專利名稱：一種交流電壓頻率的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種交流電壓頻率的測(cè)量方法，屬于電工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)中，經(jīng)常需要測(cè)量交流電壓的頻率。通過查找交流電壓相鄰的變化方向一致的過零點(diǎn)時(shí)刻，測(cè)量其周期及頻率的方法，因?yàn)槠涓拍钋逦⒎椒ê?jiǎn)單，在軟硬件測(cè)頻方面應(yīng)用較廣。但交流電壓的實(shí)時(shí)采樣值受諧波、直流分量的影響很大，以及電壓在過零點(diǎn)附近的采樣值較小，計(jì)算結(jié)果離散性較大，基于電壓過零點(diǎn)的軟件測(cè)頻算法的應(yīng)用受到了一定的限制，在電網(wǎng)諧波含量較大或頻率偏差較大時(shí)，計(jì)算精度難以滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單實(shí)用的軟件交流電壓頻率的測(cè)量方法，該方法計(jì)及了頻率偏差與諧波對(duì)測(cè)量精度的影響，具有較高的測(cè)量精度，且簡(jiǎn)單、實(shí)用。本發(fā)明為一種交流電壓頻率的測(cè)量方法，其特征在于該方法包含以下步驟1)設(shè)待測(cè)量的交流電壓為u (t) = Asin (2 π ft+2 π ft0)式中A為電壓幅值；f為交流電壓u (t)的頻率；2 Ji ft0為采樣時(shí)的初相角；tQ為初始時(shí)刻；t為時(shí)間變量。當(dāng)電壓波形初始時(shí)刻的選取連續(xù)變化時(shí)，初相角2 π \及初始時(shí)刻、同時(shí)也連續(xù)改變。2)將其離散化
2ττ 2π—(釋“ )首先變量初始化N 每周波交流采樣點(diǎn)數(shù)，大于12的整數(shù)；f 系統(tǒng)頻率(輸入交流電壓量的默認(rèn)頻率)，默認(rèn)取50Hz ；fs 裝置的采樣頻率，fs = N*f ；ΔΤ 采樣時(shí)間間隔，初始值為l/fs毫秒；各個(gè)采樣緩沖區(qū)初始化清0 ；k:采樣時(shí)標(biāo)，表示第幾點(diǎn)采樣，0<k<N;3)構(gòu)建數(shù)據(jù)窗以ΔΤ為間隔采集電壓值，當(dāng)已采樣點(diǎn)數(shù)小于N時(shí)，則繼續(xù)等待新的采樣點(diǎn)；當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)大于等于N時(shí)，每得到一個(gè)新的采樣點(diǎn)，它與前N-I個(gè)采樣點(diǎn)形成一個(gè)新的數(shù)據(jù)窗。
4)對(duì)每一個(gè)新數(shù)據(jù)窗的N點(diǎn)數(shù)據(jù)，順序執(zhí)行以下步驟a.采用離散傅里葉變換(DFT)算法，計(jì)算電壓相量實(shí)部、虛部，計(jì)算公式為電壓相量實(shí)部
權(quán)利要求
1.一種交流電壓頻率的測(cè)量方法，其特征是，以采樣時(shí)間間隔為間隔采集電壓值，并對(duì)采集的電壓值進(jìn)行離散傅里葉變換，計(jì)算出電壓的相量實(shí)部、虛部，然后將相量實(shí)部與虛部的乘積作為插值擬合方法的輸入值，查找相量實(shí)部與虛部的乘積的同向過零點(diǎn)，根據(jù)過零點(diǎn)計(jì)算相量實(shí)部與虛部的乘積的頻率，即為交流電壓的頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流電壓頻率的測(cè)量方法，其特征是，包含以下步驟1)變量初始化N 每周波交流采樣點(diǎn)數(shù)，大于12的整數(shù)； f 系統(tǒng)頻率(輸入交流電壓量的默認(rèn)頻率)，默認(rèn)取50Hz ； fs 裝置的采樣頻率，fs = N*f ；ΔΤ 采樣時(shí)間間隔，初始值為l/fs毫秒；各個(gè)采樣緩沖區(qū)初始化清0 ； k 采樣時(shí)標(biāo)，表示第幾點(diǎn)采樣，0 < k < N ；2)構(gòu)建數(shù)據(jù)窗以ΔΤ為間隔采集電壓值，當(dāng)已采樣點(diǎn)數(shù)小于N時(shí)，則繼續(xù)等待新的采樣點(diǎn)；當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)大于等于N時(shí)，每得到一個(gè)新的采樣點(diǎn)，它與前N-I個(gè)采樣點(diǎn)形成一個(gè)新的數(shù)據(jù)窗；3)對(duì)每一個(gè)新數(shù)據(jù)窗的N點(diǎn)數(shù)據(jù)，順序執(zhí)行以下步驟a.采用離散傅里葉變換算法，計(jì)算電壓相量實(shí)部、虛部，計(jì)算公式為2 Ν—χ 2π電壓相量實(shí)部:Ur = -Y4Uk sin—^ ；7V k=01\2 Ν~ι 2π 電壓相量虛部:ux =—cos—^ ；k=0 1\其中，Uk為交流電壓值u(t)的離散采樣值；b.構(gòu)造一個(gè)新的信號(hào)用電壓相量實(shí)部、虛部乘積構(gòu)造一個(gè)新信號(hào)Um， Um = ux*ur，并將新構(gòu)造信號(hào)Um存入緩存區(qū)，至少存入2個(gè)點(diǎn)；c.計(jì)算新構(gòu)造信號(hào)Um的過零點(diǎn)設(shè)A(^ytl)為當(dāng)前采樣點(diǎn)、B(t1;yi)為當(dāng)前點(diǎn)的前1個(gè)采樣點(diǎn)，Z(t，0)為過零點(diǎn)，過零點(diǎn)Z處于A和B采樣點(diǎn)之間；根據(jù)已知的A、B采樣點(diǎn)，使用插值法，計(jì)算出過零點(diǎn)時(shí)刻t， +丨慮—UI 少0 - Λ I .d.計(jì)算頻率設(shè)新計(jì)算出的正向過零點(diǎn)時(shí)刻為，前一次的正向過零點(diǎn)時(shí)刻為t。ld，兩個(gè)過零點(diǎn)之間的間隔為半個(gè)周波時(shí)間，則頻率的計(jì)算公式為V new old )ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種交流電壓頻率的測(cè)量方法，其特征是，還包含調(diào)整裝置的采樣頻率fs的步驟根據(jù)由步驟d新計(jì)算的頻率調(diào)整裝置的采樣頻率fs及采樣間隔Δ Τ,每周波調(diào)整一次， 即每采樣N點(diǎn)調(diào)整一次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的軟件測(cè)量交流電壓頻率的方法，以采樣時(shí)間間隔采集電壓值，對(duì)采集的電壓值進(jìn)行離散傅里葉變換，計(jì)算電壓的相量實(shí)部、虛部，然后將相量實(shí)部與虛部的乘積作為插值擬合方法的輸入值,查找相量實(shí)部與虛部的乘積的同向過零點(diǎn)，根據(jù)過零點(diǎn)計(jì)算相量實(shí)部與虛部的乘積的頻率，即為交流電壓的頻率。本發(fā)明的方法充分利用離散傅里葉變換的濾波功能，消除諧波、直流分量對(duì)頻率測(cè)量的影響，抗干擾能力強(qiáng)，計(jì)算值精度高、離散小，具有較高的測(cè)量精度，且簡(jiǎn)單、實(shí)用，在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)過程中均可取得很高的精度，并且便于在以DSP為核心CPU的保護(hù)裝置中實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的測(cè)量，滿足電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域的需求。
文檔編號(hào)G01R23/02GK102495282SQ20111044221
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者史澤兵, 孫斌, 揭萍, 曾院輝, 江衛(wèi)良, 鄭作偉, 郝后堂, 顧志飛 申請(qǐng)人:南京南瑞集團(tuán)公司, 國(guó)電南瑞科技股份有限公司