基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法和系统，获得实频混频序列和虚频混频序列，然后对所述实频混频序列和所述虚频混频序列进行数字滤波和积分，获得实频积分值和虚频积分值，根据所述实频积分值和虚频积分值，获得零初相位基准正交倍频序列的相位，根据所述相位获得电力信号的频率。通过本发明专利技术方式获得电力信号的频率，可显著提高电力信号频率测量的准确度。

【技术实现步骤摘要】
基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法和系统
本专利技术涉及电力系统
，特别是涉及一种基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法和系统。
技术介绍
电力系统的频率测量、相位测量、幅值测量等在本质上均为正弦参数的测量。傅里叶变换是实现正弦参数测量的基本方法，在电力系统中有广泛的应用。但随着正弦参数测量技术的发展，傅里叶变换存在的问题也越显突出，其难以进一步满足电力系统对正弦参数高准确度计算的要求。在电力系统正弦参数测量方面，还有一些改进的参数测量方法，如零交法、基于滤波的测量法、基于小波变换法、基于神经网络的测量法、基于DFT(DiscreteFourierTransform，离散傅里叶变换)变换的测量法等。由于电网运行额定工频在50Hz(赫兹)附近，属于频率较低的正弦频率，而且在实际的电力信号中存在干扰，例如谐波干扰、电力负荷小范围内随机波动产生的类似白噪声干扰等，在干扰环境下，这些算法普遍存在的测量准确度不高的问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法和系统，能够提高电力信号频率测量的准确度。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法，包括步骤：根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和预设整数信号周期数，获得初步序列长度；根据所述初步序列长度对电力信号进行采样，获得所述电力信号的初步序列；对所述初步序列进行频率初测，得到所述电力信号的初步频率，根据所述初步频率得到参考频率；根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；将所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度相乘，获得预处理序列长度；根据所述预处理序列长度，从所述电力信号的初步序列中获取预处理序列；对所述预处理序列进行梳状滤波处理，获得梳状滤波序列，其中梳状滤波序列长度为所述预处理序列在进行梳状滤波处理后的剩余长度；确定所述梳状滤波序列长度与所述单位周期序列长度的比值整数，根据所述比值整数和所述单位周期序列长度获得预设序列长度，其中所述比值整数为奇数，所述预设序列长度为奇数；根据所述预设序列长度和预设起始点，从所述梳状滤波序列中获得第一正向序列，根据所述第一正向序列获得第一反褶序列；根据所述第一正向序列获得第一正相位，根据所述第一反褶序列获得第一反相位；根据所述第一正相位和所述第一反相位获得第一平均初相位；根据所述第一平均初相位和预设相位值，获得相位比较值，根据所述相位比较值、所述预设起始点和所述单位周期序列长度，获得新起始点；根据所述预设序列长度和所述新起始点，从所述梳状滤波序列中获得第二正向序列，根据第二正向序列获得第二反褶序列；根据所述第二正向序列获得第二正相位，根据所述第二反褶序列获得第二反相位；根据所述第二正相位和所述第二反相位获得第二平均初相位；将所述第二正向序列与所述第二反褶序列相加，得到和序列，根据所述和序列和所述第二平均初相位的余弦函数值，获得余弦函数调制序列；将所述第二正向序列与所述第二反褶序列相减，得到差序列，根据所述差序列和所述第二平均初相位的正弦函数值，获得正弦函数调制序列；从所述余弦函数调制序列中心点输出，获得零初相位基准余弦函数调制序列，从所述正弦函数调制序列中心点输出，获得零初相位基准正弦函数调制序列；根据所述零初相位基准余弦函数调制序列和所述零初相位基准正弦函数调制序列，获得零初相位基准余弦函数倍频序列和零初相位基准正弦函数倍频序列；将所述零初相位基准余弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散余弦函数相乘获得第一乘法序列，将所述零初相位基准正弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散正弦函数相乘获得第二乘法序列，将所述零初相位基准余弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散正弦函数相乘获得第三乘法序列，将所述零初相位基准正弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散余弦函数相乘获得第四乘法序列；将所述第一乘法序列与所述第二乘法序列相加，获得实频混频序列，将所述第三乘法序列与所述第四乘法序列相减，获得虚频混频序列；分别对所述实频混频序列和所述虚频混频序列进行数字滤波，获得实频滤波序列和虚频滤波序列；分别对所述实频滤波序列和所述虚频滤波序列进行积分，获得实频积分值和虚频积分值；根据所述实频积分值和虚频积分值，获得零初相位基准正交倍频序列的相位，根据所述相位获得电力信号的频率。一种基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的系统，包括：初步序列长度确定模块，用于根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和预设整数信号周期数，获得初步序列长度；初步序列获取模块，用于根据所述初步序列长度对电力信号进行采样，获得所述电力信号的初步序列；参考频率确定模块，用于对所述初步序列进行频率初测，得到所述电力信号的初步频率，根据所述初步频率得到参考频率；单位周期序列长度确定模块，用于根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；预处理序列长度确定模块，用于将所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度相乘，获得预处理序列长度；预处理序列获取模块，用于根据所述预处理序列长度，从所述电力信号的初步序列中获取预处理序列；梳状滤波序列确定模块，用于对所述预处理序列进行梳状滤波处理，获得梳状滤波序列，其中梳状滤波序列长度为所述预处理序列在进行梳状滤波处理后的剩余长度；预设序列长度确定模块，用于确定所述梳状滤波序列长度与所述单位周期序列长度的比值整数，根据所述比值整数和所述单位周期序列长度获得预设序列长度，其中所述比值整数为奇数，所述预设序列长度为奇数；第一序列获取模块，用于根据所述预设序列长度和预设起始点，从所述梳状滤波序列中获得第一正向序列，根据所述第一正向序列获得第一反褶序列；第一正反相位确定模块，用于根据所述第一正向序列获得第一正相位，根据所述第一反褶序列获得第一反相位；第一平均初相位确定模块，用于根据所述第一正相位和所述第一反相位获得第一平均初相位；新起始点确定模块，用于根据所述第一平均初相位和预设相位值，获得相位比较值，根据所述相位比较值、所述预设起始点和所述单位周期序列长度，获得新起始点；第二序列获取模块，用于根据所述预设序列长度和所述新起始点，从所述梳状滤波序列中获得第二正向序列，根据第二正向序列获得第二反褶序列；第二正反相位确定模块，用于根据所述第二正向序列获得第二正相位，根据所述第二反褶序列获得第二反相位；第二平均初相位确定模块，用于根据所述第二正相位和所述第二反相位获得第二平均初相位；余弦函数调制序列确定模块，用于将所述第二正向序列与所述第二反褶序列相加，得到和序列，根据所述和序列和所述第二平均初相位的余弦函数值，获得余弦函数调制序列；正弦函数调制序列确定模块，用于将所述第二正向序列与所述第二反褶序列相减，得到差序列，根据所述差序列和所述第二平均初相位的正弦函数值，获得正弦函数调制序列；零初相位调制序列获取模块，用于从所述余弦函数调制序列中心点输出，获得零初相位基准余弦函数调制序列，从所述正弦函数调制序列中心点输出，获得零初相位基准正弦函数调制序列；零初相位基准倍频序列确定模块，用于根据所述零初相位基准余弦函数调制序列和所述零初相位基准正弦函数调制序列，获得零初相位基准余弦函数倍频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法，其特征在于，包括步骤：根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和预设整数信号周期数，获得初步序列长度；根据所述初步序列长度对电力信号进行采样，获得所述电力信号的初步序列；对所述初步序列进行频率初测，得到所述电力信号的初步频率，根据所述初步频率得到参考频率；根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；将所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度相乘，获得预处理序列长度；根据所述预处理序列长度，从所述电力信号的初步序列中获取预处理序列；对所述预处理序列进行梳状滤波处理，获得梳状滤波序列，其中梳状滤波序列长度为所述预处理序列在进行梳状滤波处理后的剩余长度；确定所述梳状滤波序列长度与所述单位周期序列长度的比值整数，根据所述比值整数和所述单位周期序列长度获得预设序列长度，其中所述比值整数为奇数，所述预设序列长度为奇数；根据所述预设序列长度和预设起始点，从所述梳状滤波序列中获得第一正向序列，根据所述第一正向序列获得第一反褶序列；根据所述第一正向序列获得第一正相位，根据所述第一反褶序列获得第一反相位；根据所述第一正相位和所述第一反相位获得第一平均初相位；根据所述第一平均初相位和预设相位值，获得相位比较值，根据所述相位比较值、所述预设起始点和所述单位周期序列长度，获得新起始点；根据所述预设序列长度和所述新起始点，从所述梳状滤波序列中获得第二正向序列，根据第二正向序列获得第二反褶序列；根据所述第二正向序列获得第二正相位，根据所述第二反褶序列获得第二反相位；根据所述第二正相位和所述第二反相位获得第二平均初相位；将所述第二正向序列与所述第二反褶序列相加，得到和序列，根据所述和序列和所述第二平均初相位的余弦函数值，获得余弦函数调制序列；将所述第二正向序列与所述第二反褶序列相减，得到差序列，根据所述差序列和所述第二平均初相位的正弦函数值，获得正弦函数调制序列；从所述余弦函数调制序列中心点输出，获得零初相位基准余弦函数调制序列，从所述正弦函数调制序列中心点输出，获得零初相位基准正弦函数调制序列；根据所述零初相位基准余弦函数调制序列和所述零初相位基准正弦函数调制序列，获得零初相位基准余弦函数倍频序列和零初相位基准正弦函数倍频序列；将所述零初相位基准余弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散余弦函数相乘获得第一乘法序列，将所述零初相位基准正弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散正弦函数相乘获得第二乘法序列，将所述零初相位基准余弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散正弦函数相乘获得第三乘法序列，将所述零初相位基准正弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散余弦函数相乘获得第四乘法序列；将所述第一乘法序列与所述第二乘法序列相加，获得实频混频序列，将所述第三乘法序列与所述第四乘法序列相减，获得虚频混频序列；分别对所述实频混频序列和所述虚频混频序列进行数字滤波，获得实频滤波序列和虚频滤波序列；分别对所述实频滤波序列和所述虚频滤波序列进行积分，获得实频积分值和虚频积分值；根据所述实频积分值和虚频积分值，获得零初相位基准正交倍频序列的相位，根据所述相位获得电力信号的频率。...

【技术特征摘要】
1.一种基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法，其特征在于，包括步骤：根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和预设整数信号周期数，获得初步序列长度；根据所述初步序列长度对电力信号进行采样，获得所述电力信号的初步序列；对所述初步序列进行频率初测，得到所述电力信号的初步频率，根据所述初步频率得到参考频率；根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；将所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度相乘，获得预处理序列长度；根据所述预处理序列长度，从所述电力信号的初步序列中获取预处理序列；对所述预处理序列进行梳状滤波处理，获得梳状滤波序列，其中梳状滤波序列长度为所述预处理序列在进行梳状滤波处理后的剩余长度；确定所述梳状滤波序列长度与所述单位周期序列长度的比值整数，根据所述比值整数和所述单位周期序列长度获得预设序列长度，其中所述比值整数为奇数，所述预设序列长度为奇数；根据所述预设序列长度和预设起始点，从所述梳状滤波序列中获得第一正向序列，根据所述第一正向序列获得第一反褶序列；根据所述第一正向序列获得第一正相位，根据所述第一反褶序列获得第一反相位；根据所述第一正相位和所述第一反相位获得第一平均初相位；根据所述第一平均初相位和预设相位值，获得相位比较值，根据所述相位比较值、所述预设起始点和所述单位周期序列长度，获得新起始点；根据所述预设序列长度和所述新起始点，从所述梳状滤波序列中获得第二正向序列，根据第二正向序列获得第二反褶序列；根据所述第二正向序列获得第二正相位，根据所述第二反褶序列获得第二反相位；根据所述第二正相位和所述第二反相位获得第二平均初相位；将所述第二正向序列与所述第二反褶序列相加，得到和序列，根据所述和序列和所述第二平均初相位的余弦函数值，获得余弦函数调制序列；所述根据所述和序列和所述第二平均初相位的余弦函数值，获得余弦函数调制序列的步骤，包括：获取所述和序列和所述第二平均初相位的余弦函数值的第一比值；获取所述第一比值的二分之一，生成所述余弦函数调制序列；将所述第二正向序列与所述第二反褶序列相减，得到差序列，根据所述差序列和所述第二平均初相位的正弦函数值，获得正弦函数调制序列；所述根据所述差序列和所述第二平均初相位的正弦函数值，获得正弦函数调制序列的步骤，包括：获取所述差序列和所述第二平均初相位的正弦函数值的第二比值；获取所述第二比值的二分之一，生成所述正弦函数调制序列；从所述余弦函数调制序列中心点输出，获得零初相位基准余弦函数调制序列，从所述正弦函数调制序列中心点输出，获得零初相位基准正弦函数调制序列；根据所述零初相位基准余弦函数调制序列和所述零初相位基准正弦函数调制序列，获得零初相位基准余弦函数倍频序列和零初相位基准正弦函数倍频序列；将所述零初相位基准余弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散余弦函数相乘获得第一乘法序列，将所述零初相位基准正弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散正弦函数相乘获得第二乘法序列，将所述零初相位基准余弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散正弦函数相乘获得第三乘法序列，将所述零初相位基准正弦函数倍频序列与2倍参考频率的离散余弦函数相乘获得第四乘法序列；将所述第一乘法序列与所述第二乘法序列相加，获得实频混频序列，将所述第三乘法序列与所述第四乘法序列相减，获得虚频混频序列；分别对所述实频混频序列和所述虚频混频序列进行数字滤波，获得实频滤波序列和虚频滤波序列；分别对所述实频滤波序列和所述虚频滤波序列进行积分，获得实频积分值和虚频积分值；根据所述实频积分值和虚频积分值，获得零初相位基准正交倍频序列的相位，根据所述相位获得电力信号的频率。2.根据权利要求1所述的基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法，其特征在于，根据表达式获得零初相位基准正交倍频序列的相位PH，其中，RD为实频积分值，ID为虚频积分值。3.根据权利要求1所述的基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法，其特征在于，通过矩形窗算术平均值滤波算法分别对所述实频混频序列和所述虚频混频序列进行数字滤波。4.根据权利要求3所述的基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法，其特征在于，根据表达式获得电力信号的频率ωi，其中，PH为零初相位基准正交倍频序列的相位，T为采样间隔时间，M为积分长度，ND为矩形窗算术平均值滤波算法的滤波参数，ωs为参考频率。5.根据权利要求1至4任意一项所述的基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的方法，其特征在于，根据以下表达式获得第一乘法序列X1(n)、第二乘法序列X2(n)、第三乘法序列X3(n)和第四乘法序列X4(n)：X1(n)＝X02cos(n)cos(2ωsTn)X2(n)＝X02sin(n)sin(2ωsTn)X3(n)＝X02cos(n)sin(2ωsTn)X4(n)＝X02sin(n)cos(2ωsTn)其中，X02cos(n)为零初相位基准余弦函数倍频序列，X02sin(n)为零初相位基准正弦函数倍频序列，cos(2ωsTn)为2倍参考频率的离散余弦函数，sin(2ωsTn)为2倍参考频率的离散正弦函数，n为序列离散数，ωs为参考频率，T为采样间隔时间，N为预设序列长度。6.一种基于零初相位基准正交倍频序列的频率测量的系统，其特征在于，包括：初步序列长度确定模块，用于根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和预设整数信号周期数，获得初步序列长度；初步序列获取模块，用于根据所述初步序列长度对电力信号进行采样，获得所述电力信号的初步序列；参考频率确定模块，用于对所述初...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，陈世和，王越超，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44