電力信號的全相位差檢測方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力技術領域，特別是涉及一種電力信號的全相位差檢測方法和系 統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 電力系統(tǒng)的頻率測量、相位測量、幅值測量等在本質上均為正弦信號參數的測量。 電力信號在本質上是一種正弦信號，傅里葉變換等是實現正弦信號參數測量的基本方法， 在電力系統(tǒng)有廣泛的應用。但隨著參數測量技術的發(fā)展，傅里葉變換存在的問題也越顯突 出，難以進一步滿足電力系統(tǒng)對正弦參數高準確度計算的要求
[0003] 在電力系統(tǒng)正弦信號參數測量方面，有形式各樣的參數測量方法，如零交法、基于 濾波的測量法、基于小波變換法、基于神經網絡的測量法、基于DFT變換的測量法等。
[0004] 但是，電網運行額定工頻為50Hz，屬于較低的正弦頻率，以上所述的正弦信號參數 測量方法對低頻信號的參數測量準確度低，且抗噪聲干擾性差。

【發(fā)明內容】

[0005] 基于此，有必要針對以上所述的正弦信號參數測量方法對低頻信號的參數測量準 確度低，且抗噪聲干擾性差的問題，提供一種電力信號的全相位差檢測方法和系統(tǒng)。
[0006] 一種電力信號的全相位差檢測方法，包括以下步驟：
[0007] 根據預設信號周期數和預設采樣頻率計算預設序列長度，對電力信號進行采樣， 獲得預設序列長度的正向信號序列；
[0008] 對所述正向信號序列進行頻率初測，生成所述電力信號的初步頻率，并以所述初 步頻率為參考頻率；
[0009] 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褶序列；
[0010] 分別將所述反褶序列和所述正向信號序列進行截短，獲得序列長度相同的反褶 截短序列和正向截短序列，其中，截短的長度為所述正向信號序列的單位周期序列長度的 〇. 25 倍；
[0011] 以所述參考頻率的余弦函數和所述參考頻率的正弦函數分別與所述反褶序列相 乘，生成第一實頻向量序列和第一虛頻向量序列；
[0012] 以所述參考頻率的余弦函數和所述正弦函數分別與所述反褶截短序列相乘，生成 第二實頻向量序列和第二虛頻向量序列；
[0013] 以所述余弦函數和所述正弦函數分別與所述正向信號序列相乘，生成第三實頻向 量序列和第三虛頻向量序列；
[0014] 以所述余弦函數和所述正弦函數分別與所述正向截短序列相乘，生成第四實頻向 量序列和第四虛頻向量序列；
[0015] 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字濾波，生成第一 實頻向量濾波序列和第一虛頻向量濾波序列；
[0016] 分別對所述第一實頻向量濾波序列和所述第一虛頻向量濾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；
[0017] 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字濾波，生成第二 實頻向量濾波序列和第二虛頻向量濾波序列；
[0018] 分別對所述第二實頻向量濾波序列和所述第二虛頻向量濾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；
[0019] 分別對所述第三實頻向量序列和所述第三虛頻向量序列進行數字濾波，生成第三 實頻向量濾波序列和第三虛頻向量濾波序列；
[0020] 分別對所述第三實頻向量濾波序列和所述第三虛頻向量濾波序列進行積分運算， 生成第三實頻向量積分值和第三虛頻向量積分值；
[0021] 分別對所述第四實頻向量序列和所述第四虛頻向量序列進行數字濾波，生成第四 實頻向量濾波序列和第四虛頻向量濾波序列；
[0022] 分別對所述第四實頻向量濾波序列和所述第四虛頻向量濾波序列進行積分運算， 生成第四實頻向量積分值和第四虛頻向量積分值；
[0023] 根據預設的相位轉換規(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 值轉換為第一相位，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換為第二相 位，將所述第三虛頻向量積分值與所述第三實頻向量積分值轉換為第三相位，將所述第四 虛頻向量積分值與所述第四實頻向量積分值轉換為第四相位；
[0024] 根據預設的截止相位轉換規(guī)則，將所述第一相位和所述第二相位轉換為所述電力 信號的截止相位；
[0025] 根據預設的初相位轉換規(guī)則，將所述第三相位和所述第四相位轉換為所述電力信 號的初相位；
[0026] 將所述截止相位與所述初相位的差值轉換為所述電力信號的全相位差。
[0027] 一種電力信號的全相位差檢測系統(tǒng)，包括：
[0028] 采樣模塊，用于根據預設信號周期數和預設采樣頻率計算預設序列長度，對電力 信號進行采樣，獲得預設序列長度的正向信號序列；
[0029] 初測模塊，用于對所述正向信號序列進行頻率初測，生成所述電力信號的初步頻 率，并以所述初步頻率為參考頻率；
[0030] 反褶模塊，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褶序 列；
[0031] 截短模塊，用于分別將所述反褶序列和所述正向信號序列進行截短，獲得序列長 度相同的反褶截短序列和正向截短序列，其中，截短的長度為所述正向信號序列的單位周 期序列長度的〇. 25倍；
[0032] 第一混頻模塊，用于以所述參考頻率的余弦函數和所述參考頻率的正弦函數分別 與所述反褶序列相乘，生成第一實頻向量序列和第一虛頻向量序列；
[0033] 第二混頻模塊，用于以所述參考頻率的余弦函數和所述正弦函數分別與所述反褶 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；
[0034] 第三混頻模塊，用于以所述余弦函數和所述正弦函數分別與所述正向信號序列相 乘，生成第三實頻向量序列和第三虛頻向量序列；
[0035] 第四混頻模塊，用于以所述余弦函數和所述正弦函數分別與所述正向截短序列相 乘，生成第四實頻向量序列和第四虛頻向量序列；
[0036] 第一濾波模塊，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 數字濾波，生成第一實頻向量濾波序列和第一虛頻向量濾波序列；
[0037] 第一積分模塊，用于分別對所述第一實頻向量濾波序列和所述第一虛頻向量濾波 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；
[0038] 第二濾波模塊，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 數字濾波，生成第二實頻向量濾波序列和第二虛頻向量濾波序列；
[0039] 第二積分模塊，用于分別對所述第二實頻向量濾波序列和所述第二虛頻向量濾波 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；
[0040] 第三濾波模塊，用于分別對所述第三實頻向量序列和所述第三虛頻向量序列進行 數字濾波，生成第三實頻向量濾波序列和第三虛頻向量濾波序列；
[0041] 第三積分模塊，用于分別對所述第三實頻向量濾波序列和所述第三虛頻向量濾波 序列進行積分運算，生成第三實頻向量積分值和第三虛頻向量積分值；
[0042] 第四濾波模塊，用于分別對所述第四實頻向量序列和所述第四虛頻向量序列進行 數字濾波，生成第四實頻向量濾波序列和第四虛頻向量濾波序列；
[0043] 第四積分模塊，用于分別對所述第四實頻向量濾波序列和所述第四虛頻向量濾波 序列進行積分運算，生成第四實頻向量積分值和第四虛頻向量積分值；
[0044] 相位轉換模塊，用于根據預設的相位轉換規(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換為第一相位，將所述第二虛頻向量積分值與所述第二實頻向量 積分值轉換為第二相位，將所述第三虛頻向量積分值與所述第三實頻向量積分值轉換為第 三相位，將所述第四虛頻向量積分值與所述第四實頻向量積分值轉換為第四相位；
[0045] 截止相位模塊，用于根據預設的截止相位轉換規(guī)則，將所述第一相位和所述第二 相位轉換為所述電力信號的截止相位；
[0046] 初相位模塊，用于根據預設的初相位轉換規(guī)則，將所述第三相位和所述第四相位 轉換為所述電力信號的初相位；
[0047] 全相位差模塊，用于將所述截止相位與所述初相位的差值轉換為所述電力信號的 全相位差。
[0048] 以上所述電力信號的全相位差檢測方法和系統(tǒng)，對采樣所得的正向信號序列反向 輸出，獲得所述正向信號序列的反褶序列；分別將所述反褶序列和所述正向信號序列進行 截短，獲得序列長度相同的反褶截短序列和正向截短序列；以所測參考頻率的余弦函數和 正弦函數分別與反褶序列、反褶截短序列、正向信號序列和正向截短序列相乘，生成四組實 頻向量序列和虛頻向量序列；通過對四組虛頻向量序列和實頻向量序列數字濾波，生成四 組虛數向量濾波序列和實數向量濾波序列，進而積分生成四組虛數向量積分值和實數向量 積分值；將四組實數向量積分值和虛數向量積分值轉換為四個相位，將四個相位轉換為所 述電力信號的初相位和截止相位，將所述截止相位與所述初相位的差值轉換為所述電力信 號的全相位差，可獲得準確度較高的全相位差。
【附圖說明】
[0049] 圖1是本發(fā)明電力信號的全相位差檢測方法第一實施方式的流程示意圖；
[0050] 圖2是本發(fā)明電力信號的全相位差檢測方法進行反向輸出和截短的示意圖；
[0051] 圖3是本發(fā)明電力信號的全相位差檢測系統(tǒng)第一實施方式的結構示意圖；
[0052] 圖4是本發(fā)明電力信號的全相位差檢測系統(tǒng)的全相位差檢測相對誤差的實驗結 果示意圖。
【具體實施方式】
[0053] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明作進 一步地詳細描述。
[0054] 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 可以調整的。
[0055] 請參閱圖1，圖1是本發(fā)明的電力信號的全相位差檢測方法第一實施方式的流程 示意圖。
[0056] 本實施方式的所述電力信號的全相位差檢測方法可包括以下步驟：
[0057] 步驟S101，根據預設信號周期數和預設采樣頻率計算預設序列長度，對電力信號 進行采樣，獲得預設序列長度的正向信號序列。
[0058] 步驟S102,對所述正向信號序列進行頻率初測，生成所述電力信號的初步頻率，并 以所述初步頻率為參考頻率。
[0059] 步驟S103,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褶序列。
[0060] 步驟S104,分別將所述反褶序列和所述正向信號序列進行截短，獲得序列長度相 同的反褶截短序列和正向截短序列，其中，截短的長度為所述正向信號序列的單位周期序 列長度的〇. 25倍。
[0061] 步驟S105,以所述參考頻率的余弦函數和所述參考頻率的正弦函數分別與所述反 褶序列相乘，生成第一實頻向量序列和第一虛頻向量序列。
[0062] 步驟S106,以所述參考頻率的余弦函數和所述正弦函數分別與所述反褶截短序列 相乘，生成第二實頻向量序列和第二虛頻向量序列。
[0063] 步驟S107,以所述余弦函數和所述正弦函數分別與所述正向信號序列相乘，生成 第三實頻向量序列和第三虛頻向量序列。
[0064] 步驟S108,以所述余弦函數和所述正弦函數分別與所述正向截短序列相乘，生成 第四實頻向量序列和第四虛頻向量序列。
[0065] 步驟S109,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字濾 波，生成第一實頻向量濾波序列和第一虛頻向量濾波序列。
[0066] 步驟S110,分別對所述第一實頻向量濾波序列和所述第一虛頻向量濾波序列進行 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。
[0067] 步驟S111，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字濾 波，生成第二實頻向量濾波序列和第二虛頻向量濾波序列。
[0068] 步驟S112,分別對所述第二實頻向量濾波序列和所述第二虛頻向量濾波序列進行 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。
[0069] 步驟S113,分別對所述第三實頻向量序列和所述第三虛頻向量序列進行數字濾 波，生成第三實頻向量濾波序列和第三虛頻向量濾波序列。
[0070] 步驟S114,分別對所述第三實頻向量濾波序列和所述第三虛頻向量濾波序列進行 積分運