電力信號的基波頻率測量方法和系統的制作方法
【專利說明】電力信號的基波頻率測量方法和系統 【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力技術領域，特別是涉及電力信號的基波頻率測量方法和系統。 【【背景技術】】
[0002] 電力系統的頻率測量、諧波測量、功率測量等在本質上均為正弦參數的測量。傅里 葉變換等是實現正弦參數測量的基本方法，在電力系統有廣泛的應用。但隨著正弦測量技 術的發展，傅里葉變換存在的問題也越顯突出，難以進一步滿足正弦參數高精度計算的要 求。
[0003] 電力系統功率計算首先是電壓電流幅值和相位的計算，而電壓電流幅值和相位的 計算又首先是頻率的計算，可認為頻率測量是正弦參數計算的基礎。在電力系統頻率測量 方面，有形式各樣的頻率測量或計算方法，如零交法、基于濾波的算法、基于小波變換算法、 基于神經網絡的算法、基于DFT變換的頻率算法、基于相位差的頻率算法等。
[0004] 但是，電網運行額定工頻為50Hz，屬于較低的頻率，以上所述的頻率測量方法對低 頻信號的頻率測量精度不高，且抗噪聲干擾性差。 【
【發明內容】
】
[0005] 基于此，有必要針對以上所述的頻率測量方法對低頻信號的頻率測量精度不高， 且抗噪聲干擾性差的問題，提供一種電力信號的基波頻率測量方法和系統。
[0006] 一種電力信號的基波頻率測量方法，包括以下步驟：
[0007] 根據預設時間長度和預設采樣頻率，對電力信號進行采樣獲得采樣數據序列；
[0008] 對所述采樣數據序列的基波頻率進行初測，獲得初步基波頻率，并以初步基波頻 率為參考頻率；
[0009] 將所述參考頻率的余弦函數與所述采樣數據序列相乘，生成實數向量序列；
[0010] 對所述實數向量序列進行數字濾波，獲得實數向量濾波序列；
[0011] 將所述參考頻率的正弦函數與所述采樣數據序列相乘，生成虛數向量序列；
[0012] 對所述虛數向量序列進行數字濾波，生成虛數向量濾波序列；
[0013] 分別將所述實數向量濾波序列和所述虛數向量濾波序列等分為兩段序列，生成實 數向量濾波前段序列、實數向量濾波后段序列、虛數向量濾波前段序列和虛數向量濾波后 段序列；
[0014] 對所述實數向量濾波前段序列和所述虛數向量濾波前段序列分別進行積分運算， 生成前段序列實數積分值和前段序列虛數積分值；
[0015] 根據預設的相位轉換規則，將所述前段序列實數積分值與所述前段序列虛數積分 值轉換為第一相位；
[0016] 對所述實數向量濾波后段序列和所述虛數向量濾波后段序列分別進行積分運算， 生成后段序列實數積分值和后段序列虛數積分值；
[0017] 根據所述預設的相位轉換規則，將所述后段序列實數積分值和所述后段序列虛數 積分值轉換為第二相位；
[0018]將所述第二相位減去所述第一相位，生成相位差；
[0019] 根據預設的頻率轉換規則，將所述相位差和所述參考頻率轉換為所述電力信號的 基波頻率。
[0020] 一種電力信號的基波頻率測量系統，包括：
[0021] 采樣模塊，用于根據預設時間長度和預設采樣頻率，對電力信號進行采樣獲得采 樣數據序列；
[0022] 初測模塊，用于對所述采樣數據序列的基波頻率進行初測，獲得初步基波頻率，并 以初步基波頻率為參考頻率；
[0023] 實數向量序列模塊，用于將所述參考頻率的余弦函數與所述采樣數據序列相乘， 生成實數向量序列；
[0024] 實數向量濾波模塊，用于對所述實數向量序列進行數字濾波，獲得實數向量濾波 序列；
[0025]虛數向量序列模塊，用于將所述參考頻率的正弦函數與所述采樣數據序列相乘， 生成虛數向量序列；
[0026]虛數向量濾波模塊，用于對所述虛數向量序列進行數字濾波，生成虛數向量濾波 序列；
[0027]序列等分模塊，用于分別將所述實數向量濾波序列和所述虛數向量濾波序列等分 為兩段序列，生成實數向量濾波前段序列、實數向量濾波后段序列、虛數向量濾波前段序列 和虛數向量濾波后段序列；
[0028] 前段序列積分模塊，用于對所述實數向量濾波前段序列和所述虛數向量濾波前段 序列分別進行積分運算，生成前段序列實數積分值和前段序列虛數積分值；
[0029]第一相位模塊，用于根據預設的相位轉換規則，將所述前段序列實數積分值與所 述前段序列虛數積分值轉換為第一相位；
[0030] 后段序列積分模塊，用于對所述實數向量濾波后段序列和所述虛數向量濾波后段 序列分別進行積分運算，生成后段序列實數積分值和后段序列虛數積分值；
[0031] 第二相位模塊，用于根據所述預設的相位轉換規則，將所述后段序列實數積分值 和所述后段序列虛數積分值轉換為第二相位；
[0032]相位差模塊，用于將所述第二相位減去所述第一相位，生成相位差；
[0033]基波頻率模塊，用于根據預設的頻率轉換規則，將所述相位差和所述參考頻率轉 換為所述電力信號的基波頻率。
[0034] 上述電力信號的基波頻率測量方法和系統，通過對虛數向量序列和實數向量序列 數字濾波，生成虛數向量濾波序列和實數向量濾波序列，數字濾波可抑制虛數向量序列和 實數向量序列中的混頻干擾成分，得到高精度的虛數向量濾波序列和實數向量濾波序列， 分別將所述實數向量濾波序列和所述虛數向量濾波序列等分為兩段序列，生成實數向量濾 波前段序列、實數向量濾波后段序列、虛數向量濾波前段序列和虛數向量濾波后段序列；依 次對濾波前段序列和虛數向量濾波前段序列、以及實數向量濾波后段序列和虛數向量濾波 后段序列進行積分、求相位、相位差；將所述相位差和所述參考頻率轉換為所述電力信號的 基波頻率。將所述實數向量濾波序列和所述虛數向量濾波序列等分為兩段序列，目的是根 據兩端序列的相位差生成尚精度的基波頻率。 【【附圖說明】】
[0035] 圖1是本發明電力信號的基波頻率測量方法的流程示意圖；
[0036] 圖2是本發明電力信號的基波頻率測量系統的結構示意圖；
[0037]圖3是本發明電力信號的基波頻率測量方法中基波頻率相對誤差隨基波頻率變 化示意圖。 【【具體實施方式】】
[0038] 為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進 一步地詳細描述。
[0039] 本發明中的步驟雖然用標號進行了排列，但并不用于限定步驟的先后次序，除非 明確說明了步驟的次序或者某步驟的執行需要其他步驟作為基礎，否則步驟的相對次序是 可以調整的。
[0040] 請參閱圖1，圖1是本發明電力信號的基波頻率測量方法的流程示意圖。
[0041] 本實施方式的所述電力信號的基波頻率測量方法，可包括以下步驟：
[0042] 步驟S101，根據預設時間長度和預設采樣頻率，對電力信號進行采樣獲得采樣數 據序列。
[0043] 步驟S102,對所述采樣數據序列的基波頻率進行初測，獲得初步基波頻率，并以初 步基波頻率為參考頻率。
[0044] 步驟S103,將所述參考頻率的余弦函數與所述采樣數據序列相乘，生成實數向量 序列。
[0045] 步驟S104,對所述實數向量序列進行數字濾波，獲得實數向量濾波序列。
[0046] 步驟S105,將所述參考頻率的正弦函數與所述采樣數據序列相乘，生成虛數向量 序列。
[0047] 步驟S106,對所述虛數向量序列進行數字濾波，生成虛數向量濾波序列。
[0048] 步驟S107,分別將所述實數向量濾波序列和所述虛數向量濾波序列等分為兩段序 列，生成實數向量濾波前段序列、實數向量濾波后段序列、虛數向量濾波前段序列和虛數向 量濾波后段序列。
[0049] 步驟S108,對所述實數向量濾波前段序列和所述虛數向量濾波前段序列分別進行 積分運算，生成前段序列實數積分值和前段序列虛數積分值。
[0050] 步驟S109,根據預設的相位轉換規則，將所述前段序列實數積分值與所述前段序 列虛數積分值轉換為第一相位。
[0051] 步驟S110,對所述實數向量濾波后段序列和所述虛數向量濾波后段序列分別進行 積分運算，生成后段序列實數積分值和后段序列虛數積分值。
[0052] 步驟S111，根據所述預設的相位轉換規則，將所述后段序列實數積分值和所述后 段序列虛數積分值轉換為第二相位。
[0053] 步驟S112,將所述第二相位減去所述第一相位，生成相位差。
[0054] 步驟S113,根據預設的頻率轉換規則，將所述相位差和所述參考頻率轉換為所述 電力信號的基波頻