[发明专利]一种检测电力系统中电气信号频率、相位和幅值的方法

摘要

本发明涉及一种检测电力系统中电气信号频率、相位和幅值的方法，属于电力信号检测技术领域。首先，采集电力系统的电压信号或电流信号，采集的信号经过适当的处理后，利用派克变换和平均值滤波，得到信号v_d、v_q；然后，得到信号幅值、初相位和频率的测量值V、和f₁，对2πf₁积分得到θ₁；最后，和θ₁相加得到输入信号相位的测量值θ₂。本发明方法的优点是：能够在信号频率、相位和幅值发生变化后迅速、准确地检测出变化后的值，能够在信号受到干扰和污染时准确的获得信号的频率、相位和幅值；有利于电力系统的控制和稳定；能够保证电力系统中电力电子装置安全可靠地运行；有利于分布式发电或微型电力系统的功率和频率控制。

主权项

1.一种检测电力系统中电气信号频率、相位和幅值的方法，其特征在于该方法包括以下各步骤：(1)设电力系统中电气信号基波频率的最小值为f_r，每隔Ts秒采集一次电力系统中的电气信号，设定两个容量各为K的存储空间D和Q，K为大于1.1/(Ts×f_r)的整数，存储空间中的存储单元分别为D(1)～D(K)和Q(1)～Q(K)，存储单元的初始值为零；当检测电力系统中的第h次谐波信号时，设电气信号频率检测值f₁的初始值为电网额定频率的h倍，当检测电力系统中的基波信号时，设电气信号频率检测值f₁的初始值为电网额定频率；(2)采集电力系统的电压信号或电流信号，若电力系统为三相系统，则采集的电压信号或电流信号均记为v_a、v_b、v_c，并利用克拉克变换将v_a、v_b、v_c变换为两路信号v_α、v_β；若电力系统为单相系统，则采集的电压信号或电流信号均记为v_in，并将v_in作为信号v_α，利用希尔伯特变换得到信号v_β；(3)利用派克变换相角θ₁对上述步骤(2)中的两路信号v_α、v_β进行派克变换，得到信号v_d1、v_q1；(4)将存储单元D(n-1)中的数据存入D(n)，其中n为K、K-1、…、3、2，并将上述步骤(3)中的v_d1存入D(1)，将Q(n-1)中的数据存入Q(n)，其中n为K、K-1、…、3、2，，并将述步骤(3)中的v_q1存入Q(1)；(5)将h/(Ts×f₁)四舍五入后得到一个中间变量k，将中间变量k与K进行比较，若k小于或等于K，则保持k不变，并计算存储单元D(1)～D(k)中共k个数据的平均值，得到信号v_d，计算存储单元Q(1)～Q(k)中k个数据的平均值，得到信号v_q；若k大于K，则使k等于K，则计算存储单元D(1)～D(k)中共k个数据的平均值，得到信号v_d，计算存储单元Q(1)～Q(k)中k个数据的平均值，得到信号v_q；(6)计算上述步骤(5)中v_d、v_q的平方和，并将该平方和记为中间变量x₁，计算x₁的平方根，得到电力系统中电气信号幅值的测量值V；(7)将电气信号初相位测量值的余弦值与上述步骤(5)中的v_d相乘，得到中间变量x₂，将电气信号初相位测量值的正弦值与上述步骤(5)中的v_q相乘，得到中间变量x₃，对x₂与x₃求和，得到误差e；(8)对上述步骤(7)中的误差e进行积分控制，得到电力系统中电气信号初相位的测量值(9)设定一个误差屏蔽时间T_b，一个误差阈值v_th，使误差阈值v_th等于上述步骤(6)中的x₁的0.03倍，使上述步骤(3)中的v_q1与v_d1的前一个测量值相乘，得到一个中间变量x₄，使上述步骤(3)中的v_d1与v_q1的前一个测量值相乘，得到一个中间变量x₅，相减得到中间变量x₆，将x₆与其前一个测量值相减后求绝对值，若该绝对值小于阈值v_th，则使电力系统中电气信号的频率测量误差e_f等于e，若该绝对值等于或大于阈值v_th，则在此后的误差屏蔽时间T_b时刻内使电力系统中电气信号频率测量的误差e_f等于0；(10)对上述步骤(9)中的频率测量误差e_f进行比例积分控制，得到电气信号频率的测量值f₁，f₁乘以2π后积分，得到派克变换相角θ₁，并使该派克变换相角θ₁替代上述步骤(3)中的派克变换相角θ₁；(11)对上述步骤(8)中的与上述步骤(10)中的θ₁求和，得到电力系统中电气信号相位的测量值；(12)重复步骤(2)～步骤(11)，实现对电力系统中电压信号或电流信号频率、相位和幅值的检测。