電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法、電力信號(hào) 的頻率檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)的正弦參數(shù)的測(cè)量包括頻率測(cè)量、相位測(cè)量、幅值測(cè)量等。傅里葉變換是 實(shí)現(xiàn)正弦參數(shù)測(cè)量的基本方法，在電力系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用。但隨著正弦參數(shù)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，其難以進(jìn)一步滿足電力系統(tǒng)對(duì)正弦參數(shù)高準(zhǔn)確 度計(jì)算的要求。
[0003] 在電力系統(tǒng)正弦參數(shù)測(cè)量方面，還有一些改進(jìn)的參數(shù)測(cè)量方法，如零交法、基于 濾波的測(cè)量法、基于小波變換法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量法、基于DFT (Discrete Fourier Transform，離散傅里葉變換）變換的測(cè)量法等。電網(wǎng)運(yùn)行額定工頻在50Hz (赫茲）附近， 屬于頻率較低的正弦頻率。由于實(shí)際信號(hào)處理技術(shù)的局限性和信號(hào)構(gòu)成的復(fù)雜性，如信號(hào) 離散采樣產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量化背景噪聲影響，信號(hào)序列截?cái)嘁鸬念l譜泄漏問題客觀上難以避 免，信號(hào)任意初相位問題的影響，信號(hào)中的直流和分次諧波及次諧波問題的影響等，這些算 法的測(cè)量精度也較低，且抗諧波和噪聲干擾性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法和系統(tǒng)，能夠提 高正弦參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確度、提高抗諧波和噪聲干擾性。
[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] 一種電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法，包括步驟：
[0007] 根據(jù)電力信號(hào)頻率范圍的下限、預(yù)設(shè)采樣頻率和預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)，得到初步 采樣序列長(zhǎng)度；
[0008] 根據(jù)所述初步采樣序列長(zhǎng)度對(duì)所述電力信號(hào)進(jìn)行初步采樣，獲取所述電力信號(hào) 的初步米樣序列；
[0009] 對(duì)所述初步采樣序列進(jìn)行頻率初測(cè)，獲取所述電力信號(hào)的初步頻率，根據(jù)所述初 步頻率確定參考頻率；
[0010] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣頻率和所述參考頻率，得到所述電力信號(hào)的單位周期序列長(zhǎng) 度；
[0011] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)和所述單位周期序列長(zhǎng)度，得到預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度；
[0012] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，從所述初步采樣序列中獲取正向序列；
[0013] 將所述正向序列反向輸出，獲取所述正向序列的反褶序列；
[0014] 將所述正向序列和所述反褶序列相加，得到零初相位余弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0015] 將所述正向序列和所述反褶序列相減，得到零初相位正弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0016] 對(duì)所述零初相位余弦函數(shù)調(diào)制序列的絕對(duì)值進(jìn)行積分運(yùn)算，得到所述零初相位余 弦函數(shù)調(diào)制序列的第一平均幅值；
[0017] 對(duì)所述零初相位正弦函數(shù)調(diào)制序列的絕對(duì)值進(jìn)行積分運(yùn)算，得到所述零初相位正 弦函數(shù)調(diào)制序列的第二平均幅值；
[0018] 判斷所述第一平均幅值是否大于等于所述第二平均幅值，若是，將所述零初相位 余弦函數(shù)調(diào)制序列作為零初相位調(diào)制序列，否則將所述零初相位正弦函數(shù)調(diào)制序列作為零 初相位調(diào)制序列；
[0019] 將所述零初相位調(diào)制序列進(jìn)行截短，獲得截短序列；
[0020] 將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)分別與所述零初相位調(diào) 制序列相乘，得到第一實(shí)頻向量序列和第一虛頻向量序列；
[0021] 將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)分別與所述截短序列相 乘，得到第二實(shí)頻向量序列和第二虛頻向量序列；
[0022] 分別對(duì)所述第一實(shí)頻向量序列和所述第一虛頻向量序列進(jìn)行數(shù)字陷波，得到第一 實(shí)頻向量陷波序列和第一虛頻向量陷波序列；
[0023] 分別對(duì)所述第一實(shí)頻向量陷波序列和所述第一虛頻向量陷波序列進(jìn)行積分運(yùn)算， 得到第一實(shí)頻向量積分值和第一虛頻向量積分值；
[0024] 分別對(duì)所述第二實(shí)頻向量序列和所述第二虛頻向量序列進(jìn)行數(shù)字陷波，得到第 二實(shí)頻向量陷波序列和第二虛頻向量陷波序列；
[0025] 分別對(duì)所述第二實(shí)頻向量陷波序列和所述第二虛頻向量陷波序列進(jìn)行積分運(yùn)算， 得到第二實(shí)頻向量積分值和第二虛頻向量積分值；
[0026] 根據(jù)預(yù)設(shè)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(shí)頻向量積分 值轉(zhuǎn)換為第一相位；將所述第二虛頻向量積分值與所述第二實(shí)頻向量積分值轉(zhuǎn)換為第二相 位；
[0027] 根據(jù)預(yù)設(shè)的截止相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一相位和所述第二相位轉(zhuǎn)換為所述零初 相位調(diào)制序列的初相位；
[0028] 根據(jù)預(yù)設(shè)的全相位差轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述零初相位調(diào)制序列的初相位轉(zhuǎn)換為所述電 力信號(hào)的全相位差；
[0029] 根據(jù)預(yù)設(shè)的正弦頻率轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述電力信號(hào)的全相位差轉(zhuǎn)換為所述電力信號(hào) 的頻率。
[0030] 一種電力信號(hào)的頻率檢測(cè)系統(tǒng)，包括：
[0031] 初步采樣序列長(zhǎng)度確定模塊，用于根據(jù)電力信號(hào)頻率范圍的下限、預(yù)設(shè)采樣頻率 和預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)，得到初步采樣序列長(zhǎng)度；
[0032] 初步采樣序列獲取模塊，用于根據(jù)所述初步采樣序列長(zhǎng)度對(duì)所述電力信號(hào)進(jìn)行初 步采樣，獲取所述電力信號(hào)的初步采樣序列；
[0033] 參考頻率確定模塊，用于對(duì)所述初步采樣序列進(jìn)行頻率初測(cè)，獲取所述電力信號(hào) 的初步頻率，根據(jù)所述初步頻率確定參考頻率；
[0034] 單位周期序列長(zhǎng)度確定模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣頻率和所述參考頻率，得到 所述電力信號(hào)的單位周期序列長(zhǎng)度；
[0035] 預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度確定模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)和所述單位周期序列 長(zhǎng)度，得到預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度；
[0036] 正向序列獲取模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，從所述初步采樣序列中獲取正 向序列；
[0037] 反褶序列獲取模塊，用于將所述正向序列反向輸出，獲取所述正向序列的反褶序 列；
[0038] 余弦函數(shù)調(diào)制序列確定模塊，用于將所述正向序列和所述反褶序列相加，得到零 初相位余弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0039] 正弦函數(shù)調(diào)制序列確定模塊，用于將所述正向序列和所述反褶序列相減，得到零 初相位正弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0040] 第一平均幅值確定模塊，用于對(duì)所述零初相位余弦函數(shù)調(diào)制序列的絕對(duì)值進(jìn)行積 分運(yùn)算，得到所述零初相位余弦函數(shù)調(diào)制序列的第一平均幅值；
[0041] 第二平均幅值確定模塊，用于對(duì)所述零初相位正弦函數(shù)調(diào)制序列的絕對(duì)值進(jìn)行積 分運(yùn)算，得到所述零初相位正弦函數(shù)調(diào)制序列的第二平均幅值；
[0042] 平均幅值判斷模塊，用于判斷所述第一平均幅值是否大于等于所述第二平均幅 值，在所述第一平均幅值大于等于所述第二平均幅值時(shí)，將所述零初相位余弦函數(shù)調(diào)制序 列作為零初相位調(diào)制序列，在所述第一平均幅值小于所述第二平均幅值時(shí)，將所述零初相 位正弦函數(shù)調(diào)制序列作為零初相位調(diào)制序列；
[0043] 截短序列獲取模塊，用于將所述零初相位調(diào)制序列進(jìn)行截短，獲得截短序列；
[0044] 第一向量序列確定模塊，用于將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)分別與所述零初相位調(diào)制序列相乘，得到第一實(shí)頻向量序列和第一虛頻向量序列； [0045] 第二向量序列確定模塊，用于將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)分別與所述截短序列相乘，得到第二實(shí)頻向量序列和第二虛頻向量序列；
[0046] 第一陷波序列確定模塊，用于分別對(duì)所述第一實(shí)頻向量序列和所述第一虛頻向量 序列進(jìn)行數(shù)字陷波，得到第一實(shí)頻向量陷波序列和第一虛頻向量陷波序列；
[0047] 第一積分值確定模塊，分別對(duì)所述第一實(shí)頻向量陷波序列和所述第一虛頻向量陷 波序列進(jìn)行積分運(yùn)算，得到第一實(shí)頻向量積分值和第一虛頻向量積分值；
[0048] 第二陷波序列確定模塊，用于分別對(duì)所述第二實(shí)頻向量序列和所述第二虛頻向量 序列進(jìn)行數(shù)字陷波，得到第二實(shí)頻向量陷波序列和第二虛頻向量陷波序列；
[0049] 第二積分值確定模塊，用于分別對(duì)所述第二實(shí)頻向量陷波序列和所述第二虛頻 向量陷波序列進(jìn)行積分運(yùn)算，得到第二實(shí)頻向量積分值和第二虛頻向量積分值；
[0050] 相位確定模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)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(shí)頻向量積分值轉(zhuǎn)換為第一相位；將所述第二虛頻向量積分值與所述第二實(shí)頻向量 積分值轉(zhuǎn)換為第二相位；
[0051] 初相位確定模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的截止相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一相位和所述第 二相位轉(zhuǎn)換為所述零初相位調(diào)制序列的初相位；
[0052] 全相位差確定模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的全相位差轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述零初相位調(diào)制序 列的初相位轉(zhuǎn)換為所述電力信號(hào)的全相位差；
[0053] 頻率檢測(cè)模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的正弦頻率轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述電力信號(hào)的全相位差 轉(zhuǎn)換為所述電力信號(hào)的頻率。
[0054] 本發(fā)明電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法和系統(tǒng)，對(duì)于任意初相位的信號(hào)序列，通過一系 列操作獲得零初相位余弦函數(shù)調(diào)制序列和零初相位正弦函數(shù)調(diào)制序列，然后選擇平均幅值 較大的調(diào)制序列作為零初相位調(diào)制序列。所述零初相位調(diào)制序列避開了信號(hào)序列任意初相 位問題的影響，同時(shí)零初相位調(diào)制序列攜帶了數(shù)值較大的信號(hào)序列全相位差信息，可顯著 的提高正弦參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確度、提高抗諧波和噪聲干擾性。本發(fā)明根據(jù)該零初相位調(diào)制序 列得到的電力信號(hào)的頻率準(zhǔn)確度可以達(dá)到10 1(]量級(jí)，頻率計(jì)算的準(zhǔn)確度較高。
【附圖說明】
[0055] 圖1為本發(fā)明電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法實(shí)施例的流程示意圖；
[0056] 圖2為本發(fā)明正向序列和反褶序列長(zhǎng)度的示意圖；
[0057] 圖3為采用本發(fā)明方法得到的信號(hào)基波頻率檢測(cè)相對(duì)誤差的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖；
[0058] 圖4為本發(fā)明電力信號(hào)的頻率檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0059] 圖5為本發(fā)明相位確定模塊實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0060] 圖6為本發(fā)明相位確定模塊實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0061] 為了更好的理解本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、采取的技術(shù)方案以及達(dá)到的技術(shù)效 果，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)描述。
[0062] 如圖1所示，一種電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法，包括步驟：
[0063] S101、根據(jù)電力信號(hào)頻率范圍的下限、預(yù)設(shè)采樣頻率和預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)，得到 初步采樣序列長(zhǎng)度；
[0064] S102、根據(jù)所述初步采樣序列長(zhǎng)度對(duì)所述電力信號(hào)進(jìn)行初步采樣，獲取所述電力 信號(hào)的初步采樣序列；
[0065] S103、對(duì)所述初步采樣序列進(jìn)行頻率初測(cè)，獲取所述電力信號(hào)的初步頻率，根據(jù)所 述初步頻率確定參考頻率；
[0066] S104、根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣頻率和所述參考頻率，得到所述電力信號(hào)的單位周期序 列長(zhǎng)度；
[0067] S105、根據(jù)所述預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)和所述單位周期序列長(zhǎng)度，得到預(yù)設(shè)序列