【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统同步测量领域，具体涉及基于b样条插值的软同步采样方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、在电力系统同步测量中，同步采样技术是关键的一环。电网中的同步采样是一种用于从具有公共时间索引的多个位置收集数据的技术。该技术对于电网态势感知、故障定位、振荡监测和振动监测至关重要。为了实现同步采样，模数转换器的采样时钟必须同步到公共时间参考，例如来自全球定位系统(global positioning system,gps)或北斗卫星的秒脉冲信号，从而确保每个设备同时采集数据。
2、具体来说，同步采样原理如图1所示，当检测到秒脉冲信号的上升沿时，模数转换器开始采样，即图1中的红点。受秒脉冲信号(pulse per second,pps)信号1秒时间分辨率的限制，需要使用本地振荡器驱动的定时器来确定两个相邻pps之间的采样间隔，如蓝点所示。由于pps信号和本地振荡器处于不同的时钟域，实际采样间隔ta与理想采样间隔ti之间不可避免地会出现偏差，称为采样时间误差(sampling time error,ste)。ste会随着时间的推移而累积，并最终降低依赖同步采样数据的应用程序的性能。
3、传统的同步采样方法主要依赖于gps提供的pps信号作为时间基准。然而，这些方法通常受到gps信号可用性、信号延迟和时间分辨率等多方面因素的影响。首先，依赖于pps信号的同步机制受到其1秒时间分辨率的固有限制，从而导致采样间隔精度不足。这一局限性源于pps信号作为全局时间参考的固有属性，其时间分辨率不适于高精度同步采样。
4、总之，传统的同步采样方法依赖于每秒脉冲信号的同步机制受到其1秒时间分辨率固有限制，从而导致采样间隔精度不足；且依赖外部锁相环或高精度原子时钟等硬件设备，增加了系统成本；同时，存在系统复杂性高，延迟大，可靠性不高等问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是传统的同步采样方法依赖于每秒脉冲信号的同步机制受到其1秒时间分辨率固有限制，从而导致采样间隔精度不足，不能精准地解决时间同步问题；且依赖外部锁相环或高精度原子时钟等硬件设备，增加了系统成本；同时，存在系统采样过程复杂性高，延迟大等问题。
2、本专利技术目的在于提供基于b样条插值的软同步采样方法、系统、设备及介质，本专利技术主要解决以下几个方面的问题：(1)时间分辨率的提升：通过采用b样条插值法，本专利技术能够显著提高时间分辨率，从而超越依赖于每秒脉冲(pulse per second,pps)信号的传统同步采样方法。(2)成本效益的优化：由于本专利技术的同步采样方法是基于软件实现的，因此无需依赖于外部锁相环(phase lock loop,pll)或高精度原子时钟(chip-scale atomicclock,csac)等硬件设备，从而显著降低了系统成本。(3)系统复杂性和延迟的减少：由于本专利技术不依赖于外部硬件时钟源，因此能够减少系统复杂性和潜在的锁定延迟，这在传统的pll或高精度时钟方案中是一个常见问题。(4)采样过程的简化：本专利技术通过软件算法实现同步采样，从而避免了直接控制模数转换器(analog-to-digital converter,adc)的需求，简化了采样过程。(5)应用范围的扩展：由于本专利技术是基于软件的，因此具有很高的灵活性，可以广泛应用于多种类型的adc，包括σ-δ型adc。综合以上优点，本专利技术提供了一种通用、高精准且低成本的电力系统同步采样解决方案，具有显著的技术创新性和应用价值。
3、本专利技术通过下述技术方案实现：
4、第一方面，本专利技术提供了基于b样条插值的软同步采样方法，该方法包括：
5、在电力系统的同步测量中，利用pps信号(即秒脉冲信号(pulse per second，pps))和定时器，监测本地晶振频率；
6、根据本地晶振频率与模数转换器adc采样率的关系，确定adc采样率与本地晶振频率同步；
7、根据采样数据及本地晶振频率，基于b样条插值法计算b样条插值系数；
8、根据b样条插值系数，对采样数据进行校准，得到校准后的采样数据。
9、进一步地，利用pps信号和定时器，监测本地晶振频率，包括：
10、将一个定时器设置为在每一个pps信号的上升沿触发；
11、通过定时器在pps信号的每一个周期内进行计数；
12、根据定时器在pps信号的每一个周期内进行计数及pps信号周期，估计出本地晶振频率；
13、其中，pps信号指的是每秒脉冲信号，作为时间基准。
14、进一步地，本地晶振频率的计算公式为：
15、
16、其中，flocal为本地晶振频率，ncount为定时器在一个pps周期内的计数，tpps为pps信号周期，通常为1秒。
17、进一步地，b样条插值系数的计算公式为：
18、
19、其中，ci为第i个b样条插值系数；yi为第i个采样点的值；xi为第i个采样点的时间，由本地晶振频率flocal决定。
20、进一步地，校准后的采样数据是通过基于b样条插值法进行计算：
21、
22、其中，ycalibrated(x)为校准后的采样数据；bi(x)为第i个b样条基函数；n为b样条插值系数的数量；ci为第i个b样条插值系数。
23、进一步地，b样条基函数bi(x)的表达式为：
24、
25、其中，hi＝xi+1-xi；xi和xi+1是相邻的两个采样点的时间。
26、第二方面，本专利技术又提供了基于b样条插值的软同步采样系统，该系统使用上述的基于b样条插值的软同步采样方法本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于B样条插值的软同步采样方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于B样条插值的软同步采样方法，其特征在于，利用PPS信号和定时器，监测本地晶振频率，包括：
3.根据权利要求1或2所述的基于B样条插值的软同步采样方法，其特征在于，所述本地晶振频率的计算公式为：
4.根据权利要求1所述的基于B样条插值的软同步采样方法，其特征在于，所述B样条插值系数的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的基于B样条插值的软同步采样方法，其特征在于，所述校准后的采样数据是通过基于B样条插值法进行计算：
6.根据权利要求5所述的基于B样条插值的软同步采样方法，其特征在于，B样条基函数Bi(x)的表达式为：
7.基于B样条插值的软同步采样系统，其特征在于，该系统使用如权利要求1至6中任一所述的基于B样条插值的软同步采样方法；该系统包括：
8.根据权利要求7所述的基于B样条插值的软同步采样方法，其特征在于，所述校准后的采样数据是通过基于B样条插值法进行计算：
9.一种计算机设备，包括存储器、
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于B样条插值的软同步采样方法。
...【技术特征摘要】
1.基于b样条插值的软同步采样方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于b样条插值的软同步采样方法，其特征在于，利用pps信号和定时器，监测本地晶振频率，包括：
3.根据权利要求1或2所述的基于b样条插值的软同步采样方法，其特征在于，所述本地晶振频率的计算公式为：
4.根据权利要求1所述的基于b样条插值的软同步采样方法，其特征在于，所述b样条插值系数的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的基于b样条插值的软同步采样方法，其特征在于，所述校准后的采样数据是通过基于b样条插值法进行计算：
6.根据权利要求5所述的基于b样条插值的软同步采样方法，其特征在于，b样条基函数bi(x)的表达式为：
【专利技术属性】
技术研发人员：张颉，常政威，刘春，张凌浩，胡春华，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。