電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量方法和系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量方法和系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 電力系統(tǒng)的頻率測(cè)量、諧波測(cè)量、功率測(cè)量等在本質(zhì)上均為正弦參數(shù)的測(cè)量。傅里 葉變換等是實(shí)現(xiàn)正弦參數(shù)測(cè)量的基本方法，在電力系統(tǒng)有廣泛的應(yīng)用。但隨著正弦測(cè)量技 術(shù)的發(fā)展，傅里葉變換存在的問題也越顯突出，難以進(jìn)一步滿足正弦參數(shù)高精度計(jì)算的要 求。
[0003] 電力系統(tǒng)功率計(jì)算首先是電壓電流幅值和相位的計(jì)算，而電壓電流幅值和相位的 計(jì)算又首先是頻率的計(jì)算，可認(rèn)為頻率測(cè)量是正弦參數(shù)計(jì)算的基礎(chǔ)。在電力系統(tǒng)頻率測(cè)量 方面，有形式各樣的頻率測(cè)量或計(jì)算方法，如零交法、基于濾波的算法、基于小波變換算法、 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法、基于DFT變換的頻率算法、基于相位差的頻率算法等。
[0004] 但是，電網(wǎng)運(yùn)行額定工頻為50Hz，屬于較低的頻率，以上所述的頻率測(cè)量方法對(duì)低 頻信號(hào)的頻率測(cè)量精度不高，且抗噪聲干擾性差。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 基于此，有必要針對(duì)以上所述的頻率測(cè)量方法對(duì)低頻信號(hào)的頻率測(cè)量精度不高， 且抗噪聲干擾性差的問題，提供一種電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量方法和系統(tǒng)。
[0006] 一種電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量方法，包括以下步驟：
[0007] 根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)采樣頻率，對(duì)電力信號(hào)進(jìn)行采樣獲得采樣數(shù)據(jù)序列；
[0008] 對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的基波頻率進(jìn)行初測(cè)，獲得初步基波頻率，并以初步基波頻 率為參考頻率；
[0009] 將所述參考頻率的余弦函數(shù)與所述采樣數(shù)據(jù)序列相乘，生成實(shí)數(shù)向量序列；
[0010] 對(duì)所述實(shí)數(shù)向量序列進(jìn)行數(shù)字濾波，獲得實(shí)數(shù)向量濾波序列；
[0011] 將所述參考頻率的正弦函數(shù)與所述采樣數(shù)據(jù)序列相乘，生成虛數(shù)向量序列；
[0012] 對(duì)所述虛數(shù)向量序列進(jìn)行數(shù)字濾波，生成虛數(shù)向量濾波序列；
[0013] 分別將所述實(shí)數(shù)向量濾波序列和所述虛數(shù)向量濾波序列等分為兩段序列，生成實(shí) 數(shù)向量濾波前段序列、實(shí)數(shù)向量濾波后段序列、虛數(shù)向量濾波前段序列和虛數(shù)向量濾波后 段序列；
[0014] 對(duì)所述實(shí)數(shù)向量濾波前段序列和所述虛數(shù)向量濾波前段序列分別進(jìn)行積分運(yùn)算， 生成前段序列實(shí)數(shù)積分值和前段序列虛數(shù)積分值；
[0015] 根據(jù)預(yù)設(shè)的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述前段序列實(shí)數(shù)積分值與所述前段序列虛數(shù)積分 值轉(zhuǎn)換為第一相位；
[0016] 對(duì)所述實(shí)數(shù)向量濾波后段序列和所述虛數(shù)向量濾波后段序列分別進(jìn)行積分運(yùn)算， 生成后段序列實(shí)數(shù)積分值和后段序列虛數(shù)積分值；
[0017] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述后段序列實(shí)數(shù)積分值和所述后段序列虛數(shù) 積分值轉(zhuǎn)換為第二相位；
[0018]將所述第二相位減去所述第一相位，生成相位差；
[0019] 根據(jù)預(yù)設(shè)的頻率轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述相位差和所述參考頻率轉(zhuǎn)換為所述電力信號(hào)的 基波頻率。
[0020] 一種電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量系統(tǒng)，包括：
[0021] 采樣模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)采樣頻率，對(duì)電力信號(hào)進(jìn)行采樣獲得采 樣數(shù)據(jù)序列；
[0022] 初測(cè)模塊，用于對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的基波頻率進(jìn)行初測(cè)，獲得初步基波頻率，并 以初步基波頻率為參考頻率；
[0023] 實(shí)數(shù)向量序列模塊，用于將所述參考頻率的余弦函數(shù)與所述采樣數(shù)據(jù)序列相乘， 生成實(shí)數(shù)向量序列；
[0024] 實(shí)數(shù)向量濾波模塊，用于對(duì)所述實(shí)數(shù)向量序列進(jìn)行數(shù)字濾波，獲得實(shí)數(shù)向量濾波 序列；
[0025]虛數(shù)向量序列模塊，用于將所述參考頻率的正弦函數(shù)與所述采樣數(shù)據(jù)序列相乘， 生成虛數(shù)向量序列；
[0026]虛數(shù)向量濾波模塊，用于對(duì)所述虛數(shù)向量序列進(jìn)行數(shù)字濾波，生成虛數(shù)向量濾波 序列；
[0027]序列等分模塊，用于分別將所述實(shí)數(shù)向量濾波序列和所述虛數(shù)向量濾波序列等分 為兩段序列，生成實(shí)數(shù)向量濾波前段序列、實(shí)數(shù)向量濾波后段序列、虛數(shù)向量濾波前段序列 和虛數(shù)向量濾波后段序列；
[0028] 前段序列積分模塊，用于對(duì)所述實(shí)數(shù)向量濾波前段序列和所述虛數(shù)向量濾波前段 序列分別進(jìn)行積分運(yùn)算，生成前段序列實(shí)數(shù)積分值和前段序列虛數(shù)積分值；
[0029]第一相位模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述前段序列實(shí)數(shù)積分值與所 述前段序列虛數(shù)積分值轉(zhuǎn)換為第一相位；
[0030] 后段序列積分模塊，用于對(duì)所述實(shí)數(shù)向量濾波后段序列和所述虛數(shù)向量濾波后段 序列分別進(jìn)行積分運(yùn)算，生成后段序列實(shí)數(shù)積分值和后段序列虛數(shù)積分值；
[0031] 第二相位模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述后段序列實(shí)數(shù)積分值 和所述后段序列虛數(shù)積分值轉(zhuǎn)換為第二相位；
[0032]相位差模塊，用于將所述第二相位減去所述第一相位，生成相位差；
[0033]基波頻率模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的頻率轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述相位差和所述參考頻率轉(zhuǎn) 換為所述電力信號(hào)的基波頻率。
[0034] 上述電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量方法和系統(tǒng)，通過對(duì)虛數(shù)向量序列和實(shí)數(shù)向量序列 數(shù)字濾波，生成虛數(shù)向量濾波序列和實(shí)數(shù)向量濾波序列，數(shù)字濾波可抑制虛數(shù)向量序列和 實(shí)數(shù)向量序列中的混頻干擾成分，得到高精度的虛數(shù)向量濾波序列和實(shí)數(shù)向量濾波序列， 分別將所述實(shí)數(shù)向量濾波序列和所述虛數(shù)向量濾波序列等分為兩段序列，生成實(shí)數(shù)向量濾 波前段序列、實(shí)數(shù)向量濾波后段序列、虛數(shù)向量濾波前段序列和虛數(shù)向量濾波后段序列；依 次對(duì)濾波前段序列和虛數(shù)向量濾波前段序列、以及實(shí)數(shù)向量濾波后段序列和虛數(shù)向量濾波 后段序列進(jìn)行積分、求相位、相位差；將所述相位差和所述參考頻率轉(zhuǎn)換為所述電力信號(hào)的 基波頻率。將所述實(shí)數(shù)向量濾波序列和所述虛數(shù)向量濾波序列等分為兩段序列，目的是根 據(jù)兩端序列的相位差生成尚精度的基波頻率。 【【附圖說明】】
[0035] 圖1是本發(fā)明電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量方法的流程示意圖；
[0036] 圖2是本發(fā)明電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖3是本發(fā)明電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量方法中基波頻率相對(duì)誤差隨基波頻率變 化示意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0038] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一步地詳細(xì)描述。
[0039] 本發(fā)明中的步驟雖然用標(biāo)號(hào)進(jìn)行了排列，但并不用于限定步驟的先后次序，除非 明確說明了步驟的次序或者某步驟的執(zhí)行需要其他步驟作為基礎(chǔ)，否則步驟的相對(duì)次序是 可以調(diào)整的。
[0040] 請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量方法的流程示意圖。
[0041] 本實(shí)施方式的所述電力信號(hào)的基波頻率測(cè)量方法，可包括以下步驟：
[0042] 步驟S101，根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)采樣頻率，對(duì)電力信號(hào)進(jìn)行采樣獲得采樣數(shù) 據(jù)序列。
[0043] 步驟S102,對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的基波頻率進(jìn)行初測(cè)，獲得初步基波頻率，并以初 步基波頻率為參考頻率。
[0044] 步驟S103,將所述參考頻率的余弦函數(shù)與所述采樣數(shù)據(jù)序列相乘，生成實(shí)數(shù)向量 序列。
[0045] 步驟S104,對(duì)所述實(shí)數(shù)向量序列進(jìn)行數(shù)字濾波，獲得實(shí)數(shù)向量濾波序列。
[0046] 步驟S105,將所述參考頻率的正弦函數(shù)與所述采樣數(shù)據(jù)序列相乘，生成虛數(shù)向量 序列。
[0047] 步驟S106,對(duì)所述虛數(shù)向量序列進(jìn)行數(shù)字濾波，生成虛數(shù)向量濾波序列。
[0048] 步驟S107,分別將所述實(shí)數(shù)向量濾波序列和所述虛數(shù)向量濾波序列等分為兩段序 列，生成實(shí)數(shù)向量濾波前段序列、實(shí)數(shù)向量濾波后段序列、虛數(shù)向量濾波前段序列和虛數(shù)向 量濾波后段序列。
[0049] 步驟S108,對(duì)所述實(shí)數(shù)向量濾波前段序列和所述虛數(shù)向量濾波前段序列分別進(jìn)行 積分運(yùn)算，生成前段序列實(shí)數(shù)積分值和前段序列虛數(shù)積分值。
[0050] 步驟S109,根據(jù)預(yù)設(shè)的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述前段序列實(shí)數(shù)積分值與所述前段序 列虛數(shù)積分值轉(zhuǎn)換為第一相位。
[0051] 步驟S110,對(duì)所述實(shí)數(shù)向量濾波后段序列和所述虛數(shù)向量濾波后段序列分別進(jìn)行 積分運(yùn)算，生成后段序列實(shí)數(shù)積分值和后段序列虛數(shù)積分值。
[0052] 步驟S111，根據(jù)所述預(yù)設(shè)的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述后段序列實(shí)數(shù)積分值和所述后 段序列虛數(shù)積分值轉(zhuǎn)換為第二相位。
[0053] 步驟S112,將所述第二相位減去所述第一相位，生成相位差。
[0054] 步驟S113,根據(jù)預(yù)設(shè)的頻率轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述相位差和所述參考頻率轉(zhuǎn)換為所述 電力信號(hào)的基波頻