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电力系统中,基波频率关系到系统安全稳定、经济运行,其快速、准确测量对于调频机组的合理运行配置、电力系统的安全稳定运行等具有重要意义。传统的电力系统频率测量方法存在精度与实时性无法同时满足的问题。因此,研究一种快速、准确的电力系统基波频率测量方法具有重要的理论和现实意义。本文针对传统电力系统频率测量方法的不足,提出了基于多阈值的电力系统频率单周期测量方法。该方法首先采用低通滤波器滤除信号中的高频干扰,其次采用三次样条插值法对所设阈值附近的采样点进行重构,然后利用多个阈值与信号的交点进行频率估计,最后运用最优组合加权法得到电力系统频率估计结果。该方法是一种时域频率估计方法,具有计算量小、精度高的特点,可在单周期内实现电力系统频率的准确测量。本文主要研究内容包括:首先,介绍了传统常用的电力系统频率测量方法,对比分析了其优缺点,指出了各种算法的适用情形。其次,根据三次样条插值原理及非扭结边界条件(not-a-knot),研究并推导了基于单阈值的电力系统频率估计算法。在此基础上,根据拉格朗日乘子法求得最优权重,推导了基于多阈值的电力系统频率单周期测量算法的频率估计公式。对比研究了基于汉宁窗的插值FFT和本文算法的运算时间。本文算法的时间复杂度仅与信号重构所需的少量采样点数量及所需少量历史数据有关,而基于汉宁窗的插值FFT的时间复杂度与整个运算所用采样点数量有关,因此本文算法所需数据量大大少于基于汉宁窗的插值FFT所需数据量。随后,对单水平集算法、单阈值法、多阈值平均加权法、基于多阈值的电力系统频率单周期测量算法、基于汉宁窗的插值FFT的算法准确度进行了对比分析仿真实验。分析了基波频率波动、含白噪声及含谐波影响等不同情况下的基波频率测量结果。仿真结果表明:基于多阈值的电力系统频率单周期频率测量算法的时间复杂度比基于汉宁窗的插值FFT的算法的时间复杂度要低,其准确度比单水平集算法、基于汉宁窗的插值FFT的算法的准确度要高,稳定性稍弱于基于汉宁窗的插值FFT的算法,强于单水平集算法、单阈值法、多阈值平均加权法和基于单阈值的电力系统频率估计算法,因此其综合性能最为突出。最后,根据国标 GB/T 19862-2005、GB/T 15945-2008 和行标 DL/T 1028-2006的要求,搭建实验平台。通过大量实验,对比分析了单水平集算法及基于多阈值的电力系统频率单周期频率测量算法。实验结果满足国标GB-T15945-2008规定的测量误差要求。