一种宽范围高精度电力系统频率快速测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种宽范围高精度电力系统频率快速测量方法，通过对采样序列进行过零点检测，找出采样序列中处于或相邻于过零点的采样点，根据采样频率计算后得到初始频率数值，该频率数值是有误差的，所以还需要进一步计算精确的频率数值。根据初始频率计算出一周波采样点数，采用2次傅里叶算法计算出不同间隔序列的相位角，利用相位角差值计算出精确的频率数值，确保了频率测量的精确性，由于不需要反复进行傅氏算法迭代，提高了频率测量的速度；2次傅里叶算法计算的采样序列最小只需拉开1个采样点的距离，降低了宽频测量范围内采样序列长度要求。长度要求。长度要求。

【技术实现步骤摘要】
一种宽范围高精度电力系统频率快速测量方法


[0001]本专利技术属于电力测量
，具体涉及一种宽范围高精度电力系统频率快速测量方法。

技术介绍

[0002]电力系统频率是交流采样的重要参数，交流采样无论采用真有效值算法还是傅里叶算法，都使用到系统频率这一重要参数，频率测量的精确性和快速性，直接影响交流采样的精确性和快速性，否则会产生误差和延时，可引起交流采样测量误差。引起交流采样测量误差。因此，精确而又快速地测量电力系统频率，对电力系统信号采样分析尤为重要。
[0003]目前对电力系统频率测量的方法主要分为硬件测频和软件测频两大类，传统的硬件测频采用多周期计数法，原理实现简单，但频率分辨率低，抗干扰性差；基于傅里叶的软件测频方法精度较高，由于有效滤除了谐波干扰，提高了可靠性。
[0004]上述现有技术中，硬件测频方法软件设计、计算非常简单，但是电路需要使用更多的电子元器件，因此造成了采样硬件测频方案的装置设备体积大、电路可靠性下降、成本高等诸多问题，该方法已逐渐淘汰。基于傅里叶变换的精确频率测量算法，虽然该算法原理简单，不存在理论误差，但需要相邻的2个周期交流采样数据，由于没有初始频率，还需要反复迭代多次才能得出计算结果，降低了测量速度，且随着待测频率的降低实时性变差，无法满足宽范围频率测量实时性要求。

技术实现思路

[0005]解决的技术问题：本专利技术结合交流信号采样序列的特点，提出了一种宽范围高精度电力系统频率快速测量方法，通过对采样序列进行过零点检测，找出采样序列中处于或相邻于过零点的采样点，根据采样频率计算后得到初始频率数值，该频率数值是有误差的，所以还需要进一步计算精确的频率数值。根据初始频率计算出一周波采样点数，采用2次傅里叶算法计算出不同间隔序列的相位角，利用相位角差值计算出精确的频率数值，确保了频率测量的精确性，由于不需要反复进行傅氏算法迭代，提高了频率测量的速度；2次傅里叶算法计算的采样序列最小只需拉开1个采样点的距离，降低了宽频测量范围内采样序列长度要求。
[0006]技术方案：
[0007]一种宽范围高精度电力系统频率快速测量方法，所述快速测量方法包括以下步骤：
[0008]S1，对待测交流信号以指定的采样频率f
s
进行实时采样，得到目标信号采样序列*X
k
+；
[0009]S2，对目标信号采样序列{X
k
}中的采样点进行过零比较，依次找出1周波内处于或相邻于过零点的采样点{x
0+
，x0‑
，x
1+
，x1‑
，x
2+
，x2‑
}∈X
k
，并根据采样频率f
s
估计得到初始频率数值f
t
，N为1周波内的采样点数，N＝N.1+N.2+N.3，N.1是采样点x0‑
和x
2+
之间的采样
点数，N.2是左端过零时刻所占采样间隔的采样点数，N.3是右端过零时刻所占采样间隔的采样点数；
[0010]S3，根据初始频率数值f
t
计算重新得到周期内采样序列{Y
m
}，其中{Y
m
∈X
k
}，对{Y
m
}进行傅里叶变换得到初相角以采样序列{Y
m
}第一个点为基准，拉开1个点的采样距离得到采样序列{Y
n
}，其中{Y
n
∈X
k
}，对{Y
n
}进行傅里叶变换得到初相角
[0011]S4，根据2次傅里叶变换相位差计算得到最终精确频率f：
[0012]进一步地，步骤S2中，采用下述公式对目标信号采样序列{X
k
}中的采样点进行过零比较，依次找出1周波内处于或相邻于过零点的采样点：
[0013]x
i
*x
i+1
≤0
[0014]对采样序列{X
k
}进行逐点比较，当两个相邻的采样点x
i
和x
i+1
的乘积小于等于零时，此时采样点处于或相邻于过零点。
[0015]进一步地，步骤S2中，根据采样频率f
s
估计得到初始频率数值f
t
的过程包括以下步骤：
[0016]S21，计算采样点x0‑
和x
2+
之间间隔的采样点数N.1；
[0017]S22，根据采样点x
0+
和x0‑
的采样值，近似计算左端过零时刻所占采样间隔的比例，计算公式如下：
[0018][0019]S23，根据采样点x
2+
和x2‑
的采样值，近似计算右端过零时刻所占采样间隔的比例，计算公式如下：
[0020][0021]S24，根据采样点N.1，N.2，N.3，计算1周波的内采样点数N，计算公式如下：
[0022]N＝N.1+N.2+N.3：
[0023]S25，根据采样点数估计初始频率数值，计算公式如下：
[0024][0025]进一步地，步骤S3中，对{Y
m
}进行傅里叶变换得到初相角的过程包括以下步骤：
[0026]从采样序列{X
k
}取出编号0至N.1
‑
1的采样点值，构成新序列{Y
m
}；
[0027]对{Y
m
}进行傅里叶变换得到初相角计算公式如下：
[0028][0029][0030][0031]其中，y
i
∈{Y
m
}。
[0032]进一步地，步骤S3中，对{Y
n
}进行傅里叶变换得到初相角的过程包括以下步骤：
[0033]以序列{Y
m
}第一个点为基准，拉开1个采样点的距离，从采样序列{X
k
}取出编号1至N.1的采样点值，构成新序列{Y
n
}；
[0034]对{Y
n
}进行傅里叶变换得到初相角计算公式如下：
[0035][0036][0037][0038]其中，y
i
∈{Y
n
}。
[0039]有益效果：
[0040]第一，本专利技术的宽范围高精度电力系统频率快速测量方法，基于采样序列通过过零比较法估计频率，采用线性近似的方法估计周期采样点数，根据采样频率和周期采样点数估计频率，原理实现简单，为精确测频提供了初始频率。
[0041]第二，本专利技术的宽范围高精度电力系统频率快速测量方法，通过初始频率运用2次傅里叶算法计算出不同间隔序列的相位角，利用相位角差值计算出精确的频率数值，确保了频率测量的精确性，由于不需要反复傅氏算法迭代，提高了频率测量的速度。
[0042]第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽范围高精度电力系统频率快速测量方法，其特征在于，所述快速测量方法包括以下步骤：S1，对待测交流信号以指定的采样频率f
s
进行实时采样，得到目标信号采样序列{X
k
}；S2，对目标信号采样序列{X
k
}中的采样点进行过零比较，依次找出1周波内处于或相邻于过零点的采样点{x
0+
,x0‑
,x
1+
,x1‑
,x
2+
,x2‑
}∈X
k
，并根据采样频率f
s
估计得到初始频率数值f
t
，N为1周波内的采样点数，N＝N.1+N.2+N.3，N.1是采样点x0‑
和x
2+
之间的采样点数，N.2是左端过零时刻所占采样间隔的采样点数，N.3是右端过零时刻所占采样间隔的采样点数；S3，根据初始频率数值f
t
计算重新得到周期内采样序列{Y
m
}，其中{Y
m
∈X
k
}，对{Y
m
}进行傅里叶变换得到初相角以采样序列{Y
m
}第一个点为基准，拉开1个点的采样距离得到采样序列{Y
n
}，其中{Y
n
∈X
k
}，对{Y
n
}进行傅里叶变换得到初相角S4，根据2次傅里叶变换相位差计算得到最终精确频率f：2.根据权利要求1所述的宽范围高精度电力系统频率快速测量方法，其特征在于，步骤S2中，采用下述公式对目标信号采样序列{X
k
}中的采样点进行过零比较，依次找出1周波内处于或相邻于过零点的采样点：x
i
*x
i+1
≤0对采样序列{X
k
}进行逐点比较，当两个相邻的采样点x
i
和x
i...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一海，孙泽辉，
申请(专利权)人：南京信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：