基于零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列頻率測量方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻 序列頻率測量方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)的頻率測量、相位測量、幅值測量等在本質(zhì)上均為正弦參數(shù)的測量。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(yīng)用。但隨著正弦參數(shù)測 量技術(shù)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(zhǔn)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(luò)的測量法、基于DFT(Discrete Fourier Transform，離散傅里葉變換)變換的測量法等。由于電網(wǎng)運行額定工頻在50Hz (赫茲）附近， 屬于頻率較低的正弦頻率，而且在實際的電力信號中存在干擾，例如諧波干擾、電力負荷小 范圍內(nèi)隨機波動產(chǎn)生的類似白噪聲干擾等，在干擾環(huán)境下，這些算法普遍存在的測量準(zhǔn)確 度不高的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要針對上述問題，提供一種基于零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列頻 率測量方法和系統(tǒng)，能夠提高電力信號頻率測量的準(zhǔn)確度。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種基于零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列的頻率測量方法，包括步驟：
[0007] 根據(jù)電力信號頻率范圍的下限、預(yù)設(shè)采樣頻率和預(yù)設(shè)整數(shù)信號周期數(shù)，獲得初步 序列長度；
[0008] 根據(jù)所述初步序列長度對電力信號進行采樣，獲得所述電力信號的初步序列；
[0009] 對所述初步序列進行頻率初測，得到所述電力信號的初步頻率，根據(jù)所述初步頻 率得到參考頻率；
[0010] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣頻率和所述參考頻率，獲得所述電力信號的單位周期序列長 度；
[0011] 將所述預(yù)設(shè)整數(shù)信號周期數(shù)和所述單位周期序列長度相乘，獲得預(yù)處理序列長 度；
[0012] 根據(jù)所述預(yù)處理序列長度，從所述電力信號的初步序列中獲取預(yù)處理序列；
[0013] 對所述預(yù)處理序列進行梳狀濾波處理，獲得梳狀濾波序列，其中梳狀濾波序列長 度為所述預(yù)處理序列在進行梳狀濾波處理后的剩余長度；
[0014] 確定所述梳狀濾波序列長度與所述單位周期序列長度的比值整數(shù)，根據(jù)所述比值 整數(shù)和所述單位周期序列長度獲得預(yù)設(shè)序列長度，其中所述比值整數(shù)為奇數(shù)，所述預(yù)設(shè)序 列長度為奇數(shù)；
[0015] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)序列長度和預(yù)設(shè)起始點，從所述梳狀濾波序列中獲得第一正向序 列，根據(jù)所述第一正向序列獲得第一反褶序列；
[0016] 根據(jù)所述第一正向序列獲得第一正相位，根據(jù)所述第一反褶序列獲得第一反相 位；
[0017] 根據(jù)所述第一正相位和所述第一反相位獲得第一平均初相位；
[0018] 根據(jù)所述第一平均初相位和預(yù)設(shè)相位值，獲得相位比較值，根據(jù)所述相位比較值、 所述預(yù)設(shè)起始點和所述單位周期序列長度，獲得新起始點；
[0019] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)序列長度和所述新起始點，從所述梳狀濾波序列中獲得第二正向序 列，根據(jù)第二正向序列獲得第二反褶序列；
[0020] 根據(jù)所述第二正向序列獲得第二正相位，根據(jù)所述第二反褶序列獲得第二反相 位；
[0021 ]根據(jù)所述第二正相位和所述第二反相位獲得第二平均初相位；
[0022] 將所述第二正向序列與所述第二反褶序列相加，得到和序列，根據(jù)所述和序列和 所述第二平均初相位的余弦函數(shù)值，獲得余弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0023] 將所述第二正向序列與所述第二反褶序列相減，得到差序列，根據(jù)所述差序列和 所述第二平均初相位的正弦函數(shù)值，獲得正弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0024] 從所述余弦函數(shù)調(diào)制序列中心點輸出，獲得零初相位基準(zhǔn)余弦函數(shù)調(diào)制序列，從 所述正弦函數(shù)調(diào)制序列中心點輸出，獲得零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0025]將所述零初相位基準(zhǔn)余弦函數(shù)調(diào)制序列與所述零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)調(diào)制序列 相乘后再乘以2,獲得零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列；
[0026] 將所述零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列分別與2倍參考頻率的離散余弦函數(shù)相乘 和2倍參考頻率的離散正弦函數(shù)相乘，獲得實頻混頻序列和虛頻混頻序列；
[0027] 分別對所述實頻混頻序列和所述虛頻混頻序列進行數(shù)字濾波，獲得實頻濾波序列 和虛頻濾波序列；
[0028] 分別對所述實頻濾波序列和所述虛頻濾波序列進行積分，獲得實頻積分值和虛頻 積分值；
[0029] 根據(jù)所述實頻積分值和虛頻積分值，獲得零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列的相 位，根據(jù)所述相位獲得電力信號的頻率。
[0030] -種基于零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列的頻率測量系統(tǒng)，包括：
[0031] 初步序列長度確定模塊，用于根據(jù)電力信號頻率范圍的下限、預(yù)設(shè)采樣頻率和預(yù) 設(shè)整數(shù)信號周期數(shù)，獲得初步序列長度；
[0032] 初步序列獲取模塊，用于根據(jù)所述初步序列長度對電力信號進行采樣，獲得所述 電力信號的初步序列；
[0033]參考頻率確定模塊，用于對所述初步序列進行頻率初測，得到所述電力信號的初 步頻率，根據(jù)所述初步頻率得到參考頻率；
[0034]單位周期序列長度確定模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣頻率和所述參考頻率，獲得 所述電力信號的單位周期序列長度；
[0035]預(yù)處理序列長度確定模塊，用于將所述預(yù)設(shè)整數(shù)信號周期數(shù)和所述單位周期序列 長度相乘，獲得預(yù)處理序列長度；
[0036]預(yù)處理序列獲取模塊，用于根據(jù)所述預(yù)處理序列長度，從所述電力信號的初步序 列中獲取預(yù)處理序列；
[0037]梳狀濾波序列確定模塊，用于對所述預(yù)處理序列進行梳狀濾波處理，獲得梳狀濾 波序列，其中梳狀濾波序列長度為所述預(yù)處理序列在進行梳狀濾波處理后的剩余長度； [0038]預(yù)設(shè)序列長度確定模塊，用于確定所述梳狀濾波序列長度與所述單位周期序列長 度的比值整數(shù)，根據(jù)所述比值整數(shù)和所述單位周期序列長度獲得預(yù)設(shè)序列長度，其中所述 比值整數(shù)為奇數(shù)，所述預(yù)設(shè)序列長度為奇數(shù)；
[0039]第一序列獲取模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)序列長度和預(yù)設(shè)起始點，從所述梳狀濾波 序列中獲得第一正向序列，根據(jù)所述第一正向序列獲得第一反褶序列；
[0040]第一正反相位確定模塊，用于根據(jù)所述第一正向序列獲得第一正相位，根據(jù)所述 第一反褶序列獲得第一反相位；
[0041 ]第一平均初相位確定模塊，用于根據(jù)所述第一正相位和所述第一反相位獲得第一 平均初相位；
[0042]新起始點確定模塊，用于根據(jù)所述第一平均初相位和預(yù)設(shè)相位值，獲得相位比較 值，根據(jù)所述相位比較值、所述預(yù)設(shè)起始點和所述單位周期序列長度，獲得新起始點；
[0043]第二序列獲取模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)序列長度和所述新起始點，從所述梳狀濾 波序列中獲得第二正向序列，根據(jù)第二正向序列獲得第二反褶序列；
[0044]第二正反相位確定模塊，用于根據(jù)所述第二正向序列獲得第二正相位，根據(jù)所述 第二反褶序列獲得第二反相位；
[0045]第二平均初相位確定模塊，用于根據(jù)所述第二正相位和所述第二反相位獲得第二 平均初相位；
[0046]余弦函數(shù)調(diào)制序列確定模塊，用于將所述第二正向序列與所述第二反褶序列相 加，得到和序列，根據(jù)所述和序列和所述第二平均初相位的余弦函數(shù)值，獲得余弦函數(shù)調(diào)制 序列；
[0047]正弦函數(shù)調(diào)制序列確定模塊，用于將所述第二正向序列與所述第二反褶序列相 減，得到差序列，根據(jù)所述差序列和所述第二平均初相位的正弦函數(shù)值，獲得正弦函數(shù)調(diào)制 序列；
[0048]零初相位調(diào)制序列獲取模塊，用于從所述余弦函數(shù)調(diào)制序列中心點輸出，獲得零 初相位基準(zhǔn)余弦函數(shù)調(diào)制序列，從所述正弦函數(shù)調(diào)制序列中心點輸出，獲得零初相位基準(zhǔn) 正弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0049]零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列確定序列，用于將所述零初相位基準(zhǔn)余弦函數(shù)調(diào) 制序列與所述零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)調(diào)制序列相乘后再乘以2,獲得零初相位基準(zhǔn)正弦函 數(shù)倍頻序列；
[0050] 混頻序列確定模塊，用于將所述零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列分別與2倍參考 頻率的離散余弦函數(shù)相乘和2倍參考頻率的離散正弦函數(shù)相乘，獲得實頻混頻序列和虛頻 混頻序列；
[0051] 濾波序列確定模塊，用于分別對所述實頻混頻序列和所述虛頻混頻序列進行數(shù)字 濾波，獲得實頻濾波序列和虛頻濾波序列；
[0052] 積分值確定模塊，用于分別對所述實頻濾波序列和所述虛頻濾波序列進行積分， 獲得實頻積分值和虛頻積分值；
[0053] 電力信號頻率確定模塊，用于根據(jù)所述實頻積分值和虛頻積分值，獲得零初相位 基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列的相位，根據(jù)所述相位獲得電力信號的頻率。
[0054] 本發(fā)明基于零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列頻率測量方法和系統(tǒng)，獲得實頻混頻 序列和虛頻混頻序列，然后對所述實頻混頻序列和所述虛頻混頻序列進行數(shù)字濾波和積 分，獲得實頻積分值和虛頻積分值，根據(jù)所述實頻積分值和虛頻積分值，獲得零初相位基準(zhǔn) 正弦函數(shù)倍頻序列的相位，根據(jù)所述相位獲得電力信號的頻率。通過本發(fā)明方式獲得電力 信號的頻率，可顯著提高電力信號頻率測量的準(zhǔn)確度。
【附圖說明】
[0055] 圖1為本發(fā)明基于零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列頻率測量方法實施例的流程示 意圖；
[0056] 圖2為本發(fā)明梳狀濾波處理在頻域幅頻特性的示意圖；
[0057] 圖3為本發(fā)明梳狀濾波序列、第一正向序列、第一反褶序列的示意圖；
[0058] 圖4為本發(fā)明零初相位基準(zhǔn)點的圖形示意圖；
[0059] 圖5為本發(fā)明基于零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列頻率測量系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示 意圖。
【具體實施方式】
[0060] 為更進一步闡述本發(fā)明所采取的技術(shù)手段及取得的效果，下面結(jié)合附圖及較佳實 施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案，進行清楚和完整的描述。
[0061] 如圖1所示，一種基于零初相位基準(zhǔn)正弦函數(shù)倍頻序列頻率測量方法，包括步驟：
[0062] S101、根據(jù)電力信號頻率范圍的下限、預(yù)設(shè)采樣頻率和預(yù)設(shè)整數(shù)信號周期數(shù)，獲得 初步序列長度；
[0063] S102、根據(jù)所述初步序列長度對電力信號進行采樣，獲得所述電力信號的初步序 列；
[0064] S103、對所述初步序列進行頻率初測，得到所述電力信號的初步頻率，根據(jù)所述初 步頻率得到參考頻率；
[0065] S104、根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣頻率和所述參考頻率，獲得所述電力信號的單位周期序 列長度；
[0066] S105、將所述預(yù)設(shè)整數(shù)信號周期數(shù)和所述單位周期序列長度相乘，獲得預(yù)處理序 列長度；
[0067] S106、根據(jù)所述預(yù)處理序列長度，從所述電力信號的初步序列中獲取預(yù)處理序列；
[0068] S107、對所述預(yù)處理序列進行梳狀濾波處理，獲得梳狀濾波序列，其中梳狀濾波序 列長度為所述預(yù)處理序列在進行梳狀濾波處理后的剩余長度；
[0069] S108、確定所述梳狀濾波序列長度與所述單位周期序列長度的比值整數(shù)，根據(jù)所 述比值整數(shù)和所述單位周期序列長度獲得預(yù)設(shè)序列長度，其中所述比值整數(shù)為奇數(shù)，所述 預(yù)設(shè)序列長度為奇數(shù)；
[0070] S109、根據(jù)所述預(yù)設(shè)序列長度和預(yù)設(shè)