電信號頻率檢測方法、裝置及設備保護方法和保護設備的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電信號頻率檢測技術，特別涉及電信號頻率檢測方法及裝置，以及設 備保護方法和保護設備。
【背景技術】
[0002] 頻率是電信號的一個重要參數(shù)，保護裝置、智能儀表等設備都需要對電信號的頻 率進行測量。
[0003] 現(xiàn)有的一種電信號頻率檢測技術通過對被測電信號進行過零檢測實現(xiàn)電信號頻 率測量。例如，通過檢測過零點之間的間隔計算信號的頻率。然而，這種技術并未考慮干擾 因素，抗干擾能力差。實際的被測電信號會受到多種干擾，因此在實際應用時，這種技術的 測量精度低，穩(wěn)定性差。
[0004] 現(xiàn)有的另一種電信號頻率檢測技術考慮了干擾因素，引入用于濾除諧波干擾的濾 波器。在進行頻率檢測時，先將被測電信號的采樣值輸入濾波器，利用濾波器對采樣數(shù)據(jù)進 行濾波，從而濾除電信號中的干擾信號，以對電信號的頻率進行精確測量。這種檢測技術具 有較高的精度和較強的抗干擾性，但是濾波器通常需要較寬的數(shù)據(jù)窗口。因此，還需要一種 能夠同時滿足實際應用對實時性的要求和對精確度、穩(wěn)定性的要求的新型頻率檢測技術。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明實施例提出了一種電信號頻率檢測方法及裝置，能夠在干擾不 強時，實現(xiàn)被測信號頻率的快速檢測，在干擾較強時，自動切換到濾波檢測方式，從而具有 較強的抗干擾性。
[0006] 本實施例提供的電信號頻率檢測方法，包括：
[0007] 檢測被測電信號的過零點；
[0008] 判斷檢測出的過零點的間隔是否大于設定閾值，
[0009] 若大于，則根據(jù)檢測出的過零點的間隔確定被測電信號的頻率；
[0010] 否則，對被測電信號濾波并確定所述濾波后的信號的頻率。
[0011] 本發(fā)明實施例提供的電信號頻率檢測方法，在沒有干擾或干擾較小時，采用過零 點檢測方式。利用過零點確定被測電信號的頻率，檢測速度快，且能滿足實際應用對頻率檢 測的實時性要求。在干擾較強時，通過對檢測出的過零點的間隔是否大于設定閾值進行判 斷，自動切換為濾波檢測方式，濾除被測電信號中的干擾后再確定被測信號的頻率。這種方 法對直流分量和諧波干擾具有很強的抵抗性。
[0012] 在所述檢測被測電信號的過零點之前，可對所述被測電信號進行采樣，然后檢測 采樣后的信號的過零點并記錄檢測出的過零點的采樣位置。在檢測采樣后的信號的過零點 時，可在采樣后的信號中查找采樣值反向的兩個相鄰采樣點，根據(jù)所述采樣值反向的兩個 相鄰采樣點的采樣值以及其采樣位置，采用插值法確定過零點的位置，從而準確有效地確 定過零點的位置。
[0013] 所述判斷檢測出的過零點的間隔是否大于設定閾值可具體為判斷檢測出的過零 點的采樣位置之差是否大于所述設定閾值，若大于所述設定閾值，則可根據(jù)采樣頻率和檢 測出的過零點的采樣位置之差確定所述被測電信號的頻率；否則，可對采樣后的信號進行 帶通濾波；對帶通濾波后的信號分別進行全通濾波和低通濾波；根據(jù)所述全通濾波后的信 號和所述低通濾波后的信號確定被測電信號的頻率。從而，通過簡單有效的判斷，即可在 被測電信號受到較嚴重的干擾時，自動切換到濾波檢測方式，提高頻率檢測的精確度、穩(wěn)定 性，實現(xiàn)較強的抗干擾能力。
[0014] 優(yōu)選地，可從檢測出的過零點中確定最新的兩個全波過零點；判斷所述兩個全波 過零點的采樣位置之差是否大于設定閾值，若大于設定閾值，則可利用這兩個全波過零點 的采樣位置之差確定被測電信號的頻率。利用全波過零點判斷是否采用過零檢測方式確定 被測信號頻率，并在條件滿足時根據(jù)全波過零點確定被測電信號頻率，可提高過零檢測方 式對于直流分量和諧波干擾的抗干擾性。
[0015] 優(yōu)選地，所述采樣位置為采樣點序號，所述設定閾值的取值范圍可為
[i+Ι,Μ + Ι]，其中N為所述被測電信號一個周波的采樣點數(shù)目，從而既能有效檢測出諧 2 4 波干擾，又可以避免因?qū)㈩l率變大引起的過零點間隔變小誤認為是諧波干擾引起的，而誤 切換到檢測速度相對較慢的濾波檢測方式。優(yōu)選地，所述設定閾值可為j+1，從而可在有 效檢測出諧波干擾的同時，盡量避免將被測電信號頻率變大的情況誤判是諧波干擾。
[0016] 可在新獲取的采樣后的信號的采樣點數(shù)目大于或等于半個周波的采樣點數(shù)目時， 檢測采樣后的信號的過零點，這樣可盡量保證每次頻率確定過程都能檢測到新的過零點。
[0017] 本發(fā)明實施例提供的電信號頻率檢測裝置，包括：
[0018] 過零檢測單元，用于檢測被測電信號的過零點；
[0019] 濾波檢測單元，用于對被測電信號濾波并確定所述濾波后的信號的頻率；
[0020] 控制單元，用于判斷檢測出的過零點的間隔是否大于設定閾值；若大于，則根據(jù)檢 測出的過零點的間隔確定被測電信號的頻率；否則，觸發(fā)所述濾波檢測單元工作。
[0021] 本實施例的電信號頻率檢測裝置，在沒有干擾或干擾較小時，采用過零點檢測方 式。利用過零點確定被測電信號的頻率，檢測速度快，且能滿足實際應用對頻率檢測的實時 性要求。在干擾較強時，通過對檢測出的過零點的間隔是否大于設定閾值進行判斷，自動切 換為濾波檢測方式，由濾波檢測單元濾除被測電信號中的干擾后再確定被測信號的頻率。 這種裝置對直流分量和諧波干擾具有很強的抵抗性
[0022] 所述電信號頻率檢測裝置還可包括：采樣單元，用于對被測電信號進行采樣。所述 過零檢測單元可包括：查找模塊，用于在采樣后的信號中查找采樣值反向的兩個相鄰采樣 點；以及插值模塊，用于根據(jù)所述采樣值反向的兩個相鄰采樣點的采樣值以及其采樣位置， 采用插值法確定過零點的位置。這樣可以準確有效地確定過零點的位置。
[0023] 所述控制單元可判斷檢測出的過零點的間隔是否大于設定閾值。若所述檢測出的 過零點的間隔大于所述設定閾值，則可根據(jù)采樣頻率和檢測出的過零點的采樣位置之差確 定被測電信號的頻率。所述控制單元可包括：存儲器，用于存儲所述設定閾值以及所述過零 檢測單元檢測的過零點的采樣位置；判斷模塊，用于判斷檢測出的過零點的采樣位置之差 是否大于所述設定閾值；第一頻率確定模塊，用于在檢測出的過零點的采樣位置差大于所 述設定閾值時，根據(jù)采樣頻率和所述檢測出的過零點的采樣位置之差確定被測電信號的頻 率；濾波檢測觸發(fā)模塊，用于在檢測出的過零點的采樣位置之差小于或等于所述設定閾值 時，向所述濾波檢測單元發(fā)送觸發(fā)信號。從而，通過簡單有效的判斷，即可在被測電信號受 到較嚴重的干擾時，自動切換到濾波檢測方式，提高頻率檢測的精確度、穩(wěn)定性，實現(xiàn)較強 的抗干擾能力。
[0024] 優(yōu)選地，所述判斷模塊可從所述存儲器中查找最新的兩個全波過零點，并判斷所 述兩個全波過零點的位置之差是否大于設定閾值。所述第一頻率確定模塊可在檢測出的過 零點的采樣位置之差大于所述設定閾值時，根據(jù)采樣頻率和所述檢測出的全波過零點的采 樣位置之差確定被測電信號的頻率。利用全波過零點判斷是否采用過零檢測方式確定被測 信號頻率，并在條件滿足時根據(jù)全波過零點確定被測電信號頻率，可提高過零檢測方式對 于直流分量和諧波干擾的抗干擾性。 M
[0025] 優(yōu)選地，所述采樣位置為采樣點序號，設定閾值的取值范圍可為+ 其 λ 4 中N為所述被測電信號一個周波的采樣點數(shù)目，從而既能有效檢測出諧波干擾，又可以避 免因?qū)㈩l率變大引起的過零點間隔變小誤認為是諧波干擾引起的，而誤切換到檢測速度相 對較慢的濾波檢測方式。優(yōu)選地，所述設定閾值可為# + 從而可在有效檢測出諧波干擾 2 的同時，盡量避免將被測電信號頻率變大的情況誤判是諧波干擾。
[0026] 所述濾波檢測單元可包括：帶通濾波器，用于對采樣后的信號進行帶通濾波；全 通濾波器，用于對所述帶通濾波器輸出的信號進行全通濾波；低通濾波器，用于對所述帶通 濾波器輸出的信號進行低通濾波；第二頻率確定模塊，用于根據(jù)所述全通濾波器輸出的信 號以及所述低通濾波器輸出的信號確定所述被測電信號的頻率。從而，在被測電信號受到 嚴重干擾時，可以有效濾除直流分量和諧波干擾，精確檢測出被測電信號的頻率。
[0027] 所述電信號頻率檢測裝置還可包括頻率確定觸發(fā)單元，用于當新獲取的采樣后的 信號的采樣點數(shù)目大于或等于半個周波的采樣點數(shù)目時，產(chǎn)生并向所述過零檢測單元發(fā)送 觸發(fā)信號，啟動頻率確定過程。這樣，可盡量保證每次頻率確定過程都能檢測到新的過零 點。
[0028] 本發(fā)明實施例提供的一種設備保護方法，包括：
[0029] 使用本發(fā)明實施例提供的電信號頻率檢測方法對被測電信號進行頻率檢測；
[0030] 根據(jù)檢測出的頻率判斷被測電信號是否異常，若異常則啟動保護操作。
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