分布式電源環(huán)境的頻率測量方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及分布式電源監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及分布式電源環(huán)境的頻率測量方 法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著新能源技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，大量分布式電源廣泛地接入電網(wǎng)系 統(tǒng)，在提高供電靈活性和帶來經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)勢的同時，也給電網(wǎng)的運(yùn)行與維護(hù)提出了許多 新難題，準(zhǔn)確、快速的頻率測量是評估分布式電源運(yùn)行狀態(tài)，以及實(shí)現(xiàn)孤島檢測的重要環(huán) To
[0003] -般的頻率測量主要有基于鎖相環(huán)路技術(shù)的硬件測頻法，以及基于傅里葉變換的 軟件測量方法。硬件測頻法需要增加電路成本，而且容易受器件零點(diǎn)漂移以及信號諧波干 擾等影響，存在很大的誤差。對于長時間穩(wěn)態(tài)的周期信號，傅里葉算法能夠準(zhǔn)確地估計出信 號中的基頻信號幅值和相角，從而實(shí)現(xiàn)頻率測量，但分布式電源的孤島檢測中，要求在6個 周波內(nèi)基于頻率情況判斷主網(wǎng)供電狀態(tài)，同時由于存在逆變器等電力電子器件存在嚴(yán)重的 諧波干擾，難以通過傅里葉變換測量獲得準(zhǔn)確的電網(wǎng)頻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對現(xiàn)有分布式電源環(huán)境的頻率測量方法存在較大誤差的問題， 提供一種測量準(zhǔn)確的分布式電源環(huán)境的頻率測量方法與系統(tǒng)。
[0005] -種分布式電源環(huán)境的頻率測量方法，包括步驟：
[0006] 基于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率對電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣；
[0007] 采用復(fù)值小波變換分別獲得所述電網(wǎng)電壓中第1次采樣的電壓相位和第1-1次采 樣的電壓相位，其中，1為正整數(shù)；
[0008] 根據(jù)所述第1次采樣的電壓相位、所述第1-1次采樣的電壓相位以及電壓頻率加權(quán) 計算公式，計算電壓頻率；
[0009] 其中，所述電壓頻率加權(quán)計算公式具體為：
[0011] 式中，f為所述電壓頻率，fQ為所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率，#為所述第1次采樣的電壓相 位，dr1為所述第1-1次采樣的電壓相位，爲(wèi)和01為修正加權(quán)系數(shù)。
[0012] -種分布式電源環(huán)境的頻率測量系統(tǒng)，包括：
[0013] 采樣模塊，用于基于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率對電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣；
[0014] 復(fù)值想小波變換模塊，用于采用復(fù)值小波變換分別獲得所述電網(wǎng)電壓中第1次采 樣的電壓相位和第1-1次采樣的電壓相位，其中，1為正整數(shù)；
[0015] 電壓頻率計算模塊，用于根據(jù)所述第1次采樣的電壓相位、所述第1-1次采樣的電 壓相位以及電壓頻率加權(quán)計算公式，計算電壓頻率；
[0016]其中，所述電壓頻率加權(quán)計算公式具體為：
[0018] 式中，f為所述電壓頻率，fo為所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率，#為所述第1次采樣的電壓相 位，為所述第1-1次采樣的電壓相位，色和仇為修正加權(quán)系數(shù)。
[0019] 本發(fā)明分布式電源環(huán)境的頻率測量方法與系統(tǒng)，基于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率對電網(wǎng)電壓進(jìn) 行采樣，采用復(fù)值小波變換分別獲得電網(wǎng)電壓中第1次采樣的電壓相位和第1-1次采樣的電 壓相位，根據(jù)第1次采樣的電壓相位、第1-1次采樣的電壓相位、以及電壓頻率加權(quán)計算公 式，計算電壓頻率。整個過程中，采用復(fù)值小波變換準(zhǔn)確獲得采樣電壓的電壓相位，減少分 布式電源諧波干擾，相位信息精度大大提高，并且進(jìn)行電壓頻率加權(quán)計算，能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng) 頻率的快速、準(zhǔn)確測量。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明分布式電源環(huán)境的頻率測量方法第一個實(shí)施例的流程示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明分布式電源環(huán)境的頻率測量方法第二個實(shí)施例的流程示意圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明分布式電源環(huán)境的頻率測量系統(tǒng)第一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4為本發(fā)明分布式電源環(huán)境的頻率測量系統(tǒng)第二個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 如圖1所示，一種分布式電源環(huán)境的頻率測量方法，包括步驟：
[0026] S100:基于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率對電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣。
[0027] 預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率是預(yù)先設(shè)定的頻率，其可以根據(jù)頻率測量的需求或者應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行 設(shè)定。預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率可以設(shè)定為45HZ、50HZ以及55HZ等。我國電網(wǎng)中電壓標(biāo)準(zhǔn)頻率一般為 50HZ，因此，優(yōu)選的預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率為50HZ。
[0028] S200:采用復(fù)值小波變換分別獲得所述電網(wǎng)電壓中第1次采樣的電壓相位和第1-1 次采樣的電壓相位，其中，1為正整數(shù)。
[0029] 復(fù)小波是以在時域和頻域中具有很高的分辨率，除了計算應(yīng)的幅值外，還可以計 算出的相位數(shù)值，同時由于加入了可伸縮的取樣窗口，對高頻干擾抑制較好，與傳統(tǒng)的傅里 葉變換比較，在分布式電源環(huán)境下能夠更準(zhǔn)確低計算電壓相位，當(dāng)小波母函數(shù)為復(fù)函數(shù)時 的小波變換稱為復(fù)小波變換。
[0030] S300:根據(jù)所述第1次采樣的電壓相位、所述第1-1次采樣的電壓相位以及電壓頻 率加權(quán)計算公式，計算電壓頻率；
[0031 ]其中，所述電壓頻率加權(quán)計算公式具體為：
[0033]式中，f為所述電壓頻率，fo為所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率，成為所述第1次采樣的電壓相 位，為所述第1-1次采樣的電壓相位，巧和歷為修正加權(quán)系數(shù)。
[0034] 修正加權(quán)系數(shù)可以通過歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得，例如可以從專家?guī)鞌?shù)據(jù)中獲得;另外， 修正加權(quán)系數(shù)還可以通過實(shí)時計算獲得，例如可以采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練獲得。
[0035] 本發(fā)明分布式電源環(huán)境的頻率測量方法，基于預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率對電網(wǎng)電壓進(jìn)行采 樣，采用復(fù)值小波變換分別獲得電網(wǎng)電壓中第1次采樣的電壓相位和第1-1次采樣的電壓相 位，根據(jù)第1次采樣的電壓相位、第1-1次采樣的電壓相位、以及電壓頻率加權(quán)計算公式，計 算電壓頻率。整個過程中，采用復(fù)值小波變換準(zhǔn)確獲得采樣電壓的電壓相位，減少分布式電 源諧波干擾，相位信息精度大大提高，并且進(jìn)行電壓頻率加權(quán)計算，能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)頻率的 快速、準(zhǔn)確測量。
[0036] 如圖2所示，在其中一個實(shí)施例中，步驟S300之前還包括步驟：
[0037] S220:通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練獲取所述修正加權(quán)系數(shù)。
[0038]人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種模仿動物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征，進(jìn)行分布式并行信息處理的算 法數(shù)學(xué)模型。這種網(wǎng)絡(luò)依靠系統(tǒng)的復(fù)雜程度，通過調(diào)整內(nèi)部大量節(jié)點(diǎn)之間相互連接的關(guān)系， 從而達(dá)到處理信息的目的，并具有自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)的能力。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)和 自適應(yīng)的能力，能夠訓(xùn)練獲得電壓頻率加權(quán)計算公式中的修正加權(quán)系數(shù)，以實(shí)現(xiàn)電壓頻率 的準(zhǔn)確測量。
[0039]在其中一個實(shí)施例中，所述通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練獲取所述修正加權(quán)系數(shù)的步驟 具體包括：
[0040] 獲取所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)系數(shù)初始值；
[0041] 根據(jù)第1次采樣的電壓相位、所述第1-1次采樣的電壓相位、所述加權(quán)系數(shù)初始值 以及所述電壓頻率加權(quán)計算公式，計算初始電壓頻率；
[0042] 計算所述初始電壓頻率與所述預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率之間的頻率差值；
[0043] 當(dāng)所述頻率差值大于預(yù)設(shè)允許誤差時，計算所述第1次采樣的電壓相位與所述第 1-1次采樣的電壓相位的相位差值，將所述相位差值輸入至所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層，建 立所述相位差值與電壓頻率的計算權(quán)值的優(yōu)化模型，輸出所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的所述修正加 權(quán)系數(shù)；
[0044] 將所述修正加權(quán)系數(shù)替換所述加權(quán)系數(shù)初始值，重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直至所述頻 率差值不大于所述預(yù)設(shè)允許誤差；
[0045] 當(dāng)所述頻率差值不大于預(yù)設(shè)允許誤差時，獲取所述頻率差值不大于預(yù)設(shè)允許誤差 時對應(yīng)的電壓頻率。
[0046]下面將結(jié)合數(shù)學(xué)公式對本發(fā)明分布式電源環(huán)境的頻率測量方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0047] 步驟一:直接讀取人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的加權(quán)系數(shù)初始值0和β。
[0048] 步驟二:根據(jù)公式(1)計算初始電壓頻率fi。
[0049] 步驟三:計算初始電壓頻率5與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率fo之間的差值A(chǔ)f。
[0050]步驟四：當(dāng)Af大于預(yù)設(shè)允許誤差時，計算所述第1次采樣的電壓相位<與所述第 1-1次采樣的電壓相位的相位^Γ1差值Θ，將θ代入至人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層，建立所述相位 差值與電壓頻率的計算權(quán)值的優(yōu)化模型，輸出所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的所述修正加權(quán)系數(shù)色和 β?ο
[0051] 步驟五:將所述修正加權(quán)系數(shù)巧和比代替加權(quán)系數(shù)初始值S和β，再次計算電壓頻 率fi，并計算電壓頻率fi與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)頻率f〇之間的差值A(chǔ)fi，再判斷Afi是否大于預(yù)設(shè)允許 誤差。
[0052] 步驟六：當(dāng)還大于預(yù)設(shè)允許誤差時，重復(fù)上述步驟二、步驟三、步驟四、步驟五 以及步驟六，直至步驟五中計算獲得的Afi不大于預(yù)設(shè)允許誤差，即此時對應(yīng)的加權(quán)系數(shù) 為最終修正的加權(quán)系數(shù)。上述循環(huán)處理的過程可以理解為利用人工