CN109038683B - 一次调频频率信号源的准确性评价方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一次调频频率信号源的准确性评价方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，包括：获取带有时间标签的待评价频率信号；依据基准频率信号和预先构建的频率信号准确性性能指标体系，计算所述待评价频率信号多项准确性性能指标值；利用所述多项准确性性能指标值评价所述待评价频率信号的准确性。本发明提供的准确性评价方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，可以准确、全面、客观的评价一次调频信号的准确性。

Description

一次调频频率信号源的准确性评价方法、装置及设备

技术领域

本发明涉及发电机组调频技术领域，特别是涉及一种一次调频频率信号源的准确性评价方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

电网频率是电能质量的重要体现，随着对电能质量要求的提升，目前普遍要求并网发电机组参与一次调频，并接受电网公司的一次调频性能考核。在发生各种电网扰动时，如短路、用电设备切投、特高压跳闸等，受传输滞后、测量方法、测量精度等因素的影响，各种电网频率信号间存在不同程度的差异。各发电机组往往是根据本机频率进行一次调频动作，本机频率信号源的准确性对发电机组的一次调频性能有显著影响。因此，评价发电机组一次调频频率信号源的准确性，查找影响一次调频性能的制约因素，对提高一次调频性能具有很强的现实意义和实用价值。

现有技术中，较多侧重于对一次调频性能的定量评价和综合评价，而缺乏对一次调频频率信号源质量的评价。现有技术中只涉及对PMU频率信号的判断，且只能判断该信号点是好点还是坏点，缺乏全面、定量的准确性评价指标。

综上所述可以看出，如何对一次调频频率信号源的准确性进行评价是目前有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种一次调频频率信号源的准确性评价方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，已解决了现有技术中对一次调频频率信号准确性评价不全面的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种一次调频频率信号源的准确性评价方法，包括：获取带有时间标签的待评价频率信号；依据基准频率信号和预先构建的频率信号准确性性能指标体系，计算所述待评价频率信号多项准确性性能指标值；利用所述多项准确性性能指标值评价所述待评价频率信号的准确性。

优选地，所述获取带有时间标签的待评价频率信号后还包括：对所述待评价频率信号进行滤波处理，从而消除所述待评价频率信号中的噪声干扰和毛刺。

优选地，所述对所述待评价频率信号进行滤波处理包括：利用快速傅里叶变化对所述待评价频率信号进行滤波处理。

优选地，所述预先构建的频率信号准确性性能指标体系包括：准静态过程指标，动态过程指标，抗干扰性指标；其中，所述准静态过程指标用于刻画电网稳定时所述待评价频率信号小幅波动过程的特征；所述动态过程指标用于刻画电网试验或电网真实扰动时，所述待评价频率信号的动态响应特性；所述抗干扰性指标用于刻画所述待评价频率信号的受扰特性。

优选地，所述准静态过程指标包括：

在预设时间段内获取到的所述待评价频率信号的均值：

其中，f为待评价频率信号，n为预设时间段内的数据点数，k代表第k时刻；

所述均值与所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号均值之差：

其中，

为所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号均值；

在所述预设时间段内获取到的所述待评价频率信号的标准差：

所述标准差与所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号的标准差之差：ΔS＝S-S_ref，其中，S_ref为所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号的标准差。

优选地，所述动态过程指标包括：所述待评价频率信号的延迟/超前时间；

所述待评价频率信号的动态偏差极值：Δf_p＝max|f_eval(t)-f_ref(t)|，其中，t为所述动态偏差极值处所对应的极值时间，f_eval(t)为动态过程中所述待评价频率信号，f_ref(t)为动态过程中所述基准频率信号；

所述待评价频率信号的动态跟踪时间；

所述待评价频率信号的误差绝对值积分指标：

其中，t₀和t_tr分别为动态跟踪过程的起始时刻和结束时刻；

所述待评价频率信号的频率信号误差指数：

优选地，所述利用所述多项准确性性能指标值评价所述待评价频率信号的准确性包括：将所述待评价频率信号的各项性能指标值带入与所述待评价指标相对应的考核公式中，计算各项性能指标值在评价结果综合得分中所占权重，从而得到所述待评价频率信号的评价结果综合得分；根据所述待评价频率信号的评价结果综合得分，判断所述待评价频率信号的准确性。

本发明还提供了一种一次调频频率信号源的准确性评价装置，包括：

信号获取模块，用于获取带有时间标签的待评价频率信号；

计算模块，用于依据基准频率信号和预先构建的频率信号准确性性能指标体系，计算所述待评价频率信号的多项准确性性能指标值；

评价模块，用于利用所述多项性能指标值评价所述待评价频率信号的准确性。

本发明还提供了一种一次调频频率信号源的准确性评价设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述一种一次调频频率信号源的准确性评价方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种一次调频频率信号源的准确性评价方法的步骤。

本发明所提供的一次调频频率信号源的准确性评价方法，在同一发电机组下，采集待评价频率信号，在同一GPS时间标签下对所述待评价频率信号和基准频率信号进行比对；依据所述基准频率信号和预先构建的频率信号准确性性能指标体系，计算所述待评价频率信号的多项准确性性能指标值，即所述待评价频率信号和所述基准频率信号之间的差异，根据所述多项准确性能指标快速发现所述待评价频率信号的主要问题，从而提高电网发电机组一次调频频率信号的准确性和可靠性。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种一次调频频率信号源的准确性评价方法的第一种具体实施例的流程图；

图2为本发明所提供的频率信号准确性性能指标体系结构框图；

图3为本发明所提供的一种一次调频频率信号源的准确性评价方法的第二种具体实施例的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种一次调频频率信号源的准确性评价装置的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种一次调频频率信号源的准确性评价方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，可以准确、全面、客观的评价一次调频信号的准确性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种一次调频频率信号源的准确性评价方法的第一种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下：

步骤S101：获取带有时间标签的待评价频率信号；

在本实施例中，可以获取各种电网频率信号作为待评价频率信号，如：汽轮机频率(转速)、发电机频率、主变高压侧频率、PMU频率等。

由于获取所述待评价频率信号的时间和地点不同，所以获取的待评价频率信号需要具有同一格式的GPS同步时间标签，因此需要将所述待评价频率信号置于同一的GPS时钟平台作对时处理，以便于保证后续信号比对的科学性和评价结果的可信性。

步骤S102：依据基准频率信号和预先构建的频率信号准确性性能指标体系，计算所述待评价频率信号多项准确性性能指标值；

所述基准频率信号一般选用具备资质单位检测的标准频率信号，在实际应用中以电网公司一次调频性能考核信号或相近信号为基准。

如图2所示，所述频率信号准确性性能指标体系包括：准静态过程指标，动态过程指标，抗干扰性指标；其中，所述准静态过程指标用于刻画电网稳定时所述待评价频率信号小幅波动过程的特征；所述动态过程指标用于刻画电网试验或电网真实扰动时，所述待评价频率信号的动态响应特性；所述抗干扰性指标用于刻画所述待评价频率信号的受扰特性。

所述准静态过程指标包括：

(1)在预设时间段内获取到的所述待评价频率信号的均值：

其中，f为待评价频率信号，n为预设时间段内的数据点数，k代表第k时刻；

(2)所述均值与所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号均值之差：

其中，

为所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号均值；

所述均值和所述均值之差用于刻画在预设时间段内所述待评价频率信号绝对值相比所述基准频率信号绝对值间差异性的强弱。根据所预设时间段的不同，所述均值和所述均值之差可以对所述待评价频率信号此方面特性做多时间尺度刻画。

(3)在所述预设时间段内获取到的所述待评价频率信号的标准差：

(4)所述标准差与所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号的标准差之差：ΔS＝S-S_ref，其中，S_ref为所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号的标准差。

所述标准差和所述标准差之差用于刻画所述待评价频率信号波动特性相比所述基准频率信号波动特性间差异性的强弱。根据所指定时间段的不同，所述标准差和所述标准差之差可以对待评价频率信号此方面特性做多时间尺度刻画。

所述动态过程指标包括：

(1)时间域平移特性，利用延迟或超前时间刻画动态过程中由于电能传输和频率信号传输所造成的电网频率信号的时间域平移特性的强弱。

(2)偏差极值特性，利用所述动态偏差极值和极值时间刻画所述待评价频率信号的偏差极值特性。所述动态偏差极值为动态过程中所述带评价频率信号与所述基准频率信号间偏差绝对值的极大值；

所述动态偏差极值：Δf_p＝max|f_eval(t)-f_ref(t)|，其中，t为所述动态偏差极值处所对应的极值时间，f_eval(t)为动态过程中所述待评价频率信号，f_ref(t)为动态过程中所述基准频率信号。

(3)跟踪快速性，所述跟踪快速性用于刻画所述待评价频率信号跟踪所述基准频率信号过程的长短，利用动态跟踪时间表示所述待评价频率信号的跟踪快速性，所述动态跟踪时间具体定义为所述待评价频率信号和所述基准频率信号之间的偏差缩至动态偏差极值5％所用的时间。

(4)跟踪准确性，所述跟踪准确性用于刻画动态跟踪过程中所述待评价频率信号和所述基准频率信号的差异性。利用误差绝对值积分指标和频率信号误差指数表示动态跟踪过程中所述待评价频率信号和所述基准频率信号之间的差异性；

所述误差绝对值积分指标为：

其中，t₀和t_tr分别为动态跟踪过程的起始时刻和结束时刻；

所述频率信号误差指数：

所述待评价频率信号在传输过程中抗干扰性用于刻画所述待评价频率信号受噪声干扰的强弱。通过将所述待评价频率信号在滤波前后分别与所述基准频率信号对比，对所述待评价频率信号采集过程中的信号屏蔽与隔离效果进行评价。

步骤S103：利用所述多项准确性性能指标值评价所述待评价频率信号的准确性。

在本实施例中，通过所述频率信号准确性性能指标体系中的多项准确性性能指标计算所述待评价频率信号和所述基准频率信号之间的差异，从而一次调频频率信号源的准确性进行评价；通过评价性能指标，快速地发现所述待评价频率信号的主要问题，从而提高电网发电机组一次调频动作的准确性和可靠性。

在上述实施例的基础上，本实施例对获取到的待评价频率信号进行滤波处理，消除所述待评价频率信号中的噪声干扰和毛刺，从而使所述待评价频率信号的准确性评价结果更加准确。

请参考图3，图3为本发明所提供的一种一次调频频率信号源的准确性评价方法的第二种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下：

步骤S301：获取带有时间标签的待评价频率信号；

在本实施例中，所述待评价频率信号可以通过本地获取，也可以通过远程获取，本实施例中，最多可以通过远程获取64路待评价频率信号。

本地获取所述待评价频率信号时，可以通过电压(0～150mV、0～500mV、0～1V、0～5V、0～10V、±150mV、±500mV、±1V、±5V、±10V、±15V)、电流(±20mA、0～20mA、4～20mA)、Modbus RTU通信接口、基于无线4G网络的远程无线信号接口接入所述待评价频率信号。

远程获取所述待评价频率信号时，可以通过电压(0～150mV、0～500mV、0～1V、0～5V、0～10V、±150mV、±500mV、±1V、±5V、±10V、±15V)、电流(±20mA、0～20mA、4～20mA)、Modbus RTU通信接口接入所述待评价频率信号。

将远程采集到的待评价频率信号通过频率采集通道与被采集量选用合适的采集方式接入，并通过配对程序，完成与本地服务器的配对采集通讯，并能正常显示和记录到本机采集设备上。

利用GPS对时天线或接入对时脉冲确保获取到的待评价频率信号具有GPS同步时钟标签。

步骤S302：对所述待评价频率信号进行滤波处理，从而消除所述待评价频率信号中的噪声干扰和毛刺；

在本实施例中采用快速傅立叶变换、小波滤波、卡尔曼滤波等多种方法进行个性化的信号处理，滤除各种噪声干扰，消除待评价频率信号中的毛刺。

步骤S303：依据基准频率信号和预先构建的频率信号准确性性能指标体系，计算所述待评价频率信号多项准确性性能指标值；

设置自动评价总时间、准静态标志量(电网频率变化幅度、频率变化率等)、动态标志量(电网频率变化幅度、频率变化率等)等准确性评价指标后，对所述待评价频率信号进行评价，计算准确性评价指标值，全面评价所述待评价频率信号的准确性，显示评价结果并根据评价结果提出改进建议。

步骤S304：将所述待评价信号的各项准确性性能指标值带入与所述待评价指标相对应的考核公式中，计算所述各项准确性性能指标值在评价结果综合得分中所占权重，从而得到所述待评价频率信号的评价结果综合得分；

步骤S305：根据所述待评价频率信号的评价结果综合得分，判断所述待评价频率信号的准确性。

对所述待评价频率信号的准确性评价完成后，可以自动生成评价报告，以便于记录所述待评价频率信号的准确性结果。

在本实施例中，可以通过无线网络(例如4G网络)传输，将不同地区的频率信号，进行跨空间、跨时间比对分析。本实施例所提供的准确性评价方法，建立了全面的多尺度的准确性指标体系，针对各电网的不同特点，分析发电机组频率信号影响一次调频动作特性的主要问题，所给频率信号的评价结果更为全面、客观，并能通过改善相关的性能指标，提高一次调频的动作性能。本实施所提供的准确性评价方法，可以对最多64路不同地区的频率信号进行远程采集，在特高压跳闸过程中或电网故障时可分析研究电网在事故中的频率变化的规律和潮流分布规律。

请参考图4，图4为本发明实施例提供的一种一次调频频率信号源的准确性评价装置的结构框图；具体装置可以包括：

信号获取模块100，用于获取带有时间标签的待评价频率信号；

计算模块200，用于依据基准频率信号和预先构建的频率信号准确性性能指标体系，计算所述待评价频率信号的多项准确性性能指标值；

评价模块300，用于利用所述多项准确性性能指标值评价所述待评价频率信号的准确性。

本实施例的一次调频频率信号源的准确性评价装置用于实现前述的一次调频频率信号源的准确性评价方法，因此一次调频频率信号源的准确性评价装置中的具体实施方式可见前文中的一次调频频率信号源的准确性评价方法的实施例部分，例如，信号获取模块100，计算模块200，评价模块300，分别用于实现上述一次调频频率信号源的准确性评价方法中步骤S101，S102和S103，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。

本发明具体实施例还提供了一种一次调频频率信号源的准确性评价设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述一种一次调频频率信号源的准确性评价方法的步骤。

本发明具体实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种一次调频频率信号源的准确性评价方法的步骤。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一次调频频率信号源的准确性评价方法、装置、设备以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种一次调频频率信号源的准确性评价方法，其特征在于，包括：

获取带有时间标签的待评价频率信号；

依据基准频率信号和预先构建的频率信号准确性性能指标体系，计算所述待评价频率信号的多项准确性性能指标值；

利用所述多项准确性性能指标值评价所述待评价频率信号的准确性；

其中，所述预先构建的频率信号准确性性能指标体系包括：用于刻画电网稳定时所述待评价频率信号小幅波动过程的特征的准静态过程指标，用于刻画电网试验或电网真实扰动时，所述待评价频率信号的动态响应特性的动态过程指标，用于刻画所述待评价频率信号的受扰特性的抗干扰性指标；

所述准静态过程指标包括：

在预设时间段内获取到的所述待评价频率信号的均值：

其中，f为待评价频率信号，n为预设时间段内的数据点数，k代表第k时刻；

所述均值与所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号均值之差：

其中，

为所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号均值；

在所述预设时间段内获取到的所述待评价频率信号的标准差：

所述标准差与所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号的标准差之差：△S＝S-S_ref，其中，S_ref为所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号的标准差；

所述动态过程指标包括：

所述待评价频率信号的延迟/超前时间；

所述待评价频率信号的动态偏差极值：△f_p＝max|f_eval(t)-f_ref(t)|，其中，t为所述动态偏差极值处所对应的极值时间，f_eval(t)为动态过程中所述待评价频率信号，f_ref(t)为动态过程中所述基准频率信号；

所述待评价频率信号的动态跟踪时间；

所述待评价频率信号的误差绝对值积分指标：

其中，t₀和t_tr分别为动态跟踪过程的起始时刻和结束时刻；

所述待评价频率信号的频率信号误差指数：

2.如权利要求1所述的准确性评价方法，其特征在于，所述获取带有时间标签的待评价频率信号后还包括：

对所述待评价频率信号进行滤波处理，从而消除所述待评价频率信号中的噪声干扰和毛刺。

3.如权利要求2所述的准确性评价方法，其特征在于，所述对所述待评价频率信号进行滤波处理包括：利用快速傅里叶变化对所述待评价频率信号进行滤波处理。

4.如权利要求1所述的准确性评价方法，其特征在于，所述利用所述多项准确性性能指标值评价所述待评价频率信号的准确性包括：

将所述待评价频率信号的各项性能指标值带入与待评价指标相对应的考核公式中，计算各项性能指标值在评价结果综合得分中所占权重，从而得到所述待评价频率信号的评价结果综合得分；

根据所述待评价频率信号的评价结果综合得分，判断所述待评价频率信号的准确性。

5.一种一次调频频率信号源的准确性评价装置，其特征在于，包括：

信号获取模块，用于获取带有时间标签的待评价频率信号；

计算模块，用于依据基准频率信号和预先构建的频率信号准确性性能指标体系，计算所述待评价频率信号的多项准确性性能指标值；

评价模块，用于利用所述多项准确性性能指标值评价所述待评价频率信号的准确性；

其中，所述预先构建的频率信号准确性性能指标体系包括：用于刻画电网稳定时所述待评价频率信号小幅波动过程的特征的准静态过程指标，用于刻画电网试验或电网真实扰动时，所述待评价频率信号的动态响应特性的动态过程指标，用于刻画所述待评价频率信号的受扰特性的抗干扰性指标；

所述准静态过程指标包括：

在预设时间段内获取到的所述待评价频率信号的均值：

其中，f为待评价频率信号，n为预设时间段内的数据点数，k代表第k时刻；

所述均值与所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号均值之差：

其中，

为所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号均值；

在所述预设时间段内获取到的所述待评价频率信号的标准差：

所述标准差与所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号的标准差之差：△S＝S-S_ref，其中，S_ref为所述预设时间段内获取到的所述基准频率信号的标准差；

所述动态过程指标包括：

所述待评价频率信号的延迟/超前时间；

所述待评价频率信号的动态偏差极值：△f_p＝max|f_eval(t)-f_ref(t)|，其中，t为所述动态偏差极值处所对应的极值时间，f_eval(t)为动态过程中所述待评价频率信号，f_ref(t)为动态过程中所述基准频率信号；

所述待评价频率信号的动态跟踪时间；

所述待评价频率信号的误差绝对值积分指标：

其中，t₀和t_tr分别为动态跟踪过程的起始时刻和结束时刻；

所述待评价频率信号的频率信号误差指数：

6.一种一次调频频率信号源的准确性评价设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述一种一次调频频率信号源的准确性评价方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述一种一次调频频率信号源的准确性评价方法的步骤。

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