[发明专利]一种基于多算法融合的宽带多频信号测量方法

说明书

本发明公开了一种基于多算法融合的宽带多频信号测量方法，包括以下步骤：对AD采集的含有多分量的宽带多频信号电压、电流进行采样；通过FFT算法检测出其中所含有的各频率成分；对于低频振荡分量，通过数字低通滤波器滤除其中的高频干扰分量后；再使用扩展Prony算法计算各分量的幅值、频率；对于谐波、间谐波分量，通过数字带通滤波器进行带通滤波，得到除工频分量和低频振荡分量之外的其他频率分量X_i；再使用FFT方法计算X_i的幅值、频率参数；对于工频分量，通过数字带通滤波器进行带通滤波，然后使用定间隔采样相量校正算法，得到宽带多频信号中工频分量的相量、频率、频率变化率。本发明实现了宽带多频信号各分量参数的准确、快速检测。

技术领域

本发明涉及一种基于多算法融合的宽带多频信号测量方法，属于电力系统稳定与控制技术领域。

背景技术

近年来，智能电网的快速发展和能源互联网的兴起，使得我国已建成世界上容纳可再生能源最多、输电电压等级最高的超大规模复杂互联电力系统。同时，为有效实现新能源的规模化接入，新一代电力系统呈现出电源类型多、电能变换形式多、电力变换器数量多以及负荷类型需求多等新特征。为提高远距离输电能力和电网功率灵活控制能力，特(超)高压交流或多端柔性直流输电、固定或可控串联补偿成为输电网构架的基本组成单元。各种新型电力电子设备，如固态变压器、静止同步补偿器、可控串联补偿电容器等，取代传统电力设备被广泛应用于电力系统领域。而随着直流输电技术、新能源发电技术以及FACTS技术的快速发展，传统电网接入大量电力电子设备，电网谐波干扰、低频振荡、次同步振荡等扰动现象更加频繁，及时发现并采取措施抑制系统中的振荡，成为保障电力系统安全、稳定运行亟待解决的关键问题之一。

当前PMU、故障录波器和测控装置等测量设备都是针对电网的某一特定运行行为，且某些装置采样频率较低，不能很好适应电网电力电子化引起的日益复杂的不同频率电气量的快速测量需求，不能同时快速、准确的分析基态工频量以及高次谐波、间谐波、低频分量等各种频率分量的中心频率、幅值等主要特征量，为电网扰动的准确监测提供有力保障。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种基于多算法融合的宽带多频信号测量方法，将FFT分析、扩展Prony算法、Grandke频率校正方法、数字滤波器相融合，实现了宽带多频信号各分量参数的准确、快速检测，为监测电力系统低频振荡、次同步振荡等现象提供了有效的监测手段。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的一种基于多算法融合的宽带多频信号测量方法，包括以下几个步骤：

步骤(1)：对AD采集的含有多分量的宽带多频信号电压、电流进行采样；

步骤(2)：通过FFT算法检测出步骤(1)中采集信号所含有的各频率成分，包括低频振荡分量、谐波及间谐波分量以及工频分量；

步骤(3)：对于低频振荡分量，通过数字低通滤波器滤除其中的高频干扰分量后；再使用扩展现有的Prony算法计算各分量的幅值、频率；

步骤(4)：对于谐波、间谐波分量，通过数字带通滤波器进行带通滤波，得到除工频分量和低频振荡分量之外的其他频率分量；再使用基于Grandke频谱校正的FFT方法计算的幅值、频率参数；

步骤(5)：对于工频分量，通过数字带通滤波器进行带通滤波，然后使用现有的定间隔采样相量校正算法，得到宽带多频信号中工频分量的相量、频率、频率变化率。

步骤(1)中，电流信号重采样频率f_s为4KHz。

步骤(1)中，宽带多频信号电压、电流信号的数学模型如下：