[发明专利]一种基于线性插值原理的cross算法的测频方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种基于线性插值原理cross算法的测频方法，属于电力系统监测与控制领域。

背景技术

目前，基于同步相量测量单元(PMU)的电力系统广域测量系统(WAMS)已经普遍应用省级以上的电力调度中心，WAMS不仅可以取代传统的数据采集与监视控制系统系统(SCADA)完成电力系统稳态监测任务，而且可以应用于电力系统的动态行为监测、稳定监测和故障分析等领域。随着光伏、风机等分布式能源大规模接入、经济社会发展对供电可靠性要求日益提高，配电网安全可靠运行愈加重要,国内外已开始在配电网的监测与控制尝试应用PMU。

虽然PMU能够实时监测电网频率，但是国际和国内标准规定PMU有效测量范围为45Hz～55Hz。微网开始独立运行时，频率会发生很大的波动，甚至会出现小于45Hz的极端情况，无法应用PMU监测与控制。PMU中测频环节主要是软件算法。数字滤波法、小波变换法、牛顿类算法过于复杂，硬件要求高，过零法、解析函数实现简单但是测频不够精确。原始的cross测频法简单易于实现，但误差大。利用BP网络修正cross改进算法的误差较为复杂，需要离线网络训练无法实现在线的实时性,而且频偏较大时无法修正。

发明内容

本发明的目的在于客服现有测频方法不足，提出一种基于线性插值原理cross算法的测频方法，该算法简单易实现，有效的减少计算量，实时性大大提高，同时也有提高了测频精度。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明基于线性插值原理的cross算法测频方法，包括如下步骤：

步骤1：对输入信号进行等间隔采样，获得离散的等间隔的采样点；

步骤2：根据线性插值原理计算待求输入信号的周期与标准基波周期的平均偏差；

步骤3：求取各采样点偏差的权重，并求偏差的加权平均值；

步骤4：最终根据信号实际周期与标准基波周期的偏差的加权平均值求出频率。

进一步的，所述步骤1对输入电压信号进行等间隔采样，获得离散的等间隔的采样点具体为：

设输入电压信号的标准基波频率即工频为f_N，采样率为f_s，则标准基波周期为标准基波周期内的采样点数为采样周期由此获得离散的等间隔的采样点。

进一步的，所述步骤2中的采用基于线性插值计算待求电压信号的周期与标准基波周期的偏差具体为：

设交流电压的数学表达为：

式中，u(t)为t时刻交流电压瞬时值，U_m为交流电压幅值，ω为交流电压角频率，为电压初相角。

设t-T_N时刻交流电压瞬时值为：

式中，u(t-T_N)为t-T_N时刻交流电压瞬时值，U_m为交流电压幅值，ω为交流电压角频率， 为电压初相角，T_N为标准基波周期。

设t-τ时刻的交流电压瞬时值为：

式中，u(t-τ)为t-τ时刻交流电压瞬时值，U_m为交流电压幅值，ω为交流电压角频率，τ为采样周期，为电压初相角。

根据线性插值原理可以得到下列关系式：

式中，u(t)、u[t-(T_N-T)]、u(t-τ)、u[t-(T_N-T)+τ]分别为t、t-(T_N-T)、t-τ、t-(T_N-T)+τ时刻交流电压瞬时值，T_N为交流电压的标准基波周期，T为待求交流电压信号的实际周期，τ为采样周期。

式中，u[t-(T_N-T)]、u(t-T_N)、u(t-Nτ)、u[t-(T_N-T)+τ]、u(t-T_N+τ)、u(t-Nτ+τ)分别为t-(T_N-T)、t-T_N、t-Nτ、t-(T_N-T)+τ、t-T_N+τ、t-Nτ+τ时刻交流电压瞬时值，T_N为交流电压的标准基波周期，T为待求交流电压信号的实际周期，τ为采样周期，N为一个标准基波周期的采样点数。