[发明专利]基于最小二乘算法的新型交变电气快速测量装置及方法

权利要求书

1.基于最小二乘算法的新型交变电气快速测量装置，包括中央控制器、电源模块、信号处理模块、最小二乘数据分析模块、通信模块、附加模块和均值嵌套中值滤波模块，其特征在于，所述电源模块分别给信号处理模块、最小二乘数据分析模块、通信模块、附加模块和均值嵌套中值滤波模块供电，中央控制器还分别连接信号处理模块、最小二乘数据分析模块、通信模块、附加模块和均值嵌套中值滤波模块，信号处理模块还连接最小二乘数据分析模块，最小二乘数据分析模块还连接均值嵌套中值滤波模块，均值嵌套中值滤波模块还连接通讯模块和附加模块。

2.根据权利要求1所述的基于最小二乘算法的新型交变电气快速测量装置，其特征在于，所述信号处理模块还分别连接电压互感器和整流模块。

3.根据权利要求2所述的基于最小二乘算法的新型交变电气快速测量装置，其特征在于，所述最小二乘数据分析模块还分吧连接ADC采样器、中央处理器和定时器模块。

4.根据权利要求3所述的基于最小二乘算法的新型交变电气快速测量装置，其特征在于，所述通信模块还分别连接RS485通信模块和通用输出模块。

5.根据权利要求4所述的基于最小二乘算法的新型交变电气快速测量装置，其特征在于，所述附加模块还分别连接人机交互模块和声光报警器。

6.基于最小二乘算法的新型交变电气快速测量方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一所述的测量装置，包含以下步骤：

步骤1：操作人员根据人机交互界面整定最小二乘的模型与测量速度，进行最小二乘算法的模型为y＝Asin(wt+b)，其中的w是由用户整定参数，在电气模拟量中其代表的含义为频率，操作人员整定了w也就相当于整定了整个算法的滤波频率，如w＝50，则之后的算法中应只对50hz频率分量进行计算有效值。整定完最小二乘模型的频率后操作人员应整定该设备的测量速度，测量速度整定时间为ms，范围为5ms～1s；

步骤2：将电气数据接入信号处理模块，由信号处理模块中的电压、电流互感器进行信号变比，变比要求为将正常运行的电压(如10kv)变比为100V，将正常运行的电流变比为5A。电压变比系数＝正常运行电压/100；电流变比系数＝正常运行电流/5；变比后的信号接入整流模块进行电压电流的缩小和滤波。将采集到的电压电流通过模拟电路组合整理为0—3.3V可供数据转换模块使用的信号；

步骤3：数据转换模块中通过模数转换实现对由信号处理模块传送进来的信号进行离散化，采样时间间隔设为定值，采样时间间隔不应大于1.25ms应根据中央处理器的性能尽可能的提高采样率。采样率＝1/采样时间；每隔采样时间间隔长度向相应的一维存储矩阵中增长型赋值，该一维存储矩阵应可存储10个周波的采样数据；赋值计数到矩阵的上限后从矩阵起始继续赋值；

步骤4：通过定时器模块定时调用中央处理器对数据进行最小二乘算法的处理，每隔一个采样数据间隔故障判别模块使用数据转换模块中的赋值计数值以及当前的采样率确定在一维矩阵中的序列进行最小二乘算法处理，上述确定的最小二乘模型函数依据最小误差进行拟合，最小二乘的数学表达式为其中，f(xi)表示所创建的模型得到的y预测值，yi则是离散过后的真实值，使得所有的两者之差平方和最小，则认为所有的预测值偏离真实值的程度最小，其矩阵型式为y(i)＝A(i)X，式中A(i)＝[sin(wTs),cos(wTs)]；

步骤5：通过最小二乘数据分析模块所得到关于设定频率下的数据真有效值矩阵，将该矩阵传送至均值嵌套中值滤波模块中，先进行三个数据中取中间值进行第一次滤波，后通过从中值滤波后取三个值做均值滤波。从而保证数据的可靠性。并将该数据通过通讯模块以及附加模块的人机交互界面进行显示和信息传输。

7.根据权利要求6所述的基于最小二乘算法的新型交变电气快速测量方法，其特征在于，在测量速度整定时间为20ms时，如当前计数值为100，当前采样率为25600，一维矩阵上线为5120，则应抓取一维存储矩阵中的[4708,5120]与[0,100]进行组合512数组的数据窗，若整定时间为其它值，则需要应更改抓取的数据窗的数据量。