專利名稱：一種基于模糊聚類方法的工頻電壓信號實時頻率測量方法
技術領域：
本發明涉及一種信號測量方法，尤其涉及一種用于局部放電檢測中工頻電壓頻率的測量方法。
背景技術：
在電力系統中，系統頻率是一個重要的電氣參數，其在眾多電氣測量中均有應用。 在局部放電檢測過程中，就有可能需要測量系統的頻率。比如下面所描述的局部放電脈沖相角標定方式就需要檢測系統的實時頻率。局部放電檢測系統采用一高速采集系統分段采集局部放電脈沖信號，并標記所采集的局部放電脈沖信號發生的瞬時時刻，為計算該局部放電脈沖信號及緊隨其后的局部放電脈沖信號所處工頻電壓信號的相角位置，系統在采集局部放電脈沖信號的同時，以局部放電脈沖信號為觸發源，同步啟動工頻電壓信號的采集。 因為局部放電脈沖信號和工頻電壓信號是同時開始采集的，所以計算出采樣的工頻電壓信號的初始相位角，即求出了觸發該工頻電壓信號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的相角，則可根據其與所觸發工頻電壓信號采樣的局部放電脈沖出現的時間差占檢測工頻電壓信號周期的比例來求得，100%的一個工頻周期時差對應的是360度的相角差。這過程中就涉及到實時工頻電壓信號周期的求取，也就是工頻電壓信號實時頻率的測量。目前工頻電壓實時頻率的測量有多種方法，例如周期法通過測量信號波形相繼過零點間的時間寬度來計算頻率；鎖相環的方法也是通過跟蹤工頻電壓信號的過零點進行的。上述這些方法的測量精度取決于過零點提取的精度。主要受諧波、噪聲和非周期分量的影響，實際電力系統的工頻電壓信號過零點附近會產生很多假過零點，會引起周期
測量偏差。

發明內容
本發明的目的是提供另外一種不同于現有的實時頻率測量方法的基于模糊聚類方法的工頻電壓信號實時頻率測量方法，該方法將符合過零特征的點加以聚類，找出聚類的中心作為系統的實際過零點，然后連續測量若干個工頻周期進行平均，使得其較之現有的測量方法大大提高了工頻電壓信號實時頻率的測量精度。為了實現上述發明目的，本發明提供了一種基于模糊聚類方法的工頻電壓信號實時頻率測量方法，其包括下列步驟(1)采集大于10個工頻周期的工頻電壓信號；(2)對所采集的工頻電壓信號中的采樣點按照下述標準進行遴選該采樣點的電壓采樣絕對值小于一設定值且該采樣點的電壓采樣值與相鄰采樣點的電壓采樣值的乘積小于等于0 ；遴選得到的結果為若干個點群；(3)采用聚類方法得到各點群的聚類中心，將其定義為所述工頻電壓信號的上升沿過零點與下降沿過零點(過零點之前電壓值小于零的過零點稱之為上升沿過零點，過零點之前電壓值大于零的過零點稱之為下降沿過零點)；(4)計算兩個相鄰的上升沿過零點所對應的時間差并對其求倒數，得到所述工頻電壓信號在所述時間差時段內對應的頻率；(5)根據若干個連續的時間差時段內對應的頻率，求得其平均值，得到所述工頻電壓信號的實時頻率。其中，所述步驟(3)中采用聚類方法得到各點群的聚類中心具體為先假設按照步驟(2)遴選出來的點群Ix1^2,.. . ,xn}中每一點都為潛在的聚類中心，X為遴選出來的采樣點對應的時間坐標。按照式(1)評估各點為聚類中心的可能性Pi, 取可能性最大的點為第一個聚類中心
權利要求
1.一種基于模糊聚類方法的工頻電壓信號實時頻率測量方法，其特征在于，包括下列步驟(1)采集大于10個工頻周期的工頻電壓信號；(2)對所采集的工頻電壓信號中的采樣點按照下述標準進行遴選該采樣點的電壓采樣絕對值小于一設定值且該采樣點的電壓采樣值與相鄰采樣點的電壓采樣值乘積小于等于0 ；遴選得到的結果為若干個點群；(3)采用聚類方法得到各點群的聚類中心，將其定義為所述工頻電壓信號的上升沿過零點與下降沿過零點；(4)計算兩個相鄰的上升沿過零點所對應的時間差并對其求倒數，得到所述工頻電壓信號在所述時間差時段內對應的頻率；(5)根據若干個連續的時間差時段內對應的頻率，求得其平均值，得到所述工頻電壓信號的實時頻率。
2.根據權利要求1所述的基于模糊聚類方法的工頻電壓信號實時頻率測量方法，其特征在于，所述步驟(3)中采用聚類方法得到各點群的聚類中心具體為先假設點群Ix1, x2, ... , xn}中每一點都為潛在的聚類中心，按照式⑴評估各點為聚類中心的可能性Pi,取可能性最大的點為第一個聚類中心； 式(1)中，ra取值為點群中任意兩點間時間距離的最大值的5% ；Xi、\為點群中的任意一點，i 乒 j ;e = 2. 56 X IO11 ；設定^，分別為計算出來的第一個聚類中心及其為聚類中心的可能性，根據式(2)再次計算各點為聚類中心的可能性Pi,同時取可能性最大的點為第二個聚類中心尸2 ； β=\ ⑵rb式⑵中rb取值為點群中任意兩點間時間距離的最大值的5%，其與ra為同一性質；、 1 k以此類推，求出第k個聚類中心X:、P^，按式(3)求取各點新的PiΓ ^ η η*P1 ^ P1 - ^k ^ “ “(3)取可能性最大的點為第k+i個聚類中心，直至所求的新的聚類中心對應的Pi小于^P1*，0 < ε < 0. 2。
3.如權利要求1所述的基于模糊聚類方法的工頻電壓信號實時頻率測量方法，其特征在于，所述步驟(1)中采樣時間大于等于200ms。
4.如權利要求1所述的基于模糊聚類方法的工頻電壓信號實時頻率測量方法，其特征在于，所述步驟O)中，所述設定值為工頻電壓信號幅值的5% -10%。
全文摘要
本發明公開了一種基于模糊聚類方法的工頻電壓信號實時頻率測量方法，其包括下列步驟采集大于10個工頻周期的工頻電壓信號；對所述工頻電壓信號中的采樣點按照下述標準進行遴選得到若干個點群該采樣點的電壓采樣絕對值小于一設定值且該采樣點的電壓采樣值與相鄰采樣點的電壓采樣值的乘積小于等于0；采用聚類方法得到各點群的聚類中心，將其定義為所述工頻電壓信號的上升沿過零點與下降沿過零點；計算兩個相鄰的上升沿過零點所對應的時間差并對其求倒數，得到所述工頻電壓信號在所述時間差時段內對應的頻率；根據若干個連續的時間差時段內對應的頻率，求得其平均值，得到所述工頻電壓信號的實時頻率。
文檔編號G01R23/02GK102401856SQ201110339929
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月1日 優先權日2011年11月1日
發明者崔榮花, 張衛國, 張天辰, 楊衛東, 江秀臣, 王磊, 白萬建, 盛戈皞, 胡岳, 陳靜 申請人:上海交通大學, 山東電力集團公司菏澤供電公司