一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法技术

本发明专利技术公开了一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法，所述方法包括：循环记录当前采样完成时刻t

【技术实现步骤摘要】
一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法


[0001]本专利技术属于电力系统自动化领域，具体涉及一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法。

技术介绍

[0002]电力系统中，为了更好的获取当前电网的状态，方便进行实时检测、潮流计算、状态估计等目标，往往需要获取当前时刻的电压电流幅值及相角。在高电压等级网络中，同步向量测量装置(PMU)应运而生。该装置采用GPS同步对时+高性能处理芯片完成某个时间断面的幅值相角精确测量，该方案由于用到了高性能处理芯片，成本高昂，并不适用与低电压等级网络中。而在低电压等级网络中，如果能获取当前时刻每个安装节点的精确电压幅值相角，则为高级运用如拓扑分析、阻抗分析提供了坚实的基础。而安装于低压网络中各个节点的设备，因成本敏感，往往采用低性能处理芯片，且集通信、采样、保护、测量、计量为一身，处理任务重，受各种因素影响，往往并不能精准控制采样频率。因此需要找到一种方法，能在不定频采样条件下，精准计算出当前时间断面的电气量的相角。

技术实现思路

[0003]为达到上述目的，本专利技术提供了一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法。相角测量精度高，在12位ad、采样周期误差50us的条件下，各装置间相角同步误差从2度减小到了0.4度；间谐波、信号频偏的影响小，采用了信号跟频及加窗，减小了因间谐波或者频率偏移导致的频谱泄露；成本低，由于该专利技术无需十分精确的采样间隔，不受上下文切换、中断抢占等问题的影响，因此无需采用裸核的性能更高的芯片进行处理，减少了芯片成本，因此可以应用在对成本更为敏感的低压二次设备中。本专利技术的技术方案如下：一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法，所述方法包括：
[0004]循环记录当前采样完成时刻t
clk_k
及当前采样码值x
k
；
[0005]同步脉冲触发时，记录下脉冲触发时刻t
clk_pulse
，并从当前时刻向后记录一定数量周波以上的采样值及采样完成时刻，形成采样时刻
‑
采样码值记录表；
[0006]根据当前电气量频率，通过高阶插值对记录表中的采样码值做定频矫正；
[0007]作为本专利技术的一种改进，根据当前采样完成时刻t
clk_k
数值对采样率进行插值矫正，同时，为了防止电网频偏差造成的频谱泄露效应，也需要根据电网频率对信号进行插值，定频矫正公式如下：
[0008][0009]上述公式(1)中，其中，T
sam_clk
表示设定采样周期，f
now
表示当前电气量频率，f
base
表示电气量基准频率。
[0010]作为本专利技术的一种改进，跟随电气量频率矫正后的定频采样时刻如下式：
[0011]t
cps_k
＝kdT(2)
[0012]上述公式(2)中，k表示当前计算的采样点数，dT为公式(1)中定频矫正的计算值。
[0013]作为本专利技术的一种改进，在当前采样完成时刻tclk_k数组中的第k个矫正点的三个上下界索引号如下式：
[0014][0015][0016][0017]上述公式(3)(4)(5)中，k表示当前计算的采样点数，dT为公式(1)中定频矫正的计算值，T
sam_clk
表示设定采样周期，符号<>表示向下取整。
[0018]作为本专利技术的一种改进，矫正后的跟随电气量频率的定频采样值如下式：
[0019][0020]上述公式(4)中，符号[]表示在数组中按索引取值，t
clk
[]表示在t
clk
数组中取值，x[]表示在x数组中取值。
[0021]作为本专利技术的一种改进，矫正后的跟随电气量频率的定频采样记录如下表：
[0022]t
cps_0
t
cps_1
t
cps_2
t
cps_3 t
cps_(10*M
‑
1)
y0y1y2y3…
y
(10*M
‑
1)
[0023]其中，t
cps_k
表示跟随电气量频率矫正后的定频采样时刻，M表示一个工频周波采样点数。
[0024]作为本专利技术的一种改进，其中采样完成时刻使用定时器计数器或者mcu内部systick计数器完成记录，电气量频率通过测频电路获取。
[0025]作为本专利技术的一种改进，其中形成采样时刻
‑
采样码值记录表如下表：
[0026]t
clk_0
t
clk_1
t
clk_2
t
clk_3 t
cl_k(10*M
‑
1)
x0x1x2x3…
x
(10*M
‑
1)
[0027]其中，x表示采样码值，t
clk
表示当前采样完成时刻，M表示一个工频周波采样点数。
[0028]作为本专利技术的一种改进，根据矫正后的数据，用加窗DFT计算电气量幅值和相角。
[0029]加窗后的傅里叶实虚部系数：
[0030][0031]上式中，coe_real
i
表示第i个点的加窗DFT实部系数，M表示一个工频周波采样点数；
[0032][0033]上式中，coe
‑
imag
i
表示第i个点的加窗DFT虚部系数；
[0034]作为本专利技术的一种改进，根据同步脉冲触发时刻t
clk_pulse
向量实部，通过下式推算出触发时刻实际工频电气量相角：
[0035][0036]上述公式(5)中，ang_pulse表示同步脉冲触发时刻的工频电气量相角，ang表示向量相角，T
sam_clk
表示设定采样周期，t
clk_pulse
为脉冲触发时刻，f
now
表示当前电气量频率，f
base
表示电气量基准频率。
[0037]相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：本专利技术的创新点在于不定频采样条件下，根据每次采样时刻对采样信号进行定频采样矫正，同时根据电气量实时频率对采样信号进行信号跟频，通过加窗的傅里叶系数实现相角幅值计算，并根据同步脉冲触发时刻对相角进行补偿，得到不定频采样条件下高精度相角的同步测量；由于该专利技术无需十分精确的采样间隔，不受上下文切换、中断抢占等问题的影响，因此无需采用裸核的性能更高的芯片进行处理，减少了芯片成本，因此可以应用在对成本更为敏感的低压二次设备中。
附图说明
[0038]图1为本实施例中测量方法流程示意图。
[0039]图2为本实施例中不定频采样时序图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法，其特征在于，所述方法包括：循环记录当前采样完成时刻t
clk_k
及当前采样码值x
k
；同步脉冲触发时，记录下脉冲触发时刻t
clk_pulse
，并从当前时刻向后记录一定数量周波以上的采样值及采样完成时刻，形成采样时刻
‑
采样码值记录表；根据当前电气量频率，通过高阶插值对记录表中的采样码值做定频矫正。2.根据权利要求1所述的一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法，其特征在于，根据当前采样完成时刻t
clk_k
数值对采样率进行插值矫正，定频矫正公式如下：上述公式(1)中，其中，T
sam_clk
表示设定采样周期，f
now
表示当前电气量频率，f
base
表示电气量基准频率。3.根据权利要求2所述的一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法，其特征在于，跟随电气量频率矫正后的定频采样时刻如下式：t
cps_k
＝kdT(2)上述公式(2)中，k表示当前计算的采样点数，dT为公式(1)中定频矫正的计算值。4.根据权利要求3所述的一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法，其特征在于，在当前采样完成时刻t
clk_k
数组中的第k个矫正点的三个上下界索引号如下式：数组中的第k个矫正点的三个上下界索引号如下式：数组中的第k个矫正点的三个上下界索引号如下式：上述公式(3)(4)(5)中，k表示当前计算的采样点数，dT为公式(1)中定频矫正的计算值，T
sam_clk
表示设定采样周期，符号表示向下取整。5.根据权利要求4所述的一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法，其特征在于，矫正后的跟随电气量频率的定频采样值如下式：上述公式(4)中，符号[]表示在数组中按索引取值，t
clk
[ ]表示在t
clk
数组中取值，x[]
表示在x数组中取值。6.根据权利要求5所述的一种不定频采样条件下高精度工频相角同步测量方法，其特征在于，矫正...

【专利技术属性】
技术研发人员：张星宇，孙侃，卜权，陈超，
申请(专利权)人：佳源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：