專利名稱：一種電力網絡儀表修改采樣頻率的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及儀器儀表測量領域，特別是涉及使用外置獨立A/D芯片進行采樣計算 的電力網絡儀表中一種電力網絡儀表修改采樣頻率的方法。
技術背景隨著眾多電力電子設備(如變頻器)在電力、鋼鐵、石油化工、大型機械設備等 各行各業(yè)應用越來越普遍，電網諧波的危害也越來越嚴重，大量企業(yè)對新型智能儀表 需求迫切，特別是帶諧波分析的電力網絡儀表成為治理諧波必不可少的監(jiān)測設備。在現(xiàn)有的電力網絡儀表的常規(guī)設計中， 一般采用電能計量芯片加單片機的方案， 此方案的優(yōu)點是綜合成本低，運行的穩(wěn)定度高，缺點是計算的參數(shù)被電能計量芯片所 限制(如無法進行諧波分析)，靈活新差。將獨立A/D替代掉電能計量芯片能較好的解 決靈活性差的問題同時能保證較高的精度。但獨立A/D基本上都是只能粗調采樣頻率。 然而電網的頻率是跳動的，且這種跳動是細微的跳動(如50Hz的電網一般跳動在 49.5Hz~50.5Hz)。在程序運行時這種跳動將導致周波的采樣點數(shù)不固定，最終導致電 壓/電流,無功、諧波等計算參數(shù)跳動較大。 發(fā)明內容發(fā)明目的本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種電力網 絡儀表修改采樣頻率的方法。技術方案本發(fā)明公開了一種電力網絡儀表修改采樣頻率的方法，包括以下步驟:步驟(1)，通過A/D采樣單元獲得a^aN個采樣點信號，其中N為采樣周期波點 數(shù)，取值范圍為自然數(shù)；步驟(2)，根據采樣點信號判斷是否采樣了一個周期波，如果沒有返回步驟(1)， 如果有則進行下一步；步驟(3)，根據以下公式計算迭代周期波的采樣點數(shù)L:D = (M-N)/(|M-N|)*(-1);L=N+D;其中N為步驟(1)中采樣周期波點數(shù)，M為目標周期波點數(shù)； 步驟(4)，根據公式判斷是否迭代結束 如果IL-NI^1，表明迭代沒有結束，進行步驟(5)， 如果IL-NI-1，則表明迭代結束跳至步驟(7);步驟(5)，根據以下公式計算迭代周波每個點值，即插值法計算出迭代波形；& =丄/(丄+ ￡0*(& — aw) + a^，其中k從l取到L;3步驟(6)，將b廣bL賦值給a廣at，其中I^L+D，即修改迭代周波長度L，準備下 一次迭代，返回步驟(4);步驟(7)，保存采樣點a廣aM。本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述目標周期波點數(shù)M的取值范圍為50Hz穩(wěn)定信號時采樣 周波點數(shù)的正負20%。如設定采樣頻率Fs=6.4KHz,則50Hz的信號采樣點數(shù)為128 點，則目標點數(shù)可選擇102 153之間任意整數(shù)。此為申請人經過反復多次的實驗研發(fā) 中獲得的數(shù)量值，由于電網的頻率波動都在正負1%以內，所以完全滿足電網在波動時 實時的修正釆樣點數(shù)。通過迭代的方法逐次逼近目標周期波形的點數(shù)，每次迭代的點 數(shù)與上次相比只相差1，大大降低了迭代過程中線性化正弦波形所產生的誤差。有益效果本發(fā)明的有益效果是可以實時的跟蹤電網頻率的跳動，做到電網頻率 跳動時用于內部計算的周波點數(shù)不變。采用迭代方法的好處在于由于每次迭代的長度L 變化只有l(wèi) (即圖中的D值只能是1或一1)，插值的點非?？拷徊逯档狞c，大大降 低線性插值擬合正弦曲線帶來的誤差。有效的減少無功功率計算和快速傅立葉分析的 誤差。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做更進一步的具體說明，本發(fā)明的上述和/ 或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。 圖示為本發(fā)明的流程圖。
具體實施例方式如圖所示，本發(fā)明公開了一種電力網絡儀表修改采樣頻率的方法，包括以下步驟步驟l，通過A/D采樣單元獲得a^aN個采樣點信號，其中N為采樣周期波點數(shù)， 取值范圍為自然數(shù)；步驟2，根據釆樣點信號判斷是否采樣了一個周期波，如果沒有返回步驟l，如果 有則進行下一步；步驟3，根據以下公式計算迭代周期波的采樣點數(shù)L:D = CM-N)/(|M-N|)*(-1);L=N+D;其中N為步驟1中采樣周期波點數(shù)，M為目標周期波點數(shù)；所述目標周期波點數(shù) M的取值范圍為50Hz穩(wěn)定信號時采樣周波點數(shù)的正負20%。如設定采樣頻率Fs= 6.4KHz，則50Hz的信號采樣點數(shù)為128點，貝ij目標點數(shù)可選擇102 153之間任意整 數(shù)。步驟4，根據公式判斷是否迭代結束 如果IL-Nl9tl，表明迭代沒有結束，進行步驟5，如果IL-NI-1，則表明迭代結束跳至步驟7; 步驟5，根據以下公式計算迭代周波每個點值& 二丄/(丄+ Z))"fl^-aw) + "w，其中k從l取到L; 步驟6,將bH5L賦值給a廣a^其中L=L+D,返回步驟4; 步驟7，保存采樣點a廣aM，之后進入主程序。在電力設備領域、特別是電力網絡儀表技術領域，獨立的A/D輸出的數(shù)據基本上 是固定采樣頻率的，而電網中的頻率是細微跳動的，這種跳動的頻率會導致一個周波 的采樣點數(shù)不穩(wěn)定。在實際應用中，如不對這種跳動加以處理，計算的電網參數(shù)(如 無功、諧波等)都會引起較大的跳動。本發(fā)明中，所謂迭代法動態(tài)調節(jié)采樣頻率即對采樣電網的波形進行頻率計算，然 后根據計算結果調整采樣點數(shù)，通過逐次逼近的方法使其最終保證在電網頻率跳動時 每個周波的采樣點數(shù)依然是固定。舉例如下假設A/D的采樣頻率為6.4kHz，則理想50Hz的周波采樣128點。此時由于電網 頻率跳動由50Hz跳動到49.23Hz，則一個周波采樣130點。則第一次迭代周波長度L 為129，然后根據公式^ =丄/(丄+ /))*(^— _1) + (^_1計算出迭代波形。第二 次迭代長度L為128，同理計算出新的波形，第三次迭代長度L=127，由于l 127-1281=1, 所以迭代結束，保存bl,…bl28,這樣最終就計算出了 128點的周波。而當頻率跳動到 50.79Hz時， 一個周波采樣126點。則第一次迭代周波長度L=127，根據公式 & =丄/(丄+ D) * - "^) + "w計算出迭代波形。第二次迭代長度L為128， 同理計算出新的波形，第三次迭代長度L429，由于| 129-1281=1，所以迭代結束，保存 bl，…bl28,這樣最終就計算出了 128點的周波。本發(fā)明的關鍵在于在固定采樣頻率的情況下通過軟件迭代算法固定一個周波的采 樣點數(shù)，由于每次迭代L變化為1，每次迭代的步長非常小，如從129點迭代到128 點步長調整系數(shù)為1A28，即bk與ak的間距非常小，可大大降低線性插值導致波形線性 化畸變，減少后續(xù)的計算中因周波點數(shù)不固定帶來的麻煩。本發(fā)明實施中，所述的主程序，其步驟是a、采集數(shù)據；b、改變采樣頻率；C、 計算電壓/電流、有功/無功、諧波等參數(shù)；d、通訊。在加入了步驟b.改變采樣頻率也 就是本發(fā)明所述的方法后，通過軟件實時的動態(tài)調節(jié)采樣頻率，固定一個周波的采樣 點數(shù)，有效的消除電網中頻率跳動引起需要計算的電網參數(shù)跳動的不良影響。本發(fā)明提供了一種電力網絡儀表修改采樣頻率的方法的思路及方法，具體實現(xiàn)該 技術方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于 本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改 進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成 部份均可用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。權利要求
1、一種電力網絡儀表修改采樣頻率的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟(1)，通過A/D采樣單元獲得a1～aN個采樣點信號，其中N為采樣周期波點數(shù)，取值范圍為自然數(shù)；步驟(2)，根據采樣點信號判斷是否采樣了一個周期波，如果沒有返回步驟(1)，如果有則進行下一步；步驟(3)，根據以下公式計算迭代周期波的采樣點數(shù)LD＝(M-N)/(M-N|)*(-1)；L＝N+D；其中N為步驟(1)中采樣周期波點數(shù)，M為目標周期波點數(shù)；步驟(4)，根據公式判斷是否迭代結束如果|L-N|≠1，表明迭代沒有結束，進行步驟(5)，如果|L-N|＝1，則表明迭代結束跳至步驟(7)；步驟(5)，根據以下公式計算迭代周波每個點值bk＝L/(L+D)*(ak-ak-1)+ak-1，其中k從1取到L；步驟(6)，修改迭代周波長度L，即將b1～bL賦值給a1～aL，其中L＝L+D，返回步驟(4)；步驟(7)，保存采樣點a1～aM。
2、 根據權利要求l所述的一種電力網絡儀表修改采樣頻率的方法，其特征在于， 所述目標周期波點數(shù)M的取值范圍為50Hz穩(wěn)定信號時采樣周波點數(shù)的正負20% 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電力網絡儀表修改采樣頻率的方法，包括以下步驟步驟(1)，通過A/D采樣單元獲得a₁～a_N個采樣點信號，其中N為采樣周期波點數(shù)，取值范圍為自然數(shù)；步驟(2)，根據采樣點信號判斷是否采樣了一個周期波，如果沒有返回步驟(1)，如果有則進行下一步；步驟(3)，根據公式計算迭代周期波的采樣點數(shù)L；步驟(4)，根據公式判斷是否迭代結束；步驟(5)，根據公式計算迭代周波每個點值，即插值法計算出迭代波形；步驟(6)，修改迭代周波長度L；步驟(7)，保存采樣點a₁～a_M。
文檔編號G01R19/00GK101650385SQ20091003510
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權日2009年9月11日
發(fā)明者張鳳雛, 洪著財, 臻 祝, 許文專 申請人:江蘇斯菲爾電氣有限公司