本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電力沖擊負(fù)載檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

隨著大量電力電子工業(yè)負(fù)載的應(yīng)用，使得電網(wǎng)負(fù)荷逐漸呈現(xiàn)隨時(shí)間動(dòng)態(tài)波動(dòng)，甚至沖擊性的特點(diǎn)，如煉鋼廠(chǎng)的電弧爐、軋鋼機(jī)、港口的塔吊、城市輕軌及電動(dòng)汽車(chē)充電站等，都為典型的沖擊性負(fù)載。其特征為電流隨負(fù)載的啟動(dòng)與停止，呈現(xiàn)周期性的劇烈波動(dòng)，其幅值大小可在秒級(jí)時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大幅變動(dòng)，同時(shí)造成電壓也出現(xiàn)波動(dòng)。由于傳統(tǒng)的電測(cè)量?jī)x表，都是針對(duì)穩(wěn)態(tài)負(fù)載設(shè)計(jì)，其采用矩形窗方式，來(lái)計(jì)算電壓、電流有效值，以及有功功率等重要參數(shù)。

但這些儀表應(yīng)用于沖擊性負(fù)載時(shí)，由于負(fù)載電流在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)快速的變化，因此變化期間的波形，富含豐富的頻譜信息，若采用矩形窗來(lái)截?cái)?，進(jìn)行電壓、電流及功率計(jì)算，將會(huì)引入非同步噪聲，造成結(jié)果出現(xiàn)異常波動(dòng)。從而無(wú)法正確檢測(cè)沖擊性負(fù)載的電力參數(shù)，影響電網(wǎng)正常運(yùn)行。

目前專(zhuān)門(mén)針對(duì)沖擊性負(fù)載電參數(shù)測(cè)量的方法有單周期矩形窗快速測(cè)量方法，其通過(guò)一片高速ad芯片，采用單周期電能快速算法，確保波動(dòng)負(fù)荷下電能計(jì)量準(zhǔn)確度,這種方法還是采用矩形窗截?cái)?，只是用很短的矩形窗，同時(shí)提高采樣速率來(lái)解決沖擊負(fù)載電流波動(dòng)造成的誤差影響。這種方法可以用于全波電壓、電流及功率計(jì)算，但無(wú)法準(zhǔn)確分析短時(shí)間波動(dòng)電流的頻譜信息，從而導(dǎo)致了無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算基波或諧波頻段上的電壓、電流及有功功率數(shù)值的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電力沖擊負(fù)載檢測(cè)方法，解決了目前專(zhuān)門(mén)針對(duì)沖擊性負(fù)載電參數(shù)測(cè)量的方法有單周期矩形窗快速測(cè)量方法，采用單周期電能快速算法，導(dǎo)致的無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算基波或諧波頻段上的電壓、電流及有功功率數(shù)值的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電力沖擊負(fù)載檢測(cè)方法，包括：

對(duì)與采樣序列相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值，所述采樣序列為電力沖擊負(fù)載時(shí)采樣的若干個(gè)電壓/電流信號(hào)；

通過(guò)所述特征值對(duì)采樣的各電壓/電流信號(hào)分量進(jìn)行頻率和衰減系數(shù)的計(jì)算，并根據(jù)所述頻率和所述衰減系數(shù)計(jì)算各電壓/電流信號(hào)分量的幅值和初始相位；

通過(guò)所述幅值和所述初始相位計(jì)算出電力沖擊負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)的基波電壓、電流，以及全波有功功率、基波有功功率。

優(yōu)選地，對(duì)與采樣序列相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值，所述采樣序列為電力沖擊負(fù)載時(shí)采樣的若干個(gè)電壓/電流信號(hào)之前還包括：

獲取到所述采樣序列x(0),x(1),x(2),l,x(n-1)，且所述采樣序列x(0),x(1),x(2),l,x(n-1)對(duì)應(yīng)構(gòu)成的所述數(shù)據(jù)矩陣為其中，m＞k，l＞p，m+l-1＝n。

優(yōu)選地，對(duì)與采樣序列相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值具體包括：

對(duì)與所述數(shù)據(jù)矩陣x進(jìn)行奇異值分解，獲取到對(duì)應(yīng)的特征向量；

根據(jù)所述特征向量進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值。

優(yōu)選地，對(duì)與所述數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行奇異值分解，獲取到對(duì)應(yīng)的特征向量具體包括：

對(duì)數(shù)據(jù)矩陣x進(jìn)行奇異值分解得到x＝lσu^h，其中，(·)^h表示共軛轉(zhuǎn)置，l和u分別是l×l,m×m維酉矩陣，σ為l×m的對(duì)角陣，且主對(duì)角元素是矩陣x的奇異值的降序排列，確定u的列向量是數(shù)據(jù)矩陣x的右特征向量，并根據(jù)所述右特征向量確定對(duì)應(yīng)的特征向量。

優(yōu)選地，根據(jù)所述右特征向量確定對(duì)應(yīng)的特征向量具體包括：

對(duì)所述右特征向量分解為信號(hào)子空間us和噪聲子空間un得到u＝[us|un]，其中us的列向量為數(shù)據(jù)矩陣x最大的奇異值對(duì)應(yīng)的特征向量。

優(yōu)選地，根據(jù)所述特征向量進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值具體包括：

令un＝(u1/最后一行)＝(第一行/u2)，即u1、u2分別為un去掉最后一行，去掉第1行得到的矩陣ψ，再令進(jìn)行特征值分解，得矩陣ψ的特征值λk，k＝1,2,l,k，k為數(shù)據(jù)矩陣x最大的奇異值的個(gè)數(shù)。

優(yōu)選地，通過(guò)所述特征值對(duì)采樣的各電壓/電流信號(hào)分量進(jìn)行頻率和衰減系數(shù)的計(jì)算具體包括：

設(shè)其中，k為所述電壓/電流信號(hào)的正弦分量的個(gè)數(shù)，ak為第k個(gè)所述正弦分量的幅值，φk為第k個(gè)所述正弦分量的初始相位，αk表示第k個(gè)所述正弦分量的衰減系數(shù)，fk表示第k個(gè)所述正弦分量的頻率，ts表示采樣間隔，w(n)表示白噪聲；

根據(jù)所述特征值λk結(jié)合第一特征公式和第二特征公式分別計(jì)算所述頻率fk和衰減系數(shù)αk；

其中，所述第一特征公式為所述第二特征公式為

優(yōu)選地，根據(jù)所述頻率和所述衰減系數(shù)計(jì)算各電壓/電流信號(hào)分量的幅值和初始相位具體包括：

通過(guò)最小二乘法計(jì)算所述電壓/電流信號(hào)的所述正弦分量的幅值和初始相角。所述最小二乘法的計(jì)算步驟包括：

令

根據(jù)第一預(yù)置公式a＝(λ^hλ)^-1λ^hxn＝[a1a2lak]進(jìn)行矩陣a的計(jì)算；

根據(jù)第二預(yù)置公式、第三預(yù)置公式，并結(jié)合所述矩陣a，進(jìn)行第k個(gè)所述正弦分量的所述幅值和所述初始相位的計(jì)算；

其中，所述第二預(yù)置公式為ak＝2|ak|,所述第三預(yù)置公式為φk＝angle(ak)。

優(yōu)選地，通過(guò)所述幅值和所述初始相位計(jì)算出電力沖擊負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)的基波電壓、電流，以及全波有功功率、基波有功功率具體包括：

通過(guò)所述幅值和所述初始相位根據(jù)第四預(yù)置公式、第五預(yù)置公式、第六預(yù)置公式、第七預(yù)置公式分別計(jì)算出電力沖擊負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)的基波電壓、電流，以及全波有功功率、基波有功功率；

其中，所述第四預(yù)置公式為u0＝2|au0|，所述第五預(yù)置公式為i0＝2|ai0|，所述第六預(yù)置公式為所述第七預(yù)置公式為p0＝u0i0cos(φi0-φu0)。

優(yōu)選地，所述采樣序列為三相電壓與電流采樣值信號(hào)。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電力沖擊負(fù)載檢測(cè)方法，包括：對(duì)與采樣序列相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值，采樣序列為電力沖擊負(fù)載時(shí)采樣的若干個(gè)電壓/電流信號(hào)；通過(guò)特征值對(duì)采樣的各電壓/電流信號(hào)分量進(jìn)行頻率和衰減系數(shù)的計(jì)算，并根據(jù)頻率和衰減系數(shù)計(jì)算各電壓/電流信號(hào)分量的幅值和初始相位；通過(guò)幅值和初始相位計(jì)算出電力沖擊負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)的基波電壓、電流，以及全波有功功率、基波有功功率。本實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)與采樣序列相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值，采樣序列為電力沖擊負(fù)載時(shí)采樣的若干個(gè)電壓/電流信號(hào)；通過(guò)特征值對(duì)采樣的各電壓/電流信號(hào)分量進(jìn)行頻率和衰減系數(shù)的計(jì)算，并根據(jù)頻率和衰減系數(shù)計(jì)算各電壓/電流信號(hào)分量的幅值和初始相位；通過(guò)幅值和初始相位計(jì)算出電力沖擊負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)的基波電壓、電流，以及全波有功功率、基波有功功率，解決了目前專(zhuān)門(mén)針對(duì)沖擊性負(fù)載電參數(shù)測(cè)量的方法有單周期矩形窗快速測(cè)量方法，采用單周期電能快速算法，導(dǎo)致的無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算基波或諧波頻段上的電壓、電流及有功功率數(shù)值的技術(shù)問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電力沖擊負(fù)載檢測(cè)方法一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電力沖擊負(fù)載檢測(cè)方法，解決了目前專(zhuān)門(mén)針對(duì)沖擊性負(fù)載電參數(shù)測(cè)量的方法有單周期矩形窗快速測(cè)量方法，采用單周期電能快速算法，導(dǎo)致的無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算基波或諧波頻段上的電壓、電流及有功功率數(shù)值的技術(shù)問(wèn)題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電力沖擊負(fù)載檢測(cè)方法一個(gè)實(shí)施例包括：

101、對(duì)與采樣序列相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值，采樣序列為電力沖擊負(fù)載時(shí)采樣的若干個(gè)電壓/電流信號(hào)；

本實(shí)施例中，需要基于esprit的電力沖擊負(fù)荷檢測(cè)時(shí)，首先需要對(duì)與采樣序列相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值，采樣序列為電力沖擊負(fù)載時(shí)采樣的若干個(gè)電壓/電流信號(hào)。

必須說(shuō)明的是，對(duì)與采樣序列相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值，采樣序列為電力沖擊負(fù)載時(shí)采樣的若干個(gè)電壓/電流信號(hào)之前還包括：

獲取到采樣序列x(0),x(1),x(2),…,x(n-1)，且采樣序列x(0),x(1),x(2),…,x(n-1)對(duì)應(yīng)構(gòu)成的數(shù)據(jù)矩陣為其中，m＞k，l＞p，m+l-1＝n。

事實(shí)上，對(duì)與采樣序列相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值具體包括：

對(duì)與數(shù)據(jù)矩陣x進(jìn)行奇異值分解，獲取到對(duì)應(yīng)的特征向量；

根據(jù)特征向量進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值。

下面進(jìn)一步進(jìn)行描述：

對(duì)與數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行奇異值分解，獲取到對(duì)應(yīng)的特征向量具體包括：

對(duì)數(shù)據(jù)矩陣x進(jìn)行奇異值分解得到x＝lσu^h，其中，(·)^h表示共軛轉(zhuǎn)置，l和u分別是l×l,m×m維酉矩陣，σ為l×m的對(duì)角陣，且主對(duì)角元素是矩陣x的奇異值的降序排列，確定u的列向量是數(shù)據(jù)矩陣x的右特征向量，并根據(jù)右特征向量確定對(duì)應(yīng)的特征向量。

根據(jù)右特征向量確定對(duì)應(yīng)的特征向量具體包括：

對(duì)右特征向量分解為信號(hào)子空間us和噪聲子空間un得到u＝[us|un]，其中us的列向量為數(shù)據(jù)矩陣x最大的奇異值對(duì)應(yīng)的特征向量。

根據(jù)特征向量進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值具體包括：

令un＝(u1/最后一行)＝(第一行/u2)，即u1、u2分別為un去掉最后一行，去掉第1行得到的矩陣ψ，再令進(jìn)行特征值分解，得矩陣ψ的特征值λk，k＝1,2,l,k，k為數(shù)據(jù)矩陣x最大的奇異值的個(gè)數(shù)。

102、通過(guò)特征值對(duì)采樣的各電壓/電流信號(hào)分量進(jìn)行頻率和衰減系數(shù)的計(jì)算，并根據(jù)頻率和衰減系數(shù)計(jì)算各電壓/電流信號(hào)分量的幅值和初始相位；

當(dāng)對(duì)與采樣序列相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值，采樣序列為電力沖擊負(fù)載時(shí)采樣的若干個(gè)電壓/電流信號(hào)之后，需要通過(guò)特征值對(duì)采樣的各電壓/電流信號(hào)分量進(jìn)行頻率和衰減系數(shù)的計(jì)算，并根據(jù)頻率和衰減系數(shù)計(jì)算各電壓/電流信號(hào)分量的幅值和初始相位。

必須說(shuō)明的是，通過(guò)特征值對(duì)采樣的各電壓/電流信號(hào)分量進(jìn)行頻率和衰減系數(shù)的計(jì)算具體包括：

設(shè)其中，k為電壓/電流信號(hào)的正弦分量的個(gè)數(shù)，ak為第k個(gè)正弦分量的幅值，φk為第k個(gè)正弦分量的初始相位，αk表示第k個(gè)正弦分量的衰減系數(shù)，fk表示第k個(gè)正弦分量的頻率，ts表示采樣間隔，w(n)表示白噪聲；

根據(jù)特征值λk結(jié)合第一特征公式和第二特征公式分別計(jì)算頻率fk和衰減系數(shù)αk；

其中，第一特征公式為第二特征公式為

以及，根據(jù)頻率和衰減系數(shù)計(jì)算各電壓/電流信號(hào)分量的幅值和初始相位具體包括：

通過(guò)最小二乘法計(jì)算電壓/電流信號(hào)的正弦分量的幅值和初始相角。最小二乘法的計(jì)算步驟包括：

令

根據(jù)第一預(yù)置公式a＝(λ^hλ)^-1λ^hxn＝[a1a2lak]進(jìn)行矩陣a的計(jì)算；

根據(jù)第二預(yù)置公式、第三預(yù)置公式，并結(jié)合矩陣a，進(jìn)行第k個(gè)正弦分量的幅值和初始相位的計(jì)算；

其中，第二預(yù)置公式為ak＝2|ak|,第三預(yù)置公式為φk＝angle(ak)。

103、通過(guò)幅值和初始相位計(jì)算出電力沖擊負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)的基波電壓、電流，以及全波有功功率、基波有功功率。

當(dāng)通過(guò)特征值對(duì)采樣的各電壓/電流信號(hào)分量進(jìn)行頻率和衰減系數(shù)的計(jì)算，并根據(jù)頻率和衰減系數(shù)計(jì)算各電壓/電流信號(hào)分量的幅值和初始相位之后，需要通過(guò)幅值和初始相位計(jì)算出電力沖擊負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)的基波電壓、電流，以及全波有功功率、基波有功功率。

通過(guò)幅值和初始相位根據(jù)第四預(yù)置公式、第五預(yù)置公式、第六預(yù)置公式、第七預(yù)置公式分別計(jì)算出電力沖擊負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)的基波電壓、電流，以及全波有功功率、基波有功功率；

其中，第四預(yù)置公式為u0＝2|au0|，第五預(yù)置公式為i0＝2|ai0|，第六預(yù)置公式為第七預(yù)置公式為p0＝u0i0cos(φi0-φu0)。

本實(shí)施例中的采樣序列為三相電壓與電流采樣值信號(hào)。

本實(shí)施例中，通過(guò)對(duì)與采樣序列相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)矩陣進(jìn)行計(jì)算確定對(duì)應(yīng)的特征值，采樣序列為電力沖擊負(fù)載時(shí)采樣的若干個(gè)電壓/電流信號(hào)；通過(guò)特征值對(duì)采樣的各電壓/電流信號(hào)分量進(jìn)行頻率和衰減系數(shù)的計(jì)算，并根據(jù)頻率和衰減系數(shù)計(jì)算各電壓/電流信號(hào)分量的幅值和初始相位；通過(guò)幅值和初始相位計(jì)算出電力沖擊負(fù)載時(shí)對(duì)應(yīng)的基波電壓、電流，以及全波有功功率、基波有功功率，解決了目前專(zhuān)門(mén)針對(duì)沖擊性負(fù)載電參數(shù)測(cè)量的方法有單周期矩形窗快速測(cè)量方法，采用單周期電能快速算法，導(dǎo)致的無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算基波或諧波頻段上的電壓、電流及有功功率數(shù)值的技術(shù)問(wèn)題，以及使用較少的數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)沖擊負(fù)載的分析，避免了最大似然法、最大熵法和music方法等固有的、在整個(gè)頻域上的搜索，提高了計(jì)算效率，不需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行同步采樣，減少了對(duì)硬件的依賴(lài)。

以上所述，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。