[发明专利]一种实现高精度同步相量测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统自动测量技术领域，尤其涉及一种精密分秒脉冲和采集卡配合实现的高精度同步相量测量的方法。

背景技术

目前，电力系统中电压和电流都是随时间做正弦变化的时变量，都可用相量表示，以标准时间信号作为采样过程的基准，通过对采样数据计算而得的相量称为同步相量。相量测量装置(PMU)是用于进行同步相量的测量和输出以及进行动态记录的装置，由守时装置、采集卡和数据处理模块构成。现有的PMU装置按照采样原则可以分为变频采样和定频采样两大类；如果按照硬件体系的不同分类可以分为PC/104体系、PCI/cPCI/PXI体系或DSP+AD转换+单片机体系等。在上述硬件体系和采样原则的组合中，PCI/cPCI/PXI体系加定频采样是一种相对较好的组合，cPCI和PXI结构已经经过电信军工等多个行业验证，表明可靠性、MTBF(平均故障间隔时间)、性能、散热、可扩展性等多种指标都有优越的表现，而定频采样容易实现全网的同步采集，保证同步复现。但是使用PCI/cPCI/PXI体系和定频采样原则实现相量测量装置时，需要保证PCI/cPCI/PXI采集卡采样点的精度，目前一般的做法是用pps(秒脉冲)来触发采集卡采样，每一秒内的采样控制则由采集卡本身时钟来决定。由于国家标准对相量测量结果精度要求很高，而商业采集卡往往使用普通晶体作为整个采集卡的时钟源，这将导致采集卡采样间隔存在偏差，这种间隔的偏差会引起相量测量结果的偏差。举例来说，如果使用普通晶体，并且以精确的(误差小于50ns)的pps启动采集1秒数据，那么，在采集过程中，采集的起点是准确的，但采样点间的间隔相对于期望的间隔可能会被压缩或延伸。这种间隔偏差引起相量测量结果偏差的情况可以计算如下：

假设输入信号为完美的余弦信号，即：

U(t)＝cos(ωt+α)

如果采集卡的晶振绝对准确，一个周波采集125点，则第一周波采样点应为：

cos(1125*2π+α)cos(2125*2π+α)...,]]>cos(125125*2π+α)]]>

显然，利用上述数据进行DFT(离散傅里叶变换)计算，得到的结果不会存在偏差，计算相量结果角度精确的等于α。

但如果采集卡的晶振有100ppm(相当于万分之一)的频率漂移，那么第一周波采样得到的数据应该是：