一種微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的同期電壓相位差測(cè)量法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的同期電壓相 位差測(cè)量法。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)電廠微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置用于測(cè)量發(fā)電機(jī)側(cè)和系統(tǒng)側(cè)的電壓頻率差，幅值差和 相位差，當(dāng)三者滿足并列要求時(shí)，方可合閘，否則將造成很大的沖擊電流，危害設(shè)備安全，因 此測(cè)量同期電壓的頻率差，幅值差和相位差是其關(guān)鍵技術(shù)。
[0003] 現(xiàn)有微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的同期電壓相位差測(cè)量方法主要有硬件測(cè)量法和軟件 測(cè)量法。硬件法通常將兩路電壓正弦波變?yōu)榉讲?，用硬件?jì)數(shù)器測(cè)量?jī)陕贩讲ǖ倪^(guò)零點(diǎn)，從 而得到相位差，或者將兩路電壓方波異或后，再用硬件計(jì)數(shù)器測(cè)量脈寬得到相位差。軟件法 的通常方法是由于兩個(gè)電壓頻率不同，分別進(jìn)行頻率跟蹤并采樣，實(shí)時(shí)調(diào)整采樣點(diǎn)間隔，然 后用離散傅立葉算法對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，從而得到電壓的幅值和相位，再根據(jù)不同步的兩 路電壓采樣點(diǎn)的時(shí)間差補(bǔ)償計(jì)算相位差。
[0004] 同期電壓相位差的硬件測(cè)量法需要較為復(fù)雜的硬件電路，如交流量濾波回流，運(yùn) 算放大器，二極管，異或門(mén)等，硬件電路容易受電磁干擾和溫度影響，為了保證測(cè)量穩(wěn)定性 和高精度成本通常比較高。同期電壓相位差的軟件測(cè)量法需要頻率跟蹤，且兩路不同頻率 的電壓需要各自獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，硬件成本也比較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn) 同期裝置的同期電壓相位差測(cè)量法，本發(fā)明的測(cè)量方法取消常用的變頻跟蹤采樣環(huán)節(jié)，用 固定頻率對(duì)兩路非同頻電壓進(jìn)行同步采樣，兩路電壓可以共用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，避免因采樣頻 率不同必須采用兩個(gè)獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，降低了硬件成本，由于不用實(shí)時(shí)調(diào)整采樣頻率，也 不需要針對(duì)不同步的采樣點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算相位差。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的同期電壓相位差測(cè)量 法，其特征在于，包括以下步驟：
[0007] S1、測(cè)量系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)的電壓的頻率；
[0008] S2、對(duì)系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)電壓進(jìn)行同步采樣，得到采樣值序列X(m)，m從1到128 ;
[0009] S3、對(duì)系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的采樣值進(jìn)行插值，獲得每周波等間距的64個(gè)采樣 點(diǎn)，并判斷第64個(gè)采樣點(diǎn)是否計(jì)算完畢；
[0010] S4、若步驟S3中第64個(gè)采樣點(diǎn)未計(jì)算完畢，則在原采樣值數(shù)組X(m)中找到兩個(gè) 相鄰點(diǎn)，用線性插值算法繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的采樣值進(jìn)行插值，以求得整周波 采樣點(diǎn)U (η);
[0011] S5、若步驟S3中第64個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算完畢，利用離散傅里葉公式計(jì)算插值后的整周 波采樣點(diǎn)U (η)的幅值和相位；
[0012] S6、分別求得系統(tǒng)側(cè)電壓相位與發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的相位后，兩者之差即為同期電壓 的相位差。
[0013] 進(jìn)一步地，所述步驟S2中的同步采樣頻率為3200Hz。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟S4中利用采樣值序列X (m)求得U (η)的計(jì)算公式為：
[0015]
[0016] 進(jìn)一步地，所述步驟S5中利用離散傅里葉公式計(jì)算插值后的整周波采樣點(diǎn)U(n) 的幅值和相位的計(jì)算公式為：
[0017]
其中，N為采樣點(diǎn)總數(shù)，U(k)為第k個(gè)采樣值。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：
[0019] 本發(fā)明的測(cè)量方法取消常用的變頻跟蹤采樣環(huán)節(jié)，用固定頻率對(duì)兩路非同頻電壓 進(jìn)行同步采樣，兩路電壓可以共用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，避免因采樣頻率不同必須采用兩個(gè)獨(dú)立的 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，減少了系統(tǒng)成本；然后用軟件插值計(jì)算對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行修正，同樣達(dá)到了頻率跟 蹤、變頻采樣的作用，用軟件算法替代硬件電路，降低了硬件成本，不用實(shí)時(shí)調(diào)整采樣頻率， 也不需要針對(duì)不同步的采樣點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算相位差，簡(jiǎn)單易行。
[0020] 以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以 充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明的相位差測(cè)量方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的同期電壓相位差測(cè)量法，其 特征在于，包括以下步驟：
[0023] S1、測(cè)量系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)的電壓的頻率；
[0024] S2、對(duì)系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)電壓進(jìn)行同步采樣，得到采樣值序列X(m)，m從1到128 ;
[0025] S3、對(duì)系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的采樣值進(jìn)行插值，獲得每周波等間距的64個(gè)采樣 點(diǎn)，并判斷第64個(gè)采樣點(diǎn)是否計(jì)算完畢；
[0026] S4、若步驟S3中第64個(gè)采樣點(diǎn)未計(jì)算完畢，則在原采樣值數(shù)組X(m)中找到兩個(gè) 相鄰點(diǎn)，用線性插值算法繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的采樣值進(jìn)行插值，以求得整周波 采樣點(diǎn)U (η);
[0027] S5、若步驟S3中第64個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算完畢，利用離散傅里葉公式計(jì)算插值后的整周 波采樣點(diǎn)U (η)的幅值和相位；
[0028] S6、分別求得系統(tǒng)側(cè)電壓相位與發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的相位后，兩者之差即為同期電壓 的相位差。
[0029] 本實(shí)施例中，所述步驟S2中的同步采樣頻率為3200Hz，采樣點(diǎn)間隔時(shí)間tc = 312. 5us〇
[0030] 以一路交流量為例說(shuō)明插值過(guò)程為
[0031] (1)采樣頻率3200Hz得到的采樣點(diǎn)序列為X (m)，m = 1，2,…128
[0032] (2)該交流量頻率為f，周期T = Ι/f，對(duì)于每周波64個(gè)采樣點(diǎn)，采樣間隔為
[0033] (3)對(duì) X (m)進(jìn)行插值計(jì)算，求得 U (η)，η = 1，2···，64
[0034] 從1到64,依次對(duì)公式
[0035]
;取整，得到整數(shù)m，用公式1求相應(yīng)的U (η)
[0036]
[0037] 公式 1
[0038] 其中，
[0039] t = 0· 3125us，tc= 0· 15625us，η為變量，表示第幾個(gè)插值后的采樣點(diǎn)（1~64)
[0040] 進(jìn)一步地，所述步驟S5中利用離散傅里葉公式計(jì)算插值后的整周波采樣點(diǎn)U(n) 的幅值和相位的計(jì)算公式為：
[0041 ]
[0042]
[0043]
[0044]
[0045] N為采樣總數(shù)，即N = 64。
[0046] 最后，求得系統(tǒng)側(cè)電壓相位與發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的相位后，兩者之差即為同期電壓的 相位差。
[0047] 本發(fā)明的測(cè)量方法取消常用的變頻跟蹤采樣環(huán)節(jié)，用固定頻率對(duì)兩路非同頻電壓 進(jìn)行同步采樣，兩路電壓可以共用模數(shù)轉(zhuǎn)換器，避免因采樣頻率不同必須采用兩個(gè)獨(dú)立的 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，減少了系統(tǒng)成本；然后用軟件插值計(jì)算對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行修正，同樣達(dá)到了頻率跟 蹤、變頻采樣的作用，用軟件算法替代硬件電路，降低了硬件成本，不用實(shí)時(shí)調(diào)整采樣頻率， 也不需要針對(duì)不同步的采樣點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算相位差，簡(jiǎn)單易行。
[0048] 以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú) 需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù) 人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的 技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的同期電壓相位差測(cè)量法，其特征在于，包括以下步驟： 51、 測(cè)量系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)的電壓的頻率； 52、 對(duì)系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)電壓進(jìn)行同步采樣，得到采樣值序列X(m)，m從1到128 ; 53、 對(duì)系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的采樣值進(jìn)行插值，獲得每周波等間距的64個(gè)采樣點(diǎn)， 并判斷第64個(gè)采樣點(diǎn)是否計(jì)算完畢； 54、 若步驟S3中第64個(gè)采樣點(diǎn)未計(jì)算完畢，則在原采樣值數(shù)組X(m)中找到兩個(gè)相鄰 點(diǎn)，用線性插值算法繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的采樣值進(jìn)行插值，以求得整周波采樣 點(diǎn)U(n); 55、 若步驟S3中第64個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算完畢，利用離散傅里葉公式計(jì)算插值后的整周波采 樣點(diǎn)U(n)的幅值和相位； 56、 分別求得系統(tǒng)側(cè)電壓相位與發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的相位后，兩者之差即為同期電壓的相 位差。2. 如權(quán)利要求1所述的一種微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的同期電壓相位差測(cè)量法，其特征在 于，所述步驟S2中的同步采樣頻率為3200Hz。3. 如權(quán)利要求1所述的一種微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的同期電壓相位差測(cè)量 法，其特征在于，所述步驟S4中利用采樣值序列X(m)求得U(n)的計(jì)算公式為：4. 如權(quán)利要求3所述的一種微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的同期電壓相位差測(cè)量法，其特征在 于，所述步驟S5中利用離散傅里葉公式計(jì)算插值后的整周波采樣點(diǎn)U(n)的幅值X和相位
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微機(jī)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置的同期電壓相位差測(cè)量法，包括：測(cè)量系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)的電壓的頻率，并對(duì)二者電壓進(jìn)行同步采樣,然后對(duì)采樣值進(jìn)行插值，獲得每周波等間距的64個(gè)采樣點(diǎn)，并判斷第64個(gè)采樣點(diǎn)是否計(jì)算完畢，若第64個(gè)采樣點(diǎn)未計(jì)算完畢，用線性插值算法繼續(xù)對(duì)系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的采樣值進(jìn)行插值，以求得整周波采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)計(jì)算完畢后，利用離散傅里葉公式計(jì)算插值后的整周波采樣點(diǎn)的幅值和相位，系統(tǒng)側(cè)電壓相位與發(fā)電機(jī)側(cè)電壓的相位兩者之差即為同期電壓的相位差。本發(fā)明用固定頻率對(duì)兩路非同頻電壓進(jìn)行同步采樣，簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè)計(jì)，用軟件插值計(jì)算對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行修正，降低了硬件成本，且測(cè)量方法簡(jiǎn)單易行。
【IPC分類】G01R25/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105137186
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510540078
【發(fā)明人】黃作兵, 樂(lè)凌志
【申請(qǐng)人】南京國(guó)電南自美卓控制系統(tǒng)有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年8月28日