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专利号: 2020111250909
申请人: 江苏宝亨新电气有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2025-12-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.电力系统同步相量测量方法,其特征在于,包括如下步骤:获取电信号的基波信号的实时频率;

利用极限学习机进行数据拟合来对非采样点进行估值;

结合复化辛普森公式与梯形公式,对电信号进行傅里叶级数变换得到的结果进行离散化处理,并根据极限学习机估计得到的数值进行求解,得到电信号的幅值与相角值;

所述结合复化辛普森公式与梯形公式,对电信号进行傅里叶级数变换得到的结果进行离散化处理,并根据极限学习机估计得到的数值进行求解,得到电信号幅值与相角值的过程包括:令采样频率保持不变,并根据基波信号的实时频率重新确定实际采样窗长;

对连续的电信号进行傅里叶级数变换的结果分为两个部分,结合复化辛普森公式与梯形公式对分出的两部分进行离散化处理;

将极限学习机估计得到的数值代入进行离散化处理后的结果中进行求解,得到电信号的幅值与相角值。

2.根据权利要求1所述的电力系统同步相量测量方法,其特征在于,所述获取电信号的基波信号的实时频率的过程,包括如下步骤:计算出相邻三个时刻的基波信号的基波相量值;

基于相邻三个时刻的基波相量值之间的关系建立方程;

对建立的方程进行求解,并根据求出的解得到基波信号的实时频率。

3.根据权利要求2所述的电力系统同步相量测量方法,其特征在于,所述利用极限学习机进行数据拟合来对非采样点进行估值的过程,包括如下步骤:在训练集中进行最小二乘法计算,得出最佳的隐含层与输出层之间的权重矩阵;

将第1至N+1个采样点的时刻点与采样值放入训练集,拟合出函数;

将非采样点的时刻点放入训练集,由拟合出的函数求出非采样点时刻的数值。

4.根据权利要求1所述的电力系统同步相量测量方法,其特征在于,所述计算出相邻三个时刻的基波信号的基波相量值的过程,包括如下步骤:采样得到的电信号的基波信号为式1,式1:

其中,A表示电信号的有效值,ω=2πf=2π(f0+Δf),f为实际频率,f0=50Hz,Δf=f‑f0,为电信号的初相角;

对式1的连续信号进行傅里叶级数变换得到式2,式2:

其中,a0表示直流分量,ak与bk为傅里叶系数,M为傅里叶分解出的最高次谐波,k为谐波次数,ω0表示角频率,t为时间;

对式2进行欧拉公式的变换得到式3,式3:

其中,k为谐波次数,ω0为工频所对应的角频率,j为复数标志,ck为第k次的谐波系数,ck的表达式中T为周期;

对进行欧拉公式变换后的基波信号进行离散化处理,假设采样频率为fc=Nf0,则第n个时刻的采样点的采样值为式4,式4:

其中,n=0,1,2,...;

由欧拉公式将式4转化为式5,式5:

其中,

令k=1并联立式3、式4、式5得到式6,式6:

其中,m为采样点的序号,系数Pn为式7,系数Qn为式8, 为第n个时刻点的基波相量值;

式7:

式8:

其中,

根据式7、式8得出式9与式10,式9:Pn+1=Pn·v;

‑1

式10:Qn+1=Qn·v ;

其中

利用DFT求解n、n+1、n+2三个时刻的基波相量值,如式11、式12及式13所示,式11:式12:

式13:

5.根据权利要求4所述的电力系统同步相量测量方法,其特征在于,所述基于相邻三个时刻的基波相量值之间的关系建立的方程为方程式14,方程式14:

对方程式14进行求解得到v的值,并且通过v解出基波信号的实际频率f,如式15,式15:其中,Re(v)表示v的实部,Im(v)表示v的虚部。

6.根据权利要求5所述的电力系统同步相量测量方法,其特征在于,所述对连续的电信号进行傅里叶级数变换的结果分为两个部分,结合复化辛普森公式与梯形公式对分出的两部分进行离散化处理的过程,包括如下步骤:对连续的电信号y(t)进行傅里叶级数变换得到式27,式27:

其中,T为周期,t为时间,j为复数标志,ω为实际频率对应的角频率;

把式27的结果分为两个部分,如式28、式29、式30,式28:

式29:

式30:

其中,Tc为采样周期,N′为重新确定的实际采样窗长,G为N′的整数部分;

当G+1为奇数时,利用复化辛普森公式对式29进行离散化计算,得到式31,式31:其中,k为采样点的序号;

若当G+1为偶数时,利用复化辛普森公式与梯形公式相配合对式29进行离散化计算,得到式32,式32:

利用梯形公式对式30进行离散化计算,得到式33,式33:

其中,y(n+N')为非采样点。

7.根据权利要求6所述的电力系统同步相量测量方法,其特征在于,所述将极限学习机估计得到的数值代入进行离散化处理后的结果中进行求解,得到电信号的幅值与相角值的过程,包括如下步骤:将极限学习机估计得到的数值y(n+N')代入式33进行求解,故对式28离散化处理后得到式34,式34:F1(n)=F1i(n)+F1f(n);

其中,F1(n)表示计算所得的第n时刻的相量值;

利用式34得到第r时刻的电信号的幅值Ar与相角值 幅值Ar如式35,相角值 如式36,式35:式36:

其中,Re[F1(n)]表示F1(n)的实数部分,Im[F1(n)]表示的F1(n)虚数部分。