正弦信號的截止相位檢測方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明設及電力技術(shù)領域，特別是設及一種正弦信號的截止相位檢測方法和系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)的頻率測量、相位測量、幅值測量等在本質(zhì)上均為正弦信號參數(shù)的測量。 傅里葉變換是實現(xiàn)正弦信號參數(shù)測量的基本方法，在電力系統(tǒng)中有廣泛的應用。但隨著正 弦參數(shù)測量技術(shù)的發(fā)展，傅里葉變換存在的問題也越顯突出，其難W進一步滿足電力系統(tǒng) 對正弦參數(shù)高準確度計算的要求。
[0003] 在電力系統(tǒng)正弦信號參數(shù)測量方面，還有一些改進的參數(shù)測量方法，如零交法、基 于濾波的測量法、基于小波變換法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡的測量法、基于DFT變換的測量法等。但 是，W上所述方法對低頻信號（比如，電網(wǎng)運行額定工頻在50化附近）的測量精度低，且抗 諧波和噪聲干擾性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種正弦信號的截止相位檢測方法，其對 電力系統(tǒng)的低頻正弦信號的正弦參數(shù)測量精度高，且抗諧波和噪聲干擾性好。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種正弦信號的截止相位檢測方法，包括W下步驟：
[0007] 根據(jù)正弦信號頻率范圍的下限和預設采樣頻率及預設信號周期數(shù)，獲得初步采樣 序列長度；
[0008] 根據(jù)所述初步采樣序列長度，對所述正弦信號進行初步采樣，獲得所述正弦信號 的初步義樣序列；
[0009] 對所述初步采樣序列進行頻率初測，生成所述正弦信號的初步頻率，W所述初步 頻率給定參考頻率；
[0010] 根據(jù)預設采樣頻率和所述參考頻率計算所述正弦信號的單位周期序列長度；
[0011] 根據(jù)所述預設信號周期數(shù)和所述單位周期序列長度，獲得預設序列長度；
[0012] 根據(jù)預設序列長度，從所述初步采樣序列中，獲得正向信號序列；
[0013] 將所述正向信號序列反向輸出，獲得所述正向信號序列的反權(quán)序列；
[0014] 將所述反權(quán)序列進行截短，獲得反權(quán)截短序列；
[0015] W所述參考頻率的余弦函數(shù)和所述參考頻率的正弦函數(shù)分別與所述反權(quán)序列相 乘，生成第一實頻向量序列和第一虛頻向量序列；
[0016] W所述所述參考頻率余弦函數(shù)和所述所述參考頻率正弦函數(shù)分別與所述反權(quán)截 短序列相乘，生成第二實頻向量序列和第二虛頻向量序列；
[0017] 分別對所述第一實頻向量序列和所述第一虛頻向量序列進行數(shù)字陷波，生成第一 實頻向量陷波序列和第一虛頻向量陷波序列；
[0018] 分別對所述第一實頻向量陷波序列和所述第一虛頻向量陷波序列進行積分運算， 生成第一實頻向量積分值和第一虛頻向量積分值；
[0019] 分別對所述第二實頻向量序列和所述第二虛頻向量序列進行數(shù)字陷波，生成第二 實頻向量陷波序列和第二虛頻向量陷波序列；
[0020] 分別對所述第二實頻向量陷波序列和所述第二虛頻向量陷波序列進行積分運算， 生成第二實頻向量積分值和第二虛頻向量積分值；
[0021] 根據(jù)預設的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一虛頻向量積分值與所述第一實頻向量積分 值轉(zhuǎn)換為第一相位；
[0022] 根據(jù)所述預設的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第二虛頻向量積分值與所述第二實頻向量 積分值轉(zhuǎn)換為第二相位；
[0023] 根據(jù)預設的相位擴展規(guī)則，對所述第一相位進行擴展，獲得第一擴展相位；
[0024] 根據(jù)預設的相位擴展規(guī)則，對所述第二相位進行擴展，獲得第二擴展相位；
[00巧]根據(jù)預設的截止相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一擴展相位和所述第二擴展相位轉(zhuǎn)換為 所述正弦信號的截止相位。
[0026] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還在于，提供一種正弦信號的截止相位檢測系統(tǒng)，其 對低頻正弦信號的正弦參數(shù)測量精度高，且抗諧波和噪聲干擾性好。
[0027] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0028] -種正弦信號的截止相位檢測系統(tǒng)，包括：
[0029] 初步序列長度模塊，用于根據(jù)正弦信號頻率范圍的下限和預設采樣頻率及預設信 號周期數(shù)，獲得初步采樣序列長度；
[0030]初步采樣模塊，用于根據(jù)所述初步采樣序列長度，對所述正弦信號進行初步采樣， 獲得所述正弦信號的初步采樣序列；
[0031] 頻率初測模塊，用于對所述初步采樣序列進行頻率初測，生成所述正弦信號的初 步頻率，W所述初步頻率給定參考頻率；
[0032] 周期序列模塊，用于根據(jù)預設采樣頻率和所述參考頻率計算所述正弦信號的單位 周期序列長度；
[0033] 序列長度模塊，根據(jù)所述預設信號周期數(shù)和所述單位周期序列長度，獲得預設序 列長度；
[0034] 信號序列模塊，用于根據(jù)所述預設序列長度，從所述初步采樣序列中，獲得信號序 列；
[0035] 反權(quán)序列模塊，用于將所述正向信號序列反向輸出，獲得所述正向信號序列的反 權(quán)序列；
[0036] 截短序列模塊，用于將所述反權(quán)序列進行截短，獲得反權(quán)截短序列；
[0037] 第一混頻模塊，用于W所述參考頻率的余弦函數(shù)和所述參考頻率的正弦函數(shù)分別 與所述反權(quán)序列相乘，生成第一實頻向量序列和第一虛頻向量序列；
[0038] 第二混頻模塊，用于W所述參考頻率的余弦函數(shù)和所述參考頻率的正弦函數(shù)分別 與所述反權(quán)截短序列相乘，生成第二實頻向量序列和第二虛頻向量序列；
[0039] 第一陷波模塊，用于分別對所述第一實頻向量序列和所述第一虛頻向量序列進行 數(shù)字陷波，生成第一實頻向量陷波序列和第一虛頻向量陷波序列；
[0040] 第一積分模塊，用于分別對所述第一實頻向量陷波序列和所述第一虛頻向量陷波 序列進行積分運算，生成第一實頻向量積分值和第一虛頻向量積分值；
[0041] 第二陷波模塊，用于分別對所述第二實頻向量序列和所述第二虛頻向量序列進行 數(shù)字陷波，生成第二實頻向量陷波序列和第二虛頻向量陷波序列；
[0042]第二積分模塊，用于分別對所述第二實頻向量陷波序列和所述第二虛頻向量陷波 序列進行積分運算，生成第二實頻向量積分值和第二虛頻向量積分值；
[0043] 第一相位模塊，用于根據(jù)預設的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一虛頻向量積分值與所 述第一實頻向量積分值轉(zhuǎn)換為第一相位；
[0044] 第二相位模塊，用于根據(jù)所述預設的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第二虛頻向量積分值 與所述第二實頻向量積分值轉(zhuǎn)換為第二相位；
[0045] 第一相位擴展模塊，用于根據(jù)預設的相位擴展規(guī)則，將所述第一相位擴展為第一 擴展相位；
[0046] 第二相位擴展模塊，用于根據(jù)預設的相位擴展規(guī)則，將所述第二相位擴展為第二 擴展相位；
[0047] 截止相位模塊，用于根據(jù)預設的初相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一擴展相位和所述第 二擴展相位轉(zhuǎn)換為所述正弦信號的截止相位。
[0048] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：將所述正向信號序列反向輸出獲得反權(quán)序 列，將反權(quán)序列進行截短處理，獲得反權(quán)截短序列；W所測參考頻率的余弦函數(shù)和所述參考 頻率的正弦函數(shù)分別與反權(quán)序列和反權(quán)截短序列相乘，生成兩組實頻向量序列和虛頻向量 序列；通過對兩組虛頻向量序列和實頻向量序列數(shù)字陷波，生成兩組虛數(shù)向量陷波序列和 實數(shù)向量陷波序列，進而積分生成兩組虛數(shù)向量積分值和實數(shù)向量積分值；再根據(jù)預設的 相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將兩組實數(shù)向量積分值和虛數(shù)向量積分值轉(zhuǎn)換為兩個相位；再將兩個相位 進行擴展，獲得擴展相位。進而根據(jù)預設的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將兩個擴展相位轉(zhuǎn)換為所述正弦 信號的截止相位。
[0049] 由于數(shù)字陷波可W在某一個頻率點迅速衰減輸入信號，W達到阻礙此頻率信號通 過的效果，因此，當該數(shù)字陷波的陷波頻率點設為對應混頻干擾頻率點時，該數(shù)字陷波對所 述混頻干擾頻率具有深度的抑制作用。如此，采用本發(fā)明的正弦信號的初相位檢測方法和 設備，其對低頻正弦信號的正弦參數(shù)測量精度高，且抗諧波和噪聲干擾性好。
【附圖說明】
[0050] 圖1是本發(fā)明正弦信號的截止相位檢測方法在一些實施方式中的流程示意圖。
[0051] 圖2是本發(fā)明正弦信號的截止相位檢測方法進行反向輸出和截短的示意圖。
[0052] 圖3是本發(fā)明正弦信號的截止相位檢測方法的截止相位檢測相對誤差的實驗結(jié) 果圖。
[0053] 圖4是本發(fā)明正弦信號的截止相位檢測系統(tǒng)在一些實施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0054]圖5是本發(fā)明正弦信號的截止相位檢測系統(tǒng)的Ξ角窗函數(shù)1外形與Ξ角窗算術(shù)平 均陷波器1的頻域特性示意圖。
[0055]圖6是本發(fā)明正弦信號的截止相位檢測系統(tǒng)的Ξ角窗函數(shù)2外形與Ξ角窗算術(shù)平 均陷波器2的頻域特性示意圖。
【具體實施方式】
[0056] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進 一步地詳細描述。
[0057] 本發(fā)明中的步驟雖然用標號進行了排列，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，否則步驟的相對次序是 可W調(diào)整的。
[0058] 在一些實施例中，如圖1所示，所述正弦信號的截止相位檢測方法可包括W下步 驟：
[0059] S101根據(jù)正弦信號頻率范圍的下限和預設采樣頻率及預設信號周期數(shù)，獲得初步 采樣序列長度；
[0060] S102根據(jù)所述初步采樣序列長度，對所述正弦信號進行初步采樣，獲得所述正弦 信號的初步采樣序列；
[0061] S103對所述初步采樣序列進行頻率初測，生成所述正弦信號的初步頻率，W所述 初步頻率給定參考頻率；
[0062] S104根據(jù)預設采樣頻率和所述參考頻率計算所述正弦信號的單位周期序列長 度；
[0063] S105根據(jù)所述預設信號周期數(shù)和所述單位周期序列長度，獲得預設序列長度；
[0064] S106根據(jù)預設序列長度，從所述初步采樣序列中，獲得正向信號序列；
[0065] S107將所述正向信號序列反向輸出，獲得所述正向信號序列的反權(quán)序列；
[0066] S108將所述反權(quán)序列進行截短，獲得反權(quán)截短序列；
[0067] S109W所述參考頻率的余弦函數(shù)和所述參考頻率的正弦函數(shù)分別與所述反權(quán)序 列相乘，生成第一實頻向量序列和第一虛頻向量序列；
[0068] S110W所述所述參考頻率余弦函數(shù)和所述所述參考頻率正弦函數(shù)分別與所述反 權(quán)截短序列相乘，生成第二實頻向量序列和第二虛頻向量序列；
[0069] Sill分別對所述第一實頻向量序列和所述第一虛頻向量序列進行數(shù)字陷波，生成 第一實頻向量陷波序列和第一虛頻向量陷波序列；
[0070] S112分別對所述第一實頻向量陷波序列和所述第一虛頻向量陷波序列進行積分 運算，生成第一實頻向量積分值和第一虛頻向量積分值；
[0071] S113分別對所述第二實頻向量序列和所述第二虛頻向量序列進行數(shù)字陷波，生成 第二實頻向量陷波序列和第二虛頻向量陷波序列；
[0072] S114分別對所述第二實頻向量陷波序列和所述第二虛頻向量陷波序列進行積分 運算，生成第二實頻向量積分值和第二虛頻向量積分值；
[0073] S115根據(jù)預設的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一虛頻向量積分值與所述第一實頻向量 積分值轉(zhuǎn)換為第一相位；
[0074] S116根據(jù)所述預設的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第二虛頻向量積分值與所述第二實頻 向量積分值轉(zhuǎn)換為第二相位；
[0075] S117根據(jù)預設的相位擴展規(guī)則，對所述第一相位進行擴展，獲得第一擴展相位；
[0076] S118根據(jù)預設的相位擴展規(guī)則，對所述第二相位進行擴展，獲得第二擴展相位；
[0077] S119根據(jù)預設的截止相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一擴展相位和所述第二擴展相位轉(zhuǎn) 換為所述正弦信號的截止相位。
[007引本實施方式，將所述正向信號序列反向輸出獲得反權(quán)序列，將反權(quán)序列進行截短 處理，獲得反權(quán)截短序列，所述截短長度為單位周期序列長度的0. 75倍；W所測參考頻率 的余弦函數(shù)和所述參考頻率的正弦函數(shù)分別與反權(quán)序列和反權(quán)截短序列相乘，生成兩組實 頻向量序列和虛頻向量序列；通過對兩組虛頻向量序列和實頻向量序列數(shù)字陷波，生成兩 組虛數(shù)向量陷波序列和實數(shù)向量陷波序列，進而積分生成兩組虛數(shù)向量積分值和實數(shù)向量 積分值；再根據(jù)預設的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將兩組實數(shù)向量積分值和虛數(shù)向量積分值