[发明专利]频率测量方法和频率测量装置

说明书

提供一种频率测量方法，其包括：以固定采样频率对待测电压进行采样；利用采样所得到的采样样本并基于DFT计算而得到针对预定运算间隔时间的正序电压角度变化量；利用正序电压角度变化量得到频率偏移量；以及利用频率偏移量得到频率相关测量值，其中，频率相关测量值包括频率测量值和频率变化率测量值组成的组中的至少一个。该频率测量方法无需迭代计算，直接得到频率相关测量值，从而快速响应频率变化。此外，还提供一种频率测量装置。

技术领域

本公开涉及一种频率测量装置和一种频率测量方法。本公开涉及用于测量电力系统的频率参数值的频率测量装置和频率测量方法。

背景技术

电力系统智能电子设备(IED，intelligence electronic devices)，例如继电保护设备、稳定控制设备，通常需要对电力系统电流、电压、频率、频率变化率(ROCOF，rate ofchange of frequency)等电气量进行精确测量。用于IED的常规信号处理方案，通常采用数字锁相环原理，实时测量系统频率，动态调整信号的采样频率，从而保证电气量的测量精度。数字锁相环在响应系统频率变化时，采用迭代计算、逐次逼近的算法，因此需要一定的频率响应时间,往往不能满足快速频率变化率保护例如100ms内启动的性能要求。

发明内容

本公开的一些实施例提供一种频率测量方法，其包括：以固定采样频率对待测电压进行采样；利用采样所得到的采样样本并基于离散傅里叶变换(DFT，Discrete FourierTransform)计算而得到针对预定运算间隔时间的正序电压角度变化量；利用正序电压角度变化量得到频率偏移量；以及利用频率偏移量得到频率相关测量值，其中，频率相关测量值包括频率测量值和频率变化率测量值组成的组中的至少一个，并且所述频率偏移量为额定频率和频率测量值的差。

该频率测量方法采用“开环”结构，采用正序电压作为频率测量输入，利用“相邻两次DFT计算所得正序电压角度变化量仅仅依赖于实时频率与额定频率的偏差值”特性，无需迭代计算，直接得到频率相关测量值，从而快速响应频率变化。

例如，在一些实施例中，利用采样所得到的采样样本并基于DFT计算而得到针对预定运算间隔时间的正序电压角度变化量包括：对采样样本进行加窗处理和DFT处理而得到电压矢量，基于电压矢量计算正序电压角度变化量。

采用窗函数截取采样所得到的样本可以有利于滤除或抑制谐波，在有谐波干扰的情况下，频率、频率变化率的测量值仍具有很高的精度。

例如，在一些实施例中，所述频率相关测量值包括频率变化率测量值，所述方法还包括：将频率变化率测量值与阈值变化率比较，当频率变化率测量值小于阈值变化率时，则更新频率相关测量值，当频率变化率测量值大于阈值变化率时，则停止更新频率相关测量值，并且，当在连续预定数量的电力周期内的每个频率变化率测量值均大于阈值变化率，则继续更新频率相关测量值。

将频率变化率测量值与阈值变化率比较以判别电压相角突变，有利于在存在外部扰动的情况下，去除异常频率相关测量值，保证所更新的待测电压频率值的准确性和可靠性。

例如，在一些实施例中，所述方法还包括：利用频率相关测量值得到重采样频率，利用重采样频率对采样样本进行重采样，利用重采样所得到的重采样样本并基于DFT计算而得到除了频率相关测量值以外的其他电气量测量值。

为保证电流、电压等电气量的测量精度，基于实时测量频率，对电流、电压的采样值进行重采样，从而保证电流、电压等电气量的测量精度。

例如，在一些实施例中，利用正序电压角度变化量并基于以下公式得到频率偏移量：频率偏移量＝正序电压角度偏移量/(2πT)，其中，T为预定运算间隔时间。