償，得到精確的幅值結(jié)果。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：基于誤差估算的自補償電力系統(tǒng)幅值算法，包括如下步驟：1）對于離散采樣序列Z(k)，采用過零點算法計算采樣序列的頻率fz和第一個過零點位置tc0，然后計算初始相角，所述計算初始相角θ的計算公式為：θ=2π×tc0/t；其中，A為離散采樣序列的幅值，N為同步采樣下每周期采樣點數(shù)，f為系統(tǒng)同步采樣頻率，θ為初始相角，fz為采樣序列Z(k)的頻率，t為采樣序列周期，2）采用線性插值算法按的采樣間隔對離散采樣序列Z(k)進行重采樣，得到重采樣序列Z'(k)；3）對所述步驟2）的重采樣序列Z'(k)進行DFT運算，得到帶有誤差的幅值A(chǔ)'；4）構(gòu)造一個已知采樣序列幅值為Ay(Ay＞0)的離散采樣序列，5）采用線性插值算法按的采樣間隔對離散采樣序列Y(k)進行重采樣，得到重采樣序列Y'(k)；6）對所述步驟5）的重采樣序列Y'(k)進行DFT運算，得到帶有誤差的幅值A(chǔ)'y；7）獲得誤差系數(shù)n，8）利用所述步驟3）和步驟7）的計算結(jié)果，計算離散采樣序列的幅值A(chǔ)，所述計算公式為：本發(fā)明的幅值算法計算方法簡單，所需采樣序列不超過2個采樣周波，計算量小，并且計算過程中對計算算法造成的誤差自動進行補償，所得結(jié)果與系統(tǒng)頻率及采樣序列初始相角無關(guān)，所得幅值計算結(jié)果優(yōu)于0.001%，具有實際應(yīng)用價值。具體實施方式下面對本發(fā)明進行進一步詳細說明。基于誤差估算的自補償電力系統(tǒng)幅值算法，包括如下步驟：1）對于離散采樣序列Z(k)，其中，A為離散采樣序列的幅值，N為同步采樣下每周期采樣點數(shù)，f為電力系統(tǒng)同步采樣頻率，θ為初始相角，fz為采樣序列Z(k)的頻率，采用過零點算法計算采樣序列的頻率fz和第一個過零點位置tc0，計算過程如下：對于離散采樣值序列Z(k)，按照采樣時間從前向后依次查找采樣值，找到其中相臨的兩個采樣值zm和zm+1，滿足條件zm＜0且zm+1≥0，計算第一個過零點位置tc0其中，ts為采樣間隔時間，m為采樣序列的第m個點，在zm+1后繼續(xù)尋找相臨的兩個采樣值zn和zn+1，滿足條件zn＜0且zn+1≥0，計算第二個過零點時刻tc1m、n滿足關(guān)系：n＞m+1，且m≥0，n＞1，則采樣序列的頻率fz為：采樣序列周期tz為：然后計算初始相角，初始相角θ的計算公式為：θ=2π×tc0/tz。2）采用線性插值算法按的采樣間隔對離散采樣序列Z(k)進行重采樣，得到重采樣序列Z'(k)，Z'(k)的采樣頻率與離散采樣序列Z(k)的采樣頻率之比為N，Z'(k)與電力系統(tǒng)采樣頻率同步，例如：通常情況下，電力系統(tǒng)頻率為50Hz，電力系統(tǒng)每周期采樣點數(shù)為80點(即每秒采樣4000次)，現(xiàn)輸入51Hz模擬量，對該模擬量采用每秒4080次重采樣，即重采樣間隔為1/(80*51)，此時重采樣頻率輸入模擬量頻率比為N，與電力系統(tǒng)同步。具體計算過程為：對于離散采樣值序列Z(k)，按照采樣間隔對離散采樣序列Z(k)進行重采樣，重采樣時刻0,......，重采樣序列Z'(k)中的任意一點i（i≥0）的采樣值z'i，計算公式如下：其中，zj，zj+1分別為離散采樣序列Z(k)中第j個點和第j+1個點對應(yīng)的采樣值，并且滿足：這樣即可得到重采樣序列Z'(k)。3）對步驟2）的重采樣序列Z'(k)進行DFT運算，得到帶有誤差的幅值A(chǔ)'，具體計算過程為：因為Z'(k)與系統(tǒng)同步，所以取Z'(k)中的N點序列，它的離散傅立葉變換(DFT)實部為：虛部為其中z'l為序列Z'(k)第l點的采樣值，l滿足條件0≤l＜N，則幅值A(chǔ)'為：4）構(gòu)造一個已知采樣序列幅值為Ay(Ay＞0)的離散采樣序列，5）采用線性插值算法按的采樣間隔對離散采樣序列Y(k)進行重采樣，得到重采樣序列Y'(k)，具體計算過程為：按照采樣間隔對離散采樣序列Y(k)進行重采樣，重采樣時刻0,......，重采樣序列Y'(k)中的任意一點i（i≥0）的采樣值y'i，計算公式如下：其中，yj，yj+1分別為離散采樣序列Y(k)中第j個點和第j+1個點對應(yīng)的采樣值，并且滿足：這樣即可得到重采樣序列Y'(k)。6）對步驟5）的重采樣序列Y'(k)進行DFT運算，得到帶有誤差的幅值A(chǔ)'y，具體計算過程為：取序列Y'(k)中N點序列，它的離散傅立葉變換(DFT)實部為：虛部為其中y'1為序列Y'(k)第l點的采樣值，l滿足條件0≤l＜N，則幅值A(chǔ)'y為：7）獲得誤差系數(shù)n，8）利用步驟3）和步驟7）的計算結(jié)果，計算離散采樣序列的幅值A(chǔ)，計算公式為：上述計算方法，對于Z(k)為同步采樣序列和非同步采樣序列的情況都適用，對于同步采樣情況下，Z'(k)=Z(k)。通過采用上述計算方法，對DFT算法所得結(jié)果補償，得到精確的幅值結(jié)果本發(fā)明按照優(yōu)選實施例進行了說明，應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例不以任何形式限定本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。