[发明专利]基于快速图形拟合算法的SV波形比对测试方法

说明书

本发明涉及一种基于快速图形拟合算法的SV波形比对测试方法，获取两条SV波形曲线的原始图形数据、对获取的原始图形数据和进行归一化处理、计算差值的均方根并迭代一个周期、进行插值、取两个最小点较小的一个作为插值所得到的点、进行m次插值计算、对拟合的两个SV波形计算差值均方根获取被测合并单元的采样误差。本发明使用的双向二分法快速插值方法，既满足图形快速拟合的需求，同时又考虑精度，对于80点采样的波形，仅仅通过10次插值就可以达到0.244微秒的计算精度，可以完全满足测量的精度需求。

技术领域

本发明属于电力自动化技术领域，具体涉及一种基于快速图形拟合算法的SV波形比对测试方法。

背景技术

众所周知中国电力系统的供电标准是50赫兹交流电，其含义就是电网输出的电压电流是以20毫秒为周期按照正弦波的幅值不断变化，称之为电力波形。为了监视电网的运行状况，需要通过电压、电流传感器将电网中的电压、电流按照一定比例采集，形成模拟的电网状态数据。随着电力系统设备的不断发展，电力测控设备逐步由原来的模拟采集方式转变为数字采集方式，即通过固定间隔时间采集当前电网中电压、电流值，形成一个数据序列，这就是采样值(SV)，目前通常采用的是80点采样，采样间隔为250微秒。按照采样间隔将SV序列数据描绘出来就还原成原来的电力波形，但这仅仅是离散数据波形，为了在应用得到任意时刻的电气数据，还需要进行插值计算，一般采用的是线性插值。

电力波形比对就是对两组同步的采样值进行比对的方法，当拟合越好说明越相似，反之说明差别越大。由于电力波形是一个不断按照固定周期变化的标准的正弦波，如果不断用最新获取的波形与第一组(较为正确)的波形进行比对，当误差超过一定范围时就说明可能出现故障。电力波形比对是电力业务中数据分析的一种常用方法。

合并单元是变电站数据采集的设备，其主要作用是将电压、电流互感器采集的模拟量数据转变成数字量采样值(SV)，转换的数据采样间隔时间、幅值和相位大小是合并单元测试的一个重要指标。测试方法一般是和一个标准的合并单元输出的数据进行波形比对，就是下面描述的内容。

在对合并单元SV采样值测试过程中，通过输入同源模拟信号，将被测合并单元输出的SV采样值波形同基准采样设备输出的采样值波形进行比对，可以测得被测合并单元的幅值、相位差，是目前比较有效的测试方法。

目前业界SV波形比对方法是：通过过零点作为起始点,计算多个周期的有效值进行比较，但这种测量方法当被测采样值出现对称锯齿波形时，测量误差较大。还有一种过零点计算公差的方法可以克服锯齿波形的比较误差问题，但当被测采样值的零飘过大，或者对时不精确造成零点偏移时，计算误差同样较大；采用图形插值移动拟合的方法，局限于移动幅度的选取，会带来收敛慢或者精度低的问题。因此，设计一种科学有效的波形对比方法，是解决测量SV采样值采样误差的根本之道。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的核心技术方案就是通过二分法快速插值方法实现图形拟合，对拟合的含义进行形象描述就是：将被测波形进行左右“移动”然后与基准波形进行对比，选取优者，然后重复移动，直至精度满意。本发明采取一种动态变化幅度的插值方法，即：开始移动幅度较大，然后逐步缩小，这样不仅能够快速收敛而且最大限度保证了精度。

本发明所采用的技术方案如下：

基于快速图形拟合算法的SV波形比对测试方法，包括以下步骤：

步骤1、获取两条SV波形曲线的原始图形数据f[n]和g[n]；

步骤2、判断原始图形数据f[n]和g[n]的数据队列是否超过两个完整的数据周期,如果否，转步骤1；如果是，转下一步；

步骤3、对获取的原始图形数据f[n]和g[n]进行归一化处理，得到：和

步骤4、对两条SV波形曲线的归一化处理后的数据(和)计算差值的均方根，并迭代一个周期：k从0到T(T＝80)：