專利名稱：一種基于模糊聚類方法的工頻電壓信號(hào)實(shí)時(shí)頻率測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)測(cè)量方法，尤其涉及一種用于局部放電檢測(cè)中工頻電壓頻率的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)頻率是一個(gè)重要的電氣參數(shù)，其在眾多電氣測(cè)量中均有應(yīng)用。 在局部放電檢測(cè)過程中，就有可能需要測(cè)量系統(tǒng)的頻率。比如下面所描述的局部放電脈沖相角標(biāo)定方式就需要檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)頻率。局部放電檢測(cè)系統(tǒng)采用一高速采集系統(tǒng)分段采集局部放電脈沖信號(hào)，并標(biāo)記所采集的局部放電脈沖信號(hào)發(fā)生的瞬時(shí)時(shí)刻，為計(jì)算該局部放電脈沖信號(hào)及緊隨其后的局部放電脈沖信號(hào)所處工頻電壓信號(hào)的相角位置，系統(tǒng)在采集局部放電脈沖信號(hào)的同時(shí)，以局部放電脈沖信號(hào)為觸發(fā)源，同步啟動(dòng)工頻電壓信號(hào)的采集。 因?yàn)榫植糠烹娒}沖信號(hào)和工頻電壓信號(hào)是同時(shí)開始采集的，所以計(jì)算出采樣的工頻電壓信號(hào)的初始相位角，即求出了觸發(fā)該工頻電壓信號(hào)采樣的局部放電脈沖的相角，而緊隨其后的一系列局部放電脈沖信號(hào)的相角，則可根據(jù)其與所觸發(fā)工頻電壓信號(hào)采樣的局部放電脈沖出現(xiàn)的時(shí)間差占檢測(cè)工頻電壓信號(hào)周期的比例來求得，100%的一個(gè)工頻周期時(shí)差對(duì)應(yīng)的是360度的相角差。這過程中就涉及到實(shí)時(shí)工頻電壓信號(hào)周期的求取，也就是工頻電壓信號(hào)實(shí)時(shí)頻率的測(cè)量。目前工頻電壓實(shí)時(shí)頻率的測(cè)量有多種方法，例如周期法通過測(cè)量信號(hào)波形相繼過零點(diǎn)間的時(shí)間寬度來計(jì)算頻率；鎖相環(huán)的方法也是通過跟蹤工頻電壓信號(hào)的過零點(diǎn)進(jìn)行的。上述這些方法的測(cè)量精度取決于過零點(diǎn)提取的精度。主要受諧波、噪聲和非周期分量的影響，實(shí)際電力系統(tǒng)的工頻電壓信號(hào)過零點(diǎn)附近會(huì)產(chǎn)生很多假過零點(diǎn)，會(huì)引起周期
測(cè)量偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供另外一種不同于現(xiàn)有的實(shí)時(shí)頻率測(cè)量方法的基于模糊聚類方法的工頻電壓信號(hào)實(shí)時(shí)頻率測(cè)量方法，該方法將符合過零特征的點(diǎn)加以聚類，找出聚類的中心作為系統(tǒng)的實(shí)際過零點(diǎn)，然后連續(xù)測(cè)量若干個(gè)工頻周期進(jìn)行平均，使得其較之現(xiàn)有的測(cè)量方法大大提高了工頻電壓信號(hào)實(shí)時(shí)頻率的測(cè)量精度。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種基于模糊聚類方法的工頻電壓信號(hào)實(shí)時(shí)頻率測(cè)量方法，其包括下列步驟(1)采集大于10個(gè)工頻周期的工頻電壓信號(hào)；(2)對(duì)所采集的工頻電壓信號(hào)中的采樣點(diǎn)按照下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行遴選該采樣點(diǎn)的電壓采樣絕對(duì)值小于一設(shè)定值且該采樣點(diǎn)的電壓采樣值與相鄰采樣點(diǎn)的電壓采樣值的乘積小于等于0 ；遴選得到的結(jié)果為若干個(gè)點(diǎn)群；(3)采用聚類方法得到各點(diǎn)群的聚類中心，將其定義為所述工頻電壓信號(hào)的上升沿過零點(diǎn)與下降沿過零點(diǎn)(過零點(diǎn)之前電壓值小于零的過零點(diǎn)稱之為上升沿過零點(diǎn)，過零點(diǎn)之前電壓值大于零的過零點(diǎn)稱之為下降沿過零點(diǎn))；(4)計(jì)算兩個(gè)相鄰的上升沿過零點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間差并對(duì)其求倒數(shù)，得到所述工頻電壓信號(hào)在所述時(shí)間差時(shí)段內(nèi)對(duì)應(yīng)的頻率；(5)根據(jù)若干個(gè)連續(xù)的時(shí)間差時(shí)段內(nèi)對(duì)應(yīng)的頻率，求得其平均值，得到所述工頻電壓信號(hào)的實(shí)時(shí)頻率。其中，所述步驟(3)中采用聚類方法得到各點(diǎn)群的聚類中心具體為先假設(shè)按照步驟(2)遴選出來的點(diǎn)群Ix1^2,.. . ,xn}中每一點(diǎn)都為潛在的聚類中心，X為遴選出來的采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間坐標(biāo)。按照式(1)評(píng)估各點(diǎn)為聚類中心的可能性Pi, 取可能性最大的點(diǎn)為第一個(gè)聚類中心
權(quán)利要求
1.一種基于模糊聚類方法的工頻電壓信號(hào)實(shí)時(shí)頻率測(cè)量方法，其特征在于，包括下列步驟(1)采集大于10個(gè)工頻周期的工頻電壓信號(hào)；(2)對(duì)所采集的工頻電壓信號(hào)中的采樣點(diǎn)按照下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行遴選該采樣點(diǎn)的電壓采樣絕對(duì)值小于一設(shè)定值且該采樣點(diǎn)的電壓采樣值與相鄰采樣點(diǎn)的電壓采樣值乘積小于等于0 ；遴選得到的結(jié)果為若干個(gè)點(diǎn)群；(3)采用聚類方法得到各點(diǎn)群的聚類中心，將其定義為所述工頻電壓信號(hào)的上升沿過零點(diǎn)與下降沿過零點(diǎn)；(4)計(jì)算兩個(gè)相鄰的上升沿過零點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間差并對(duì)其求倒數(shù)，得到所述工頻電壓信號(hào)在所述時(shí)間差時(shí)段內(nèi)對(duì)應(yīng)的頻率；(5)根據(jù)若干個(gè)連續(xù)的時(shí)間差時(shí)段內(nèi)對(duì)應(yīng)的頻率，求得其平均值，得到所述工頻電壓信號(hào)的實(shí)時(shí)頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模糊聚類方法的工頻電壓信號(hào)實(shí)時(shí)頻率測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟(3)中采用聚類方法得到各點(diǎn)群的聚類中心具體為先假設(shè)點(diǎn)群Ix1, x2, ... , xn}中每一點(diǎn)都為潛在的聚類中心，按照式⑴評(píng)估各點(diǎn)為聚類中心的可能性Pi,取可能性最大的點(diǎn)為第一個(gè)聚類中心； 式(1)中，ra取值為點(diǎn)群中任意兩點(diǎn)間時(shí)間距離的最大值的5% ；Xi、\為點(diǎn)群中的任意一點(diǎn)，i 乒 j ;e = 2. 56 X IO11 ；設(shè)定^，分別為計(jì)算出來的第一個(gè)聚類中心及其為聚類中心的可能性，根據(jù)式(2)再次計(jì)算各點(diǎn)為聚類中心的可能性Pi,同時(shí)取可能性最大的點(diǎn)為第二個(gè)聚類中心尸2 ； β=\ ⑵rb式⑵中rb取值為點(diǎn)群中任意兩點(diǎn)間時(shí)間距離的最大值的5%，其與ra為同一性質(zhì)；、 1 k以此類推，求出第k個(gè)聚類中心X:、P^，按式(3)求取各點(diǎn)新的PiΓ ^ η η*P1 ^ P1 - ^k ^ “ “(3)取可能性最大的點(diǎn)為第k+i個(gè)聚類中心，直至所求的新的聚類中心對(duì)應(yīng)的Pi小于^P1*，0 < ε < 0. 2。
3.如權(quán)利要求1所述的基于模糊聚類方法的工頻電壓信號(hào)實(shí)時(shí)頻率測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟(1)中采樣時(shí)間大于等于200ms。
4.如權(quán)利要求1所述的基于模糊聚類方法的工頻電壓信號(hào)實(shí)時(shí)頻率測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟O)中，所述設(shè)定值為工頻電壓信號(hào)幅值的5% -10%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于模糊聚類方法的工頻電壓信號(hào)實(shí)時(shí)頻率測(cè)量方法，其包括下列步驟采集大于10個(gè)工頻周期的工頻電壓信號(hào)；對(duì)所述工頻電壓信號(hào)中的采樣點(diǎn)按照下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行遴選得到若干個(gè)點(diǎn)群該采樣點(diǎn)的電壓采樣絕對(duì)值小于一設(shè)定值且該采樣點(diǎn)的電壓采樣值與相鄰采樣點(diǎn)的電壓采樣值的乘積小于等于0；采用聚類方法得到各點(diǎn)群的聚類中心，將其定義為所述工頻電壓信號(hào)的上升沿過零點(diǎn)與下降沿過零點(diǎn)；計(jì)算兩個(gè)相鄰的上升沿過零點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間差并對(duì)其求倒數(shù)，得到所述工頻電壓信號(hào)在所述時(shí)間差時(shí)段內(nèi)對(duì)應(yīng)的頻率；根據(jù)若干個(gè)連續(xù)的時(shí)間差時(shí)段內(nèi)對(duì)應(yīng)的頻率，求得其平均值，得到所述工頻電壓信號(hào)的實(shí)時(shí)頻率。
文檔編號(hào)G01R23/02GK102401856SQ201110339929
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者崔榮花, 張衛(wèi)國, 張?zhí)斐? 楊衛(wèi)東, 江秀臣, 王磊, 白萬建, 盛戈皞, 胡岳, 陳靜 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué), 山東電力集團(tuán)公司菏澤供電公司