[发明专利]基于平均幅度差补偿函数快速计算交流微电网频率的方法

说明书

本发明提供了基于平均幅度差补偿函数快速计算交流微电网频率的方法，通过构造平均幅度差补偿函数，通过简单的加、减和绝对值运算，对幅度进行补偿，抑制了峰值幅度衰减，确保了电压信号周期整数倍的峰值保持在一定高度，便于找出峰值对应的时间坐标，提高频率检测的正确率。本发明的方法采用了加法运算，显著降低了运算时间，有利于长时间内信号频率计算；在未改变时间刻度情况下对幅值进行补偿，可以直观得出极值对应的时间刻度。本发明可以计算每个周期的交流频率，更适用于负载频繁波动引起的交流频率波动。

技术领域

本发明属于微电网电能质量领域，具体涉及基于平均幅度差补偿函数快速计算交流微电网频率的方法，用于计算负载波动引起的交流微电网频率变化。

背景技术

当脉冲负载消耗功率时，同步发电机定子电流短时间内增大，引起电磁转矩增大，即总阻力矩变大，由于调速器的油门执行机构存在机械惯性，响应时间比较长，在脉冲峰值功率来临时，柴油机的输出机械功率小于总阻力矩，根据转轴运动方程，转速降低，在调速器的调节作用下，转速逐渐回升至额定值；当脉冲负载的峰值功率突然消失时，转速增大，在调速器的作用下，转速逐渐降至额定值，脉冲负载的工作特性相当于常规负载的功率频繁突加或突减。若脉冲负载的工作周期较大、占空比较小，柴油发电机组的调速器和调压器能够抑制脉冲峰值功率突加或突减引起的频率和电压的波动，但当脉冲负载的工作周期小、占空比较大时，受限于机组的机械特性，当前脉冲对机组的影响尚未解除时，下一脉冲来临，柴油发电机组或工作在新的稳定状态或发生频率持续下降直至保护跳闸。因此，柴油发电机组是受到大功率负载频繁冲击的，这与传统大电网单一冲击不同，电路运行参数的分析方法也不尽相同，必须提出适应脉冲负载的微电网运行分析方法与评价指标。

常规负载引起的电网频率波动在调速器的作用下最终趋向于稳定值，即在不同时刻波形的周期是固定的，而脉冲负载下微电网频率是时刻变化的，工作原理如图1所示，即同一种负载同一种工作模式下，波形的频率随时间是变化的，与常规负载明显不同。

国内外学者提出了多种电力系统频率计算方法，总体可分为两类：硬件锁相环技术和软件测频算法。硬件锁相环技术易受噪声影响且会出现震荡现象；电力系统频率的计算方法通常有过零点检测、递推最小二乘算法、DFT(FFT)类算法及改进算法、卡尔曼滤波法、自适应陷波法等，这些算法各有优势，被广泛应用到不同的领域中并取得了良好的效果。欧立权提出了一种基于二阶无限冲击响应变步长自适应数字陷波滤波器的电气信号频率跟踪测量算法；麦瑞坤等将三相电压信号转换为相量，利用有限冲击响应前置滤波器以抑制噪声影响；张斌等通过对电网状态的预估，获得频率与电压幅值的估计值，用于实时更新无限冲击响应滤波器系数，实现电网的自适应基波提取；Karimi等提出了一种正交锁相环结构，在此基础上，Mojiri等利用自适应陷波法进一步简化了算法步骤。上述文献研究的对象是电力系统的频率计算，针对的是频率小幅变化的公用电网。在微电网中，脉冲负载作用下，频率不断变化，且幅度较大，这些方法是否适合值得研究，此外，某些算法易受噪音的影响，且算法流程较为复杂、计算量大，不适合实时计算。有些文献提到在微电网中利用某些控制策略稳定频率，但是未指出如何计算频率。深圳大学李飞鹏等人基于小波变换和自相关函数对语音的基音进行检测，该算法可应用于电力系统中。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于平均幅度差补偿函数快速计算交流微电网频率的方法。

技术方案：

基于平均幅度差补偿函数快速计算交流微电网频率的方法，包括步骤：

步骤1：截取微电网交流电压信号的一段信号u_w(t)；

步骤2：计算信号u_w(t)的总采样点数N：

N＝f_N·t_u

其中，f_N是采样频率；t_u为信号u_w(t)的时间长度；