[发明专利]应用于频率宽范围波动电网的自适应采样的相位差校正法

摘要

本发明公开了一种应用于频率宽范围波动电网的自适应采样的相位差校正法，该方法针对基频动态变化时相位差校正法测量精度较低的情况，通过增加频率变化率的计算，预测每次测量的实时基波频率，从而修正采样频率进行测量，有效地减小了频谱泄漏，提高了测量精度。以一种基于汉宁窗的相位差校正法为例对变频电网信号进行仿真分析，验证了自适应采样方法的可行性。不仅在频率稳定时具有较高的幅值、相位测量精度，在基波频率宽范围波动甚至频率崩溃时也能达到IEC标准的幅值测量精度要求，有效地减小了相位测量误差，可以较实时地反映系统状态，适合运用于频率宽范围波动电网的谐波在线监测中。

主权项

1.一种应用于频率宽范围波动电网的自适应采样的相位差校正法，其特征在于，该方法是根据前次相位差法测得的基波频率与前次计算所得的频率变化率来预测电网的实时基波频率，并实时修正采样频率，使之跟踪变化的基波频率，减小频谱泄漏，具体为：在相位差校正法中，每段采样序列的点数N满足以下关系：式中：为每周期平均采样点数；λ为采样周波数，理想同步采样情况下，λ为整数；由于采样点数N与采样周期T_s的乘积等于采样窗长T_w，采样周波数λ与真实基波周期T₁＝1/f₁的乘积也等于T_w，因此有：将式(2)代入式(1)中，可得到以下关系式：因此，在选定了适当的每周期平均采样点数整数的采样周波数λ，并根据式(1)确定了N以后，测量中只要根据基波频率f₁自适应地调整采样频率f_s，使其满足式(3)的条件，即实现同步采样；在每次相位差校正法的测量过程中增加以下计算以更准确地估计当次测量的实时基波频率：(1)计算频率变化率：计算频率对时间的导数称为频率变化率(ROCOF)，实际测量中频率变化率的计算方法为对前后两次测得的基波频率进行差商运算，公式如下：式中：ROCOF为频率变化率；f_new为当次测得的基波频率；f_old为前次测得的基波频率；Δt为两次测量的时间间隔；(2)预测实时基波频率并调整采样频率：根据前次测得的基波频率与前次计算所得的频率变化率，采用如下公式预测实时的基波频率，即：f′_new＝f_old+ROCOF_old×Δt      (5)式中：f′_new为实时基波频率的估计值；f_old为前次测得的基波频率；ROCOF_old为前次计算所得的频率变化率；Δt为两次测量的时间间隔；将f₁＝f′_new代入式(3)计算出采样频率，再以修正的采样频率进行测量。