CN115712020A - 基于线性加权sinc函数的广谱相量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于线性加权sinc函数的广谱相量测量方法，包括：在[100,2500]Hz范围内，以10Hz为间隔设定振荡频率的预设值；计算得到不同的振荡相量估计值，构建基于线性加权sinc函数的低通滤波器，以提高相量测量的准确度；以幅值最大的相量估计值作为选定的相量估计值，计算频率估计值；计算得到幅值补偿后的相量估计值。本发明能够有效改善相量测量等效滤波器通带和阻带的性能，从而提高相量测量的准确度。

Description

基于线性加权sinc函数的广谱相量测量方法

技术领域

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种基于线性加权sinc函数的广谱相量测量方法。

背景技术

宽频带振荡问题正严重威胁我国电力系统的安全稳定运行。因此，非常有必要对电力系统宽频振荡进行实时监测。

现有方法可以测量次/超同步间谐波相量、同步基波相量和同步谐波相量。插值离散傅里叶变换算法通过对信号离散傅里叶变换后的频域分析结果进行插值后得到相量测量结果。但其不能实现中高频振荡相量的测量，且次超同步间谐波相量的测量延迟超过1s，响应速度慢，难以应用于宽频振荡保护类应用。由于需要应用于振荡抑制等控制类应用，要求测量方法的响应时间应足够短，也就要求测量方法的时间窗较短。已有的方法，例如插值离散傅里叶变换算法，在时间窗较长时有较高的准确度，但在时间窗较短时，受附近分量频谱泄露的影响，测量误差较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于线性加权sinc函数的广谱相量测量方法，有效改善相量测量等效滤波器通带和阻带的性能，从而提高相量测量的准确度。

本发明提供了一种一种基基于线性加权sinc函数的广谱相量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在[100,2500]Hz范围内，以10Hz为间隔设定振荡频率的预设值；

步骤2，分别将这些预设值代入下式中，计算得到不同的振荡相量估计值；

其中，P_1e[0]为n＝0时刻振荡相量估计值，2N+1为时间窗长度，f_i为预设的振荡频率；

步骤3，以幅值最大的相量估计值作为选定的相量估计值，基于下式计算频率估计值；

其中，f_1e为估计得到的振荡频率，∠为取相角函数；

构建基于线性加权sinc函数的低通滤波器，以提高相量测量的准确度，即

其中，B为一个预设的常数，△f_k为预设的调制频率间隔，2K为加权的阶数，u为使w[n]在0Hz处的频率响应为1的归一化因子；计算

的频响特性，具体计算方法如下：

则可求得u为

u＝|W(0)|；

步骤4，计算得到幅值补偿后的相量估计值，公式如下：

借由上述方案，通过基于线性加权sinc函数的广谱相量测量方法，能够有效改善相量测量等效滤波器通带和阻带的性能，从而提高相量测量的准确度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明一实施例中基于线性加权sinc函数的广谱相量测量方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

术语解释：

广谱相量：参考频率在数Hz-数kHz范围内的相量。

一般而言，发生宽频振荡后的系统电压电流信号包含基波分量和振荡间谐波分量，可以将其表示为如下离散形式(经采样后)：

s[n]＝acos(2πfnT_s+φ)+a₁cos(2πf₁nT_s+φ₁) (1)

其中，a和a₁分别为基波和振荡间谐波分量的幅值；f和f₁分别为基波和振荡间谐波分量的频率；φ和φ₁分别为基波和振荡间谐波分量的初相位；T_s为采样间隔。

可以用有限冲激响应滤波器(finite impulse response,FIR)实现振荡间谐波参数的测量。举例而言，对时间窗n∈[-N,N]内的信号s[n]，采用低通滤波器w[n]估计振荡相量的表达式为：

其中，P_1e[0]为n＝0时刻估计得到的振荡相量，2N+1为时间窗长度，f_i为预设的振荡频率。可以采用估计得到的振荡相量估计振荡频率，即

其中，f_1e为估计得到的振荡频率，∠为取相角函数。

一般可以采用各类窗函数作为低通滤波器。汉宁窗函数是一种常用的窗函数，其表达式较为简单。因此，可以采用汉宁窗函数作为低通滤波器。但是，由于窗函数一般很难以在主瓣宽度和旁瓣衰减性能之间取得平衡，导致振荡相量测量误差较大。

本实施例提出基于线性加权sinc函数的低通滤波器，以提高相量测量的准确度，即

其中，B为一个预设的常数，△f_k为预设的调制频率间隔，2K为加权的阶数，u为使w[n]在0Hz处的频率响应为1的归一化因子。可首先计算

的频响特性，具体计算方法如下：

则可求得u为

u＝|W(0)|

实际测量时，振荡频率是未知的。可在[100,2500]Hz范围内，选取一定的频率值作为f_i预设值(由于已有测量算法实现次超同步间谐波相量测量，本发明所关注的广谱相量的频率为[100,2500]Hz)。例如，以10Hz为间隔设定f_i预设值。分别将这些预设值代入式(2)中，计算得到不同的振荡相量估计值。以幅值最大的相量估计值作为选定的相量估计值。进一步可基于式(3)计算频率估计值。由于实际振荡频率值并不一定与f_i相等，因此，该滤波器的增益并不一定为1，也因此需要进行补偿。具体而言，

该基于线性加权sinc函数的广谱相量测量方法，能够有效改善相量测量等效滤波器通带和阻带的性能，从而提高相量测量的准确度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于线性加权sinc函数的广谱相量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，在[100,2500]Hz范围内，以10Hz为间隔设定振荡频率的预设值；

步骤2，分别将这些预设值代入下式中，计算得到不同的振荡相量估计值；

其中，P_1e[0]为n＝0时刻振荡相量估计值，2N+1为时间窗长度，f_i为预设的振荡频率；

步骤3，以幅值最大的相量估计值作为选定的相量估计值，基于下式计算频率估计值；

其中，f_1e为估计得到的振荡频率，∠为取相角函数；

构建基于线性加权sinc函数的低通滤波器，以提高相量测量的准确度，即

其中，B为一个预设的常数，△f_k为预设的调制频率间隔，2K为加权的阶数，u为使w[n]在0Hz处的频率响应为1的归一化因子；计算

的频响特性，具体计算方法如下：

则可求得u为

u＝|W(0)|；

步骤4，计算得到幅值补偿后的相量估计值，公式如下：

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