一种电网频率高精度快速计算方法技术

本发明专利技术公开了一种电网频率高精度快速计算方法，该方法为：高速采集卡获取电网二次电压信号；电压信号进行高精度模数转换；对转换后的信号通过高采样率获取电压信号；对电压信号重采样处理；重采样后的信号进行频率计算；通过依次阈值和二次阈值对重采样周期进行校验获得一次阈值所在采样点的位置；重采样信号还原至原始信号并重新进行高精度频率计算；获取电网实际频率。本发明专利技术在不改变频率计算精度的情况下大大减少了计算量，节省了计算时间，保证了电网频率计算的准确性和实时性。同时，该方法引入的二次阈值消除了干扰信号的影响，避免因此引起的计算误差。避免因此引起的计算误差。避免因此引起的计算误差。

【技术实现步骤摘要】
一种电网频率高精度快速计算方法


[0001]本专利技术涉及电网频率计算
，具体涉及一种电网频率高精度快速计算方法。

技术介绍

[0002]随着供电可靠性的要求越来越高，对电网参数计算的实时性、准确性提出了新的要求。如要获得更高精度的参数，就必须提高数据的采样速率，如在中国专利申请(申请号为202010221855.2)公开了一种电网频率实时高精度测量新方法，该方法中其采样率达到100Ms/s，高速采样带来较高精度的同时，也给计算带来了巨大压力，很大程度上影响了电网参数的实时性，同时，由于电网参数要求实时完成计算，如果算力或内存不足，长时间运行必然导致计算机崩溃甚至死机，而且该方法中根据频率范围以及补偿计算不同频率下的面积代表值，求取最小面积代表值的方法确定电网频率。其能获取较高精度的频率，但由于其计算量大，未能实现快速计算的要求；中国专利申请(申请号为201310689682.7)公开了一种大动态高精度同步连续频率测量方法，该方法中针对的被测信号为脉冲信号，由于电网电压信号为正弦波信号，与电网电压信号有所不同，不能用于电网频率的计算。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种电网频率高精度快速计算方法，以解决现有技术中存在的技术问题，以实现当前电网频率在高速采样情况下的快速准确计算。
[0004]本专利技术采取的技术方案为：一种电网频率高精度快速计算方法，该方法为：高速采集卡获取电网二次电压信号；电压信号进行高精度模数转换；对转换后的信号通过高采样率获取电压信号；对电压信号重采样处理；重采样后的信号进行频率计算；通过依次阈值和二次阈值对重采样周期进行校验获得一次阈值所在采样点的位置；重采样信号还原至原始信号并重新进行高精度频率计算；获取电网实际频率。
[0005]一种电网频率高精度快速计算方法，该方法的具体步骤如下：
[0006]A)、通过电磁感应原理，将电网一次电压转化为二次电压信号，二次电压信号与一次电压信号频率相同，幅值大小与一次电压成比例关系；高速采集卡数据采集通道接入二次电压信号；
[0007]B)、二次电压信号通过高速数据采集卡的模数转换，将模拟量信号转化为数字信号；
[0008]C)、通过采集软件，将步骤2)中获得的数字信号后的数据读入数据处理设备中；
[0009]D)、对读取的数字信号按照设定的重采样系数进行重采样处理(软件实现)重采样系数为k，降低数据量；
[0010]E)、对重采样信号进行一次阈值判断和二次阈值判断，确定一次阈值所在采样点的位置；
[0011]F)、将重采样信号中的阈值所在采样点位置在原始信号中标记出来；
[0012]G)、在原始信号中的标记点[
‑
k,k]范围内重新查找一次阈值并在原始信号中确认一次阈值对应的原始信号的采样点位置；
[0013]H)、通过一次阈值对应的采样点位置确认电压频率及周期。
[0014]步骤C)中的对原始数据进行重采样，重采样序列为V
r
，其计算过程为：
[0015]V
r
＝{v0,v
1k
,v
2k
,
…
,v
mk
}
[0016]式中，v
mk
为V
r
最后一个元素，其中mk<＝x。
[0017]步骤B)中二次电压信号的转换为数字信号后的信号序列V
o
，其表示为：
[0018]V
o
＝{v0,v1,v2,
…
,v
n
…
,v
x
}
[0019]式中，v
x
为V
o
中最后一个元素。
[0020]步骤E中对重采样信号进行一次阈值判断，其过程如下：
[0021]v
ik
≤U0[0022]v
(i+1)k
≤U0[0023]其中，i从0到m
‑
1，如果上式均成立，第一个成立的i记为i0，第二个成立的记为i1，以此类推，得到序列I：
[0024]I＝{i0,i1,i2,
…
,i
z
}
[0025]i
z
为序列I的最后一个元素；
[0026]式中，U0为一次阈值，在电网频率计算中U0＝0；i为序列V
r
阈值对应的采样点位置。
[0027]对步骤E中对重采样信号进行二次阈值判断，其过程如下：
[0028][0029]v
r
≥U1[0030]式中，v
r
为序列V
r
中采样点i
j
与i
j+1
中V
r
的最大值,U1为第二阈值，U1＝(0.3～0.9)U
f
，其中，U
f
为原始信号V
r
的幅值；
[0031]j从0到z
‑
1，如果上式均成立，第一个成立的j记为j0，第二个成立的记为j1，以此类推，得到序列J：
[0032]J＝{j0,j1,j2,
…
,j
y
}
[0033]其中y≤z；序列J为重采样信号V
r
一次阈值所在采样点位置。
[0034]对步骤F)将重采样信号中的阈值所在采样点在原始信号中位置标识出来，其过程如下：
[0035]H＝{j0k,j1k,j2k,
…
,j
y
k}。
[0036]对步骤F)在原始信号中的标记点[
‑
k,k]范围内重新查找一次阈值并在原始信号中确认一次阈值对应的原始信号的采样点位置，其过程如下:
[0037][0038][0039]g∈[
‑
k,k
‑
1][0040]其中，g从
‑
k到k
‑
1,h从0到y，如果上式均成立，第一个成立的采样点位(j0k)+g0，第二个成立的采样点位(j1k)+g1，以此类推,并将该序列记为：
[0041]E＝{j0k+g0,j1k+g1,
…
,j
y
k+g
y
,}＝{e1,e2,
…
,e
y
}
[0042]序列E为原始信号V
o
中确认一次阈值对应的原始信号的采样点位置。
[0043]对步骤H通过一次阈值对应的采样点位置确认电网电压周期及频率，其频率周期序列T
o
及序列F
o
分别为：
[0044]T
o
＝{(e1‑
e0)*Δt,(e2‑
e1)*Δt,
…
,(e
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网频率高精度快速计算方法，其特征在于：该方法为：高速采集卡获取电网二次电压信号；电压信号进行高精度模数转换；对转换后的信号通过高采样率获取电压信号；对电压信号重采样处理；重采样后的信号进行频率计算；通过依次阈值和二次阈值对重采样周期进行校验获得一次阈值所在采样点的位置；重采样信号还原至原始信号并重新进行高精度频率计算；获取电网实际频率。2.根据权利要求1所述的一种电网频率高精度快速计算方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：A)、通过电磁感应原理，将电网一次电压转化为二次电压信号，二次电压信号与一次电压信号频率相同，幅值大小与一次电压成比例关系；高速采集卡数据采集通道接入二次电压信号；B)、二次电压信号通过高速数据采集卡的模数转换，将模拟量信号转化为数字信号；C)、通过采集软件，将步骤2)中获得的数字信号后的数据读入数据处理设备中；D)、对读取的数字信号按照设定的重采样系数进行重采样处理重采样系数为k；E)、对重采样信号进行一次阈值判断和二次阈值判断，确定一次阈值所在采样点的位置；F)、将重采样信号中的阈值所在采样点位置在原始信号中标记出来；G)、在原始信号中的标记点[
‑
k,k]范围内重新查找一次阈值并在原始信号中确认一次阈值对应的原始信号的采样点位置；H)、通过一次阈值对应的采样点位置确认电压频率及周期。3.根据权利要求2所述的一种电网频率高精度快速计算方法，其特征在于：步骤B)中二次电压信号的转换为数字信号后的信号序列V
o
，其表示为：V
o
＝{v0,v1,v2,
…
,v
n
…
,v
x
}式中，v
x
为V
o
中最后一个元素。4.根据权利要求3所述的一种电网频率高精度快速计算方法，其特征在于：步骤C)中的对原始数据进行重采样，重采样序列为V
r
，其计算过程为：V
r
＝{v0,v
1k
,v
2k
,
…
,v
mk
}式中，v
mk
为V
r
最后一个元素，其中mk≤x。5.根据权利要求4中所述的一种电网频率高精度快速计算方法，其特征在于：步骤E)中对重采样信号进行一次阈值判断，其过程如下：v
ik
≤U0v
(i+1)k
≤U0其中，i从0到m
‑
1，如果上式均成立，第一个成立的i记为i0，第二个成立的记为i1，以此类推，得到序列I：I＝{i0,i1,i2,
…
,i
z
}i
z
为序列I的最后一个元素；式中，U0为一次阈值，在电网频率计算中U0＝0；i为序列V
r
阈值对应的采样点位置。6.根据权利要求5所述的一种电网频率高精度快速计算方法，其特征在于：对步骤E中对重采样信号进行二次阈值判断，其过程如下：
v
r

【专利技术属性】
技术研发人员：张世海，马新惠，邓彤天，李志凌，文贤馗，陈尚年，肖力木，钟晶亮，王锁斌，徐章福，李翔，李枝林，王涵，付双磊，罗斌，熊波，向磊，
申请(专利权)人：贵州创星电力科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：