[发明专利]一种基于模糊聚类方法的工频电压信号实时频率测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号测量方法，尤其涉及一种用于局部放电检测中工频电压频率的测量方法。

背景技术

在电力系统中，系统频率是一个重要的电气参数，其在众多电气测量中均有应用。在局部放电检测过程中，就有可能需要测量系统的频率。比如下面所描述的局部放电脉冲相角标定方式就需要检测系统的实时频率。局部放电检测系统采用一高速采集系统分段采集局部放电脉冲信号，并标记所采集的局部放电脉冲信号发生的瞬时时刻，为计算该局部放电脉冲信号及紧随其后的局部放电脉冲信号所处工频电压信号的相角位置，系统在采集局部放电脉冲信号的同时，以局部放电脉冲信号为触发源，同步启动工频电压信号的采集。因为局部放电脉冲信号和工频电压信号是同时开始采集的，所以计算出采样的工频电压信号的初始相位角，即求出了触发该工频电压信号采样的局部放电脉冲的相角，而紧随其后的一系列局部放电脉冲信号的相角，则可根据其与所触发工频电压信号采样的局部放电脉冲出现的时间差占检测工频电压信号周期的比例来求得，100％的一个工频周期时差对应的是360度的相角差。这过程中就涉及到实时工频电压信号周期的求取，也就是工频电压信号实时频率的测量。

目前工频电压实时频率的测量有多种方法，例如：周期法通过测量信号波形相继过零点间的时间宽度来计算频率；锁相环的方法也是通过跟踪工频电压信号的过零点进行的。

上述这些方法的测量精度取决于过零点提取的精度。主要受谐波、噪声和非周期分量的影响，实际电力系统的工频电压信号过零点附近会产生很多假过零点，会引起周期测量偏差。

发明内容

本发明的目的是提供另外一种不同于现有的实时频率测量方法的基于模糊聚类方法的工频电压信号实时频率测量方法，该方法将符合过零特征的点加以聚类，找出聚类的中心作为系统的实际过零点，然后连续测量若干个工频周期进行平均，使得其较之现有的测量方法大大提高了工频电压信号实时频率的测量精度。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种基于模糊聚类方法的工频电压信号实时频率测量方法，其包括下列步骤：

(1)采集大于10个工频周期的工频电压信号；

(2)对所采集的工频电压信号中的采样点按照下述标准进行遴选：该采样点的电压采样绝对值小于一设定值且该采样点的电压采样值与相邻采样点的电压采样值的乘积小于等于0；遴选得到的结果为若干个点群；

(3)采用聚类方法得到各点群的聚类中心，将其定义为所述工频电压信号的上升沿过零点与下降沿过零点(过零点之前电压值小于零的过零点称之为上升沿过零点，过零点之前电压值大于零的过零点称之为下降沿过零点)；

(4)计算两个相邻的上升沿过零点所对应的时间差并对其求倒数，得到所述工频电压信号在所述时间差时段内对应的频率；

(5)根据若干个连续的时间差时段内对应的频率，求得其平均值，得到所述工频电压信号的实时频率。

其中，所述步骤(3)中采用聚类方法得到各点群的聚类中心具体为：

先假设按照步骤(2)遴选出来的点群{x₁，x₂，...，x_n}中每一点都为潜在的聚类中心，x为遴选出来的采样点对应的时间坐标。按照式(1)评估各点为聚类中心的可能性P_i，取可能性最大的点为第一个聚类中心：