電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)，所述方法包括：根據(jù)預(yù)設(shè)信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)信號(hào)離散采樣頻率，對(duì)正弦波信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得采樣數(shù)據(jù)序列；對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的幅值進(jìn)行歸一化處理，生成幅值歸一化的正弦波信號(hào)序列；從所述正弦波信號(hào)序列中選取與所述正弦波信號(hào)序列的開(kāi)始過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè)離散信號(hào)和與所述正弦波信號(hào)序列的結(jié)束過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè)離散信號(hào)；通過(guò)預(yù)設(shè)的周期計(jì)算模型將選取的四個(gè)離散信號(hào)的采樣值轉(zhuǎn)換為所述正弦波信號(hào)的周期；將所述正弦波信號(hào)的周期轉(zhuǎn)換為所述正弦波信號(hào)的頻率。實(shí)施本發(fā)明的方法及系統(tǒng)，可快速穩(wěn)定地檢測(cè)到精度較高的正弦波信號(hào)頻率。
【專利說(shuō)明】電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)

【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系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方 法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代電力工程實(shí)踐中，高精度電力儀器的發(fā)展、大量新技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用 對(duì)信號(hào)頻率測(cè)量精度的要求越來(lái)越高。測(cè)量低頻信號(hào)頻率的通常方法是一種零交法 (zero-crossingalgorithm)。該方法通過(guò)檢測(cè)信號(hào)波形的過(guò)零點(diǎn)，利用1個(gè)或數(shù)個(gè)周期過(guò) 零點(diǎn)的時(shí)間間隔來(lái)推算出此段波形的頻率。
[0003] 然而，上述測(cè)量低頻信號(hào)頻率測(cè)量出的頻率值精度較低，難以應(yīng)用在含有高精度 電力儀器的電力系統(tǒng)中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對(duì)上述測(cè)量低頻信號(hào)頻率測(cè)量出的頻率值精度較低的問(wèn)題，提 供一種電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法及系統(tǒng)。
[0005] -種電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法，包括以下步驟：
[0006] 根據(jù)預(yù)設(shè)信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)信號(hào)離散采樣頻率，對(duì)正弦波信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得 采樣數(shù)據(jù)序列；
[0007] 對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的幅值進(jìn)行歸一化處理，生成幅值歸一化的正弦波信號(hào)序 列；
[0008] 從所述正弦波信號(hào)序列中選取與所述正弦波信號(hào)序列的開(kāi)始過(guò)零點(diǎn)距離最近的 兩個(gè)離散信號(hào)和與所述正弦波信號(hào)序列的結(jié)束過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè)離散信號(hào)；
[0009] 通過(guò)預(yù)設(shè)的周期計(jì)算模型將選取的四個(gè)離散信號(hào)的采樣值轉(zhuǎn)換為所述正弦波信 號(hào)的周期；
[0010] 將所述正弦波信號(hào)的周期轉(zhuǎn)換為所述正弦波信號(hào)的頻率。
[0011] 一種電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，包括：
[0012] 信號(hào)采樣模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)信號(hào)離散采樣頻率，對(duì)正弦波 信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得采樣數(shù)據(jù)序列；
[0013] 幅值歸一化模塊，用于對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的幅值進(jìn)行歸一化處理，生成幅值歸 一化的正弦波信號(hào)序列；
[0014] 信號(hào)選取模塊，用于從所述正弦波信號(hào)序列中選取與所述正弦波信號(hào)序列的開(kāi)始 過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè)離散信號(hào)和與所述正弦波信號(hào)序列的結(jié)束過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè) 離散信號(hào)；
[0015]周期獲取模塊，用于通過(guò)預(yù)設(shè)的周期計(jì)算模型將選取的四個(gè)離散信號(hào)的采樣值轉(zhuǎn) 換為所述正弦波信號(hào)的周期；
[0016] 頻率獲取模塊，用于將所述正弦波信號(hào)的周期轉(zhuǎn)換為所述正弦波信號(hào)的頻率。
[0017] 上述電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法和系統(tǒng)，首先對(duì)對(duì)正弦波信號(hào)進(jìn)行采 樣，獲得采樣數(shù)據(jù)序列；然后對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的幅值進(jìn)行歸一化處理，生成幅值歸一化 的正弦波信號(hào)序列，從所述正弦波信號(hào)序列中選取與所述正弦波信號(hào)序列的開(kāi)始過(guò)零點(diǎn)距 離最近的兩個(gè)離散信號(hào)和與所述正弦波信號(hào)序列的結(jié)束過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè)離散信號(hào)； 最終將選取的四個(gè)離散信號(hào)的采樣值轉(zhuǎn)換為所述正弦波信號(hào)的周期和頻率?？煽焖俜€(wěn)定地 檢測(cè)到精度較高的正弦波信號(hào)頻率，在電力科學(xué)研究、低頻率范圍儀器的校準(zhǔn)、電網(wǎng)主要參 數(shù)的測(cè)量上具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1是本發(fā)明電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法第一實(shí)施方式的流程示意 圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法中使用的幅值歸一化系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0020] 圖3是本發(fā)明電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法中離散信號(hào)的示意圖；
[0021] 圖4是本發(fā)明電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法第二實(shí)施方式的流程示意 圖；
[0022] 圖5是本發(fā)明電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意 圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0024] 請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明的電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法第一實(shí)施方 式的流程示意圖。
[0025] 本實(shí)施方式的所述電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法，可包括以下步驟：
[0026] 步驟S101，根據(jù)預(yù)設(shè)信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)信號(hào)離散采樣頻率，對(duì)正弦波信號(hào)進(jìn)行 采樣，獲得采樣數(shù)據(jù)序列。
[0027] 步驟S102,對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的幅值進(jìn)行歸一化處理，生成幅值歸一化的正弦 波信號(hào)序列。
[0028] 步驟S103,從所述正弦波信號(hào)序列中選取與所述正弦波信號(hào)序列的開(kāi)始過(guò)零點(diǎn)距 離最近的兩個(gè)離散信號(hào)和與所述正弦波信號(hào)序列的結(jié)束過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè)離散信號(hào)。
[0029] 步驟S104,通過(guò)預(yù)設(shè)的周期計(jì)算模型將選取的四個(gè)離散信號(hào)的采樣值轉(zhuǎn)換為所述 正弦波信號(hào)的周期。
[0030] 步驟S105,將所述正弦波信號(hào)的周期轉(zhuǎn)換為所述正弦波信號(hào)的頻率。
[0031] 本實(shí)施方式，首先對(duì)對(duì)正弦波信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得采樣數(shù)據(jù)序列；然后對(duì)所述采樣 數(shù)據(jù)序列的幅值進(jìn)行歸一化處理，生成幅值歸一化的正弦波信號(hào)序列，從所述正弦波信號(hào) 序列中選取與所述正弦波信號(hào)序列的開(kāi)始過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè)離散信號(hào)和與所述正弦 波信號(hào)序列的結(jié)束過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè)離散信號(hào)；最終將選取的四個(gè)離散信號(hào)的采樣值 轉(zhuǎn)換為所述正弦波信號(hào)的周期和頻率。可快速穩(wěn)定地檢測(cè)到精度較高的正弦波信號(hào)頻率， 在電力科學(xué)研究、低頻率范圍儀器的校準(zhǔn)、電網(wǎng)主要參數(shù)的測(cè)量上具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià) 值。
[0032] 其中，對(duì)于步驟S101，可預(yù)先設(shè)置所述預(yù)設(shè)信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度和所述預(yù)設(shè)信號(hào)離散采 樣頻率。所述預(yù)設(shè)信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度優(yōu)選地可為M個(gè)信號(hào)周期對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度。M優(yōu)選地可為 大于或等于10的正整數(shù)。
[0033] 優(yōu)選地，可通過(guò)電網(wǎng)領(lǐng)域的慣用采樣設(shè)備對(duì)所述正弦波信號(hào)進(jìn)行采樣。
[0034] 對(duì)于步驟S102,對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的幅值進(jìn)行歸一化處理，優(yōu)選地可計(jì)算所述 采樣數(shù)據(jù)序列的過(guò)程幅值，得到過(guò)程幅值序列，再將所述采樣數(shù)據(jù)序列除以所述過(guò)程幅值 序列，得到幅值歸一化的正弦波信號(hào)序列。
[0035] 在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的幅值進(jìn)行歸一化處理，生成幅值歸一化 的正弦波信號(hào)序列的步驟包括以下步驟：
[0036] 對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列進(jìn)行初步頻率測(cè)量，得到所述采樣數(shù)據(jù)序列的初步頻率。
[0037] 根據(jù)所述初步頻率，對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列進(jìn)行高精度幅值檢波，獲取所述正弦波 信號(hào)的高精度幅值信號(hào)序列。
[0038] 具體計(jì)算步驟如下：
[0039] 根據(jù)初步頻率計(jì)算四分之一周期延時(shí)、二分之一周期延時(shí)、延時(shí)誤差量，以四分之 一周期延時(shí)后的信號(hào)序列為基準(zhǔn)，令基準(zhǔn)信號(hào)序列為式（1):

【權(quán)利要求】
1. 一種電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟： 根據(jù)預(yù)設(shè)信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)信號(hào)離散采樣頻率，對(duì)正弦波信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得采樣 數(shù)據(jù)序列； 對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的幅值進(jìn)行歸一化處理，生成幅值歸一化的正弦波信號(hào)序列； 從所述正弦波信號(hào)序列中選取與所述正弦波信號(hào)序列的開(kāi)始過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè) 離散信號(hào)和與所述正弦波信號(hào)序列的結(jié)束過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè)離散信號(hào)； 通過(guò)預(yù)設(shè)的周期計(jì)算模型將選取的四個(gè)離散信號(hào)的采樣值轉(zhuǎn)換為所述正弦波信號(hào)的 周期； 將所述正弦波信號(hào)的周期轉(zhuǎn)換為所述正弦波信號(hào)的頻率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，對(duì)所 述采樣數(shù)據(jù)序列的幅值進(jìn)行歸一化處理，生成幅值歸一化的正弦波信號(hào)序列的步驟包括以 下步驟： 對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列進(jìn)行高精度幅值檢波，獲取所述正弦波信號(hào)的高精度幅值信號(hào)序 列； 獲取所述采樣數(shù)據(jù)序列與所述高精度幅值信號(hào)序列的比值為幅值歸一化的正弦波信 號(hào)序列。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，對(duì)所 述采樣數(shù)據(jù)序列進(jìn)行高精度檢波，獲取所述正弦波信號(hào)的高精度幅值信號(hào)序列的步驟包括 以下步驟： 對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列進(jìn)行初步頻率測(cè)量，得到所述采樣數(shù)據(jù)序列的初步頻率； 基于所述初步頻率對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列進(jìn)行四分之一周期延時(shí)處理，獲得第一延時(shí)數(shù) 據(jù)序列； 將所述第一延時(shí)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行平方運(yùn)算，獲得第一平方數(shù)據(jù)序列； 基于所述初步頻率對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列進(jìn)行二分之一周期延時(shí)處理，獲得第二延時(shí)數(shù) 據(jù)序列； 將所述采樣數(shù)據(jù)序列與所述第二延時(shí)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行減法運(yùn)算，獲得減法數(shù)據(jù)序列； 基于所述初步頻率計(jì)算延時(shí)誤差量，根據(jù)所述延時(shí)誤差量對(duì)所述減法數(shù)據(jù)序列進(jìn)行誤 差修正，獲得修正數(shù)據(jù)序列； 對(duì)所述修正數(shù)據(jù)序列進(jìn)行平方運(yùn)算，獲得第二平方數(shù)據(jù)序列； 對(duì)所述第二平方數(shù)據(jù)序列與四分之一相乘，獲得相乘數(shù)據(jù)序列； 將所述第一平方數(shù)據(jù)序列與所述相乘數(shù)據(jù)序列進(jìn)行加法運(yùn)算，獲得相加數(shù)據(jù)序列； 將所述相加數(shù)據(jù)序列進(jìn)開(kāi)方運(yùn)算，生成所述正弦波信號(hào)的高精度幅值信號(hào)序列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法，其特征在于，獲取 所述采樣數(shù)據(jù)序列與所述高精度幅值信號(hào)序列的比值為幅值歸一化的正弦波信號(hào)序列的 步驟包括以下步驟： 通過(guò)除法器對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列和所述高精度幅值信號(hào)序列除法運(yùn)算，生成所述幅值 歸一化的正弦波信號(hào)序列。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量方法，其 特征在于，將所述正弦波信號(hào)的周期轉(zhuǎn)換為所述正弦波信號(hào)的頻率的步驟包括以下步驟： 檢測(cè)所述正弦波信號(hào)序列的開(kāi)始過(guò)零點(diǎn)到所述正弦波信號(hào)序列的結(jié)束過(guò)零點(diǎn)之間的 信號(hào)周期數(shù)，得到所述正弦波信號(hào)的周期數(shù)； 獲取所述周期與所述正弦波信號(hào)的周期數(shù)的比值，并獲取所述比值的倒數(shù)為所述正弦 波信號(hào)的頻率。
6. -種電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括： 信號(hào)采樣模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)信號(hào)時(shí)間長(zhǎng)度和預(yù)設(shè)信號(hào)離散采樣頻率，對(duì)正弦波信號(hào) 進(jìn)行采樣，獲得采樣數(shù)據(jù)序列； 幅值歸一化模塊，用于對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列的幅值進(jìn)行歸一化處理，生成幅值歸一化 的正弦波信號(hào)序列； 信號(hào)選取模塊，用于從所述正弦波信號(hào)序列中選取與所述正弦波信號(hào)序列的開(kāi)始過(guò)零 點(diǎn)距離最近的兩個(gè)離散信號(hào)和與所述正弦波信號(hào)序列的結(jié)束過(guò)零點(diǎn)距離最近的兩個(gè)離散 信號(hào)； 周期獲取模塊，用于通過(guò)預(yù)設(shè)的周期計(jì)算模型將選取的四個(gè)離散信號(hào)的采樣值轉(zhuǎn)換為 所述正弦波信號(hào)的周期； 頻率獲取模塊，用于將所述正弦波信號(hào)的周期轉(zhuǎn)換為所述正弦波信號(hào)的頻率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述 幅值歸一化模塊還用于： 對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列進(jìn)行高精度幅值檢波，獲取所述正弦波信號(hào)的高精度幅值信號(hào)序 列； 獲取所述采樣數(shù)據(jù)序列與所述高精度幅值信號(hào)序列的比值為幅值歸一化的正弦波信 號(hào)序列。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述 幅值歸一化模塊還用于： 對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列進(jìn)行初步頻率測(cè)量，得到所述采樣數(shù)據(jù)序列的初步頻率； 基于所述初步頻率對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列進(jìn)行四分之一周期延時(shí)處理，獲得第一延時(shí)數(shù) 據(jù)序列； 將所述第一延時(shí)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行平方運(yùn)算，獲得第一平方數(shù)據(jù)序列； 基于所述初步頻率對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列進(jìn)行二分之一周期延時(shí)處理，獲得第二延時(shí)數(shù) 據(jù)序列； 將所述采樣數(shù)據(jù)序列與所述第二延時(shí)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行減法運(yùn)算，獲得減法數(shù)據(jù)序列； 基于所述初步頻率計(jì)算延時(shí)誤差量，根據(jù)所述延時(shí)誤差量對(duì)所述減法數(shù)據(jù)序列進(jìn)行誤 差修正，獲得修正數(shù)據(jù)序列； 對(duì)所述修正數(shù)據(jù)序列進(jìn)行平方運(yùn)算，獲得第二平方數(shù)據(jù)序列； 對(duì)所述第二平方數(shù)據(jù)序列與四分之一相乘，獲得相乘數(shù)據(jù)序列； 將所述第一平方數(shù)據(jù)序列與所述相乘數(shù)據(jù)序列進(jìn)行加法運(yùn)算，獲得相加數(shù)據(jù)序列； 將所述相加數(shù)據(jù)序列進(jìn)開(kāi)方運(yùn)算，生成所述正弦波信號(hào)的高精度幅值信號(hào)序列。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述 幅值歸一化模塊進(jìn)一步還用于： 通過(guò)除法器對(duì)所述采樣數(shù)據(jù)序列和所述高精度幅值信號(hào)序列除法運(yùn)算，生成所述幅值 歸一化的正弦波信號(hào)序列。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任意一項(xiàng)所述的電力系統(tǒng)中正弦波信號(hào)的參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)，其 特征在于，所述頻率獲取模塊還用于： 檢測(cè)所述正弦波信號(hào)序列的開(kāi)始過(guò)零點(diǎn)到所述正弦波信號(hào)序列的結(jié)束過(guò)零點(diǎn)之間的 信號(hào)周期數(shù)，得到所述正弦波信號(hào)的周期數(shù)； 獲取所述周期與所述正弦波信號(hào)的周期數(shù)的比值，并獲取所述比值的倒數(shù)為所述正弦 波信號(hào)的頻率。
【文檔編號(hào)】G01R23/06GK104330623SQ201410598719
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】李軍, 龐志強(qiáng), 萬(wàn)文軍, 史玲玲, 任娟娟 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院