電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)的頻率測(cè)量、相位測(cè)量、幅值測(cè)量等在本質(zhì)上均為正弦信號(hào)參數(shù)的測(cè)量。 電力信號(hào)在本質(zhì)上是一種正弦信號(hào)，傅里葉變換等是實(shí)現(xiàn)正弦信號(hào)參數(shù)測(cè)量的基本方法， 在電力系統(tǒng)有廣泛的應(yīng)用。但隨著參數(shù)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，傅里葉變換存在的問(wèn)題也越顯突 出，難以進(jìn)一步滿(mǎn)足電力系統(tǒng)對(duì)正弦參數(shù)高準(zhǔn)確度計(jì)算的要求。
[0003] 在電力系統(tǒng)正弦信號(hào)參數(shù)測(cè)量方面，有形式各樣的參數(shù)測(cè)量方法，如零交法、基于 濾波的測(cè)量法、基于小波變換法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量法、基于DFT變換的測(cè)量法等。
[0004] 但是，電網(wǎng)運(yùn)行額定工頻為50Hz，屬于較低的頻率，以上所述的正弦信號(hào)參數(shù)測(cè)量 方法對(duì)低頻信號(hào)的參數(shù)測(cè)量準(zhǔn)確度低，且抗噪聲干擾性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要針對(duì)以上所述的正弦信號(hào)參數(shù)測(cè)量方法對(duì)低頻電力信號(hào)的參數(shù)測(cè) 量準(zhǔn)確度低，且抗噪聲干擾性差的問(wèn)題，提供一種電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法和系統(tǒng)。
[0006] -種電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法，包括以下步驟：
[0007] 根據(jù)預(yù)設(shè)信號(hào)周期數(shù)和預(yù)設(shè)采樣頻率計(jì)算預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，對(duì)電力信號(hào)進(jìn)行采樣， 獲得預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度的正向信號(hào)序列；
[0008] 對(duì)所述正向信號(hào)序列進(jìn)行頻率初測(cè)，生成所述電力信號(hào)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(hào)序列反向輸出，獲得所述正向信號(hào)序列的反褶序列；
[0010] 分別將所述反褶序列和所述正向信號(hào)序列進(jìn)行截短，獲得序列長(zhǎng)度相同的反褶 截短序列和正向截短序列，其中，截短的長(zhǎng)度為所述正向信號(hào)序列的單位周期序列長(zhǎng)度的 〇. 25 倍；
[0011] 以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)分別與所述反褶序列相 乘，生成第一實(shí)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(shù)和所述正弦函數(shù)分別與所述反褶截短序列相乘，生成 第二實(shí)頻向量序列和第二虛頻向量序列；
[0013] 以所述余弦函數(shù)和所述正弦函數(shù)分別與所述正向信號(hào)序列相乘，生成第三實(shí)頻向 量序列和第三虛頻向量序列；
[0014] 以所述余弦函數(shù)和所述正弦函數(shù)分別與所述正向截短序列相乘，生成第四實(shí)頻向 量序列和第四虛頻向量序列；
[0015] 分別對(duì)所述第一實(shí)頻向量序列和所述第一虛頻向量序列進(jìn)行數(shù)字濾波，生成第一 實(shí)頻向量濾波序列和第一虛頻向量濾波序列；
[0016] 分別對(duì)所述第一實(shí)頻向量濾波序列和所述第一虛頻向量濾波序列進(jìn)行積分運(yùn)算， 生成第一實(shí)頻向量積分值和第一虛頻向量積分值；
[0017] 分別對(duì)所述第二實(shí)頻向量序列和所述第二虛頻向量序列進(jìn)行數(shù)字濾波，生成第二 實(shí)頻向量濾波序列和第二虛頻向量濾波序列；
[0018] 分別對(duì)所述第二實(shí)頻向量濾波序列和所述第二虛頻向量濾波序列進(jìn)行積分運(yùn)算， 生成第二實(shí)頻向量積分值和第二虛頻向量積分值；
[0019] 分別對(duì)所述第三實(shí)頻向量序列和所述第三虛頻向量序列進(jìn)行數(shù)字濾波，生成第三 實(shí)頻向量濾波序列和第三虛頻向量濾波序列；
[0020] 分別對(duì)所述第三實(shí)頻向量濾波序列和所述第三虛頻向量濾波序列進(jìn)行積分運(yùn)算， 生成第三實(shí)頻向量積分值和第三虛頻向量積分值；
[0021] 分別對(duì)所述第四實(shí)頻向量序列和所述第四虛頻向量序列進(jìn)行數(shù)字濾波，生成第四 實(shí)頻向量濾波序列和第四虛頻向量濾波序列；
[0022] 分別對(duì)所述第四實(shí)頻向量濾波序列和所述第四虛頻向量濾波序列進(jìn)行積分運(yùn)算， 生成第四實(shí)頻向量積分值和第四虛頻向量積分值；
[0023] 根據(jù)預(yù)設(shè)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(shí)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(shí)頻向量積分值轉(zhuǎn)換為第二相 位，將所述第三虛頻向量積分值與所述第三實(shí)頻向量積分值轉(zhuǎn)換為第三相位，將所述第四 虛頻向量積分值與所述第四實(shí)頻向量積分值轉(zhuǎn)換為第四相位；
[0024] 根據(jù)預(yù)設(shè)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)換為所述電力 信號(hào)的截止相位；
[0025] 根據(jù)預(yù)設(shè)的初相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第三相位和所述第四相位轉(zhuǎn)換為所述電力信 號(hào)的初相位；
[0026] 將所述截止相位與所述初相位的差值轉(zhuǎn)換為所述電力信號(hào)的全相位差；
[0027] 將所述預(yù)設(shè)采樣頻率、所述預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度和所述全相位差轉(zhuǎn)換為所述電力信號(hào)的 頻率。
[0028] -種電力信號(hào)的頻率檢測(cè)系統(tǒng)，包括：
[0029] 采樣模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)信號(hào)周期數(shù)和預(yù)設(shè)采樣頻率計(jì)算預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，對(duì)電力 信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度的正向信號(hào)序列；
[0030] 初測(cè)模塊，用于對(duì)所述正向信號(hào)序列進(jìn)行頻率初測(cè)，生成所述電力信號(hào)的初步頻 率，并以所述初步頻率為參考頻率；
[0031] 反褶模塊，用于將所述正向信號(hào)序列反向輸出，獲得所述正向信號(hào)序列的反褶序 列；
[0032] 截短模塊，用于分別將所述反褶序列和所述正向信號(hào)序列進(jìn)行截短，獲得序列長(zhǎng) 度相同的反褶截短序列和正向截短序列，其中，截短的長(zhǎng)度為所述正向信號(hào)序列的單位周 期序列長(zhǎng)度的〇. 25倍；
[0033] 第一混頻模塊，用于以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 與所述反褶序列相乘，生成第一實(shí)頻向量序列和第一虛頻向量序列；
[0034] 第二混頻模塊，用于以所述參考頻率的余弦函數(shù)和所述正弦函數(shù)分別與所述反褶 截短序列相乘，生成第二實(shí)頻向量序列和第二虛頻向量序列；
[0035] 第三混頻模塊，用于以所述余弦函數(shù)和所述正弦函數(shù)分別與所述正向信號(hào)序列相 乘，生成第三實(shí)頻向量序列和第三虛頻向量序列；
[0036] 第四混頻模塊，用于以所述余弦函數(shù)和所述正弦函數(shù)分別與所述正向截短序列相 乘，生成第四實(shí)頻向量序列和第四虛頻向量序列；
[0037] 第一濾波模塊，用于分別對(duì)所述第一實(shí)頻向量序列和所述第一虛頻向量序列進(jìn)行 數(shù)字濾波，生成第一實(shí)頻向量濾波序列和第一虛頻向量濾波序列；
[0038] 第一積分模塊，用于分別對(duì)所述第一實(shí)頻向量濾波序列和所述第一虛頻向量濾波 序列進(jìn)行積分運(yùn)算，生成第一實(shí)頻向量積分值和第一虛頻向量積分值；
[0039] 第二濾波模塊，用于分別對(duì)所述第二實(shí)頻向量序列和所述第二虛頻向量序列進(jìn)行 數(shù)字濾波，生成第二實(shí)頻向量濾波序列和第二虛頻向量濾波序列；
[0040] 第二積分模塊，用于分別對(duì)所述第二實(shí)頻向量濾波序列和所述第二虛頻向量濾波 序列進(jìn)行積分運(yùn)算，生成第二實(shí)頻向量積分值和第二虛頻向量積分值；
[0041] 第三濾波模塊，用于分別對(duì)所述第三實(shí)頻向量序列和所述第三虛頻向量序列進(jìn)行 數(shù)字濾波，生成第三實(shí)頻向量濾波序列和第三虛頻向量濾波序列；
[0042] 第三積分模塊，用于分別對(duì)所述第三實(shí)頻向量濾波序列和所述第三虛頻向量濾波 序列進(jìn)行積分運(yùn)算，生成第三實(shí)頻向量積分值和第三虛頻向量積分值；
[0043] 第四濾波模塊，用于分別對(duì)所述第四實(shí)頻向量序列和所述第四虛頻向量序列進(jìn)行 數(shù)字濾波，生成第四實(shí)頻向量濾波序列和第四虛頻向量濾波序列；
[0044] 第四積分模塊，用于分別對(duì)所述第四實(shí)頻向量濾波序列和所述第四虛頻向量濾波 序列進(jìn)行積分運(yùn)算，生成第四實(shí)頻向量積分值和第四虛頻向量積分值；
[0045] 相位轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)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(shí)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(shí)頻向量 積分值轉(zhuǎn)換為第二相位，將所述第三虛頻向量積分值與所述第三實(shí)頻向量積分值轉(zhuǎn)換為第 三相位，將所述第四虛頻向量積分值與所述第四實(shí)頻向量積分值轉(zhuǎn)換為第四相位；
[0046] 截止相位模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)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)換為所述電力信號(hào)的截止相位；
[0047] 初相位模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的初相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第三相位和所述第四相位 轉(zhuǎn)換為所述電力信號(hào)的初相位；
[0048] 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(zhuǎn)換為所述電力信號(hào)的 全相位差；
[0049] 頻率模塊，用于將所述預(yù)設(shè)采樣頻率、所述預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度和所述全相位差轉(zhuǎn)換為 所述電力信號(hào)的頻率。
[0050] 以上所述電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法和系統(tǒng)，對(duì)采樣所得的正向信號(hào)序列反向輸 出，獲得所述正向信號(hào)序列的反褶序列；分別將所述反褶序列和所述正向信號(hào)序列進(jìn)行截 短，獲得序列長(zhǎng)度相同的反褶截短序列和正向截短序列；以所測(cè)參考頻率的余弦函數(shù)和正 弦函數(shù)分別與反褶序列、反褶截短序列、正向信號(hào)序列和正向截短序列相乘，生成四組實(shí)頻 向量序列和虛頻向量序列；通過(guò)對(duì)四組虛頻向量序列和實(shí)頻向量序列數(shù)字濾波，生成四組 虛數(shù)向量濾波序列和實(shí)數(shù)向量濾波序列，進(jìn)而積分生成四組虛數(shù)向量積分值和實(shí)數(shù)向量積 分值；將四組實(shí)數(shù)向量積分值和虛數(shù)向量積分值轉(zhuǎn)換為四個(gè)相位，將四個(gè)相位轉(zhuǎn)換為所述 電力信號(hào)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(zhuǎn)換為所述電力信號(hào) 的全相位差，將所述預(yù)設(shè)采樣頻率、所述預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度和所述全相位差轉(zhuǎn)換為所述電力信 號(hào)的頻率。可獲得準(zhǔn)確度較高的電力信號(hào)頻率。
【附圖說(shuō)明】
[0051] 圖1是本發(fā)明電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法第一實(shí)施方式的流程示意圖；
[0052] 圖2是本發(fā)明電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法進(jìn)行反向輸出和截短的示意圖；
[0053] 圖3是本發(fā)明電力信號(hào)的頻率檢測(cè)系統(tǒng)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054] 圖4是本發(fā)明電力信號(hào)的頻率檢測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)基波頻率檢測(cè)相對(duì)誤差的實(shí)驗(yàn)結(jié) 果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0055] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一步地詳細(xì)描述。
[0056] 本發(fā)明中的步驟雖然用標(biāo)號(hào)進(jìn)行了排列，但并不用于限定步驟的先后次序，除非 明確說(shuō)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(chǔ)，否則步驟的相對(duì)次序是 可以調(diào)整的。
[0057] 請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明的電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法第一實(shí)施方式的流程示意 圖。
[0058] 本實(shí)施方式的所述電力信號(hào)的頻率檢測(cè)方法可包括以下步驟：
[0059] 步驟S101，根據(jù)預(yù)設(shè)信號(hào)周期數(shù)和預(yù)設(shè)采樣頻率計(jì)算預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，對(duì)電力信號(hào) 進(jìn)行采樣，獲得預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度的正向信號(hào)序列。
[0060] 步驟S102,對(duì)所述正向信號(hào)序列進(jìn)行頻率初測(cè)，生成所述電力信號(hào)的初步頻