電力信號的頻率檢測方法和系統(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頻率檢測方法、電力信號 的頻率檢測系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 電力系統(tǒng)的正弦參數(shù)的測量包括頻率測量、相位測量、幅值測量等。傅里葉變換是 實現(xiàn)正弦參數(shù)測量的基本方法，在電力系統(tǒng)中有廣泛的應用。但隨著正弦參數(shù)測量技術的 發(fā)展，傅里葉變換存在的問題也越顯突出，其難以進一步滿足電力系統(tǒng)對正弦參數(shù)高準確 度計算的要求。
[0003] 在電力系統(tǒng)正弦參數(shù)測量方面，還有一些改進的參數(shù)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(jīng)網(wǎng)絡的測量法、基于DFT (Discrete Fourier Transform，離散傅里葉變換）變換的測量法等。電網(wǎng)運行額定工頻在50Hz (赫茲）附近， 屬于頻率較低的正弦頻率。由于實際信號處理技術的局限性和信號構(gòu)成的復雜性，如信號 離散采樣產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量化背景噪聲影響，信號序列截斷引起的頻譜泄漏問題客觀上難以避 免，信號任意初相位問題的影響，信號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，有必要針對上述問題，提供一種電力信號的頻率檢測方法和系統(tǒng)，能夠提 高正弦參數(shù)計算的準確度、提高抗諧波和噪聲干擾性。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0006] 一種電力信號的頻率檢測方法，包括步驟：
[0007] 根據(jù)電力信號頻率范圍的下限、預設采樣頻率和預設整數(shù)信號周期數(shù)，得到初步 采樣序列長度；
[0008] 根據(jù)所述初步采樣序列長度對所述電力信號進行初步采樣，獲取所述電力信號 的初步米樣序列；
[0009] 對所述初步采樣序列進行頻率初測，獲取所述電力信號的初步頻率，根據(jù)所述初 步頻率確定參考頻率；
[0010] 根據(jù)所述預設采樣頻率和所述參考頻率，得到所述電力信號的單位周期序列長 度；
[0011] 根據(jù)所述預設整數(shù)信號周期數(shù)和所述單位周期序列長度，得到預設序列長度；
[0012] 根據(jù)所述預設序列長度，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] 對所述零初相位余弦函數(shù)調(diào)制序列的絕對值進行積分運算，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] 對所述零初相位正弦函數(shù)調(diào)制序列的絕對值進行積分運算，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，得到第二實頻向量序列和第二虛頻向量序列；
[0022] 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(shù)字陷波，得到第一 實頻向量陷波序列和第一虛頻向量陷波序列；
[0023] 分別對所述第一實頻向量陷波序列和所述第一虛頻向量陷波序列進行積分運算， 得到第一實頻向量積分值和第一虛頻向量積分值；
[0024] 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(shù)字陷波，得到第 二實頻向量陷波序列和第二虛頻向量陷波序列；
[0025] 分別對所述第二實頻向量陷波序列和所述第二虛頻向量陷波序列進行積分運算， 得到第二實頻向量積分值和第二虛頻向量積分值；
[0026] 根據(jù)預設的相位轉(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頻向量積分值轉(zhuǎn)換為第二相 位；
[0027] 根據(jù)預設的截止相位轉(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)預設的全相位差轉(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 力信號的全相位差；
[0029] 根據(jù)預設的正弦頻率轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述電力信號的全相位差轉(zhuǎn)換為所述電力信號 的頻率。
[0030] 一種電力信號的頻率檢測系統(tǒng)，包括：
[0031] 初步采樣序列長度確定模塊，用于根據(jù)電力信號頻率范圍的下限、預設采樣頻率 和預設整數(shù)信號周期數(shù)，得到初步采樣序列長度；
[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度對所述電力信號進行初 步采樣，獲取所述電力信號的初步采樣序列；
[0033] 參考頻率確定模塊，用于對所述初步采樣序列進行頻率初測，獲取所述電力信號 的初步頻率，根據(jù)所述初步頻率確定參考頻率；
[0034] 單位周期序列長度確定模塊，用于根據(jù)所述預設采樣頻率和所述參考頻率，得到 所述電力信號的單位周期序列長度；
[0035] 預設序列長度確定模塊，用于根據(jù)所述預設整數(shù)信號周期數(shù)和所述單位周期序列 長度，得到預設序列長度；
[0036] 正向序列獲取模塊，用于根據(jù)所述預設序列長度，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，用于對所述零初相位余弦函數(shù)調(diào)制序列的絕對值進行積 分運算，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，用于對所述零初相位正弦函數(shù)調(diào)制序列的絕對值進行積 分運算，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，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，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，用于分別對所述第一實頻向量序列和所述第一虛頻向量 序列進行數(shù)字陷波，得到第一實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，分別對所述第一實頻向量陷波序列和所述第一虛頻向量陷 波序列進行積分運算，得到第一實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，用于分別對所述第二實頻向量序列和所述第二虛頻向量 序列進行數(shù)字陷波，得到第二實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，用于分別對所述第二實頻向量陷波序列和所述第二虛頻 向量陷波序列進行積分運算，得到第二實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)預設的相位轉(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)預設的截止相位轉(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)預設的全相位差轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述零初相位調(diào)制序 列的初相位轉(zhuǎn)換為所述電力信號的全相位差；
[0053] 頻率檢測模塊，用于根據(jù)預設的正弦頻率轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述電力信號的全相位差 轉(zhuǎn)換為所述電力信號的頻率。
[0054] 本發(fā)明電力信號的頻率檢測方法和系統(tǒng)，對于任意初相位的信號序列，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)制序列避開了信號序列任意初相 位問題的影響，同時零初相位調(diào)制序列攜帶了數(shù)值較大的信號序列全相位差信息，可顯著 的提高正弦參數(shù)計算的準確度、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 列得到的電力信號的頻率準確度可以達到10 1(]量級，頻率計算的準確度較高。
【附圖說明】
[0055] 圖1為本發(fā)明電力信號的頻率檢測方法實施例的流程示意圖；
[0056] 圖2為本發(fā)明正向序列和反褶序列長度的示意圖；
[0057] 圖3為采用本發(fā)明方法得到的信號基波頻率檢測相對誤差的實驗結(jié)果示意圖；
[0058] 圖4為本發(fā)明電力信號的頻率檢測系統(tǒng)實施例的結(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)明相位確定模塊實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0061] 為了更好的理解本發(fā)明要解決的技術問題、采取的技術方案以及達到的技術效 果，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細描述。
[0062] 如圖1所示，一種電力信號的頻率檢測方法，包括步驟：
[0063] S101、根據(jù)電力信號頻率范圍的下限、預設采樣頻率和預設整數(shù)信號周期數(shù)，得到 初步采樣序列長度；
[0064] S102、根據(jù)所述初步采樣序列長度對所述電力信號進行初步采樣，獲取所述電力 信號的初步采樣序列；
[0065] S103、對所述初步采樣序列進行頻率初測，獲取所述電力信號的初步頻率，根據(jù)所 述初步頻率確定參考頻率；
[0066] S104、根據(jù)所述預設采樣頻率和所述參考頻率，得到所述電力信號的單位周期序 列長度；
[0067] S105、根據(jù)所述預設整數(shù)信號周期數(shù)和所述單位周期序列長度，得到預設序列