[发明专利]一种基于频率测量的差分DFT幅值修正算法

说明书

本申请公开了一种基于频率测量的差分DFT幅值修正算法，包括：用于采用差分DFT算法的嵌入式继电保护装置，包括：建立实部补偿系数、虚部补偿系数与待修正信号实、虚部之间的关系式；待修正信号频率范围内，用工频与测量频率的频差对补偿系数进行拟合；测量当前电网频率，利用拟合关系式计算当前电网频率的补偿系数；获取待修正信号，按照差分DFT算法计算当前采样点数据窗内的信号实部、虚部；对实部、虚部进行修正，得出修正后的模拟量信号幅值。本发明不增加采样率，不增加运算负担，可以提高差分DFT算法在非工频状态下的幅值计算精度，进而提高嵌入式继电保护装置的动作特性。

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，涉及一种基于频率测量的差分DFT幅值修正算法。

背景技术

相对于全周DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换)算法，差分DFT可以有效滤除直流分量，在嵌入式继电保护装置中得到广泛应用。微机保护一般采用定间隔采样的方法，相对于同步采样，定间隔采样对硬件AD芯片的要求较小，易于在嵌入式软件中实现，但是当采样频率与原始信号不同步时，会产生频谱泄露，严重影响装置的测量精度和保护的动作特性。

以变压器差动保护为例，差动电流的计算一般采用差分DFT算法，其计算精度是影响动作特性的重要因素。当系统频率与工频频率偏差较大时，差动电流的计算值也会产生较大误差，影响变压器差动保护的差动动作特性，严重时甚至会发生误动。

为解决频率偏移情况下的向量测量问题，许多学者提出了不同的改进方法。包括平移采样窗算法、变间隔采样法等，此类算法的测量结果比较精确，但是对采样率要求较高，增加运算负担，不适合在嵌入式软件中使用。另外一些DFT修正算法大多基于全周DFT算法，不适用于差分DFT算法的补偿。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本申请提供一种基于频率测量的差分DFT幅值修正算法，可以提高差分DFT算法在非工频状态下的幅值计算精度，解决差分DFT算法在频率偏移状态下模拟量幅值计算误差大的问题，可应用于采用差分DFT算法的嵌入式继电保护装置。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种基于频率测量的差分DFT幅值修正算法，用于采用差分DFT算法的嵌入式继电保护装置，所述方法包括以下步骤：

步骤1：建立实部补偿系数K_R、虚部补偿系数K_I与待修正信号实、虚部之间的关系式；

步骤2：待修正信号频率范围内，用工频与测量频率的频差对补偿系数进行拟合；

步骤3：测量当前电网频率，利用步骤2拟合关系式计算当前电网频率的补偿系数；

步骤4：获取待修正信号，即电网模拟量信号采样值，按照差分DFT算法计算当前采样点数据窗内的信号实部、虚部；

步骤5：采用步骤1的关系式和步骤3计算的补偿系数，对步骤4计算的实部、虚部进行修正，得出修正后的模拟量信号幅值。

本发明进一步包括以下优选方案：

优选地，步骤1包括以下步骤：

步骤1.1：设存在实部补偿系数K_R，虚部补偿系数K_I，使差分DFT计算的信号幅值得到修正，建立K_R，K_I关于信号实部、虚部的关系式；

步骤1.2：在输入的待修正模拟量信号中任取两点建立方程组，联立求解K_R，K_I关于信号实部、虚部的表达式，求解K_R，K_I，并证明各频率下补偿系数K_R，K_I存在唯一解。

优选地，步骤1.1具体步骤如下：