電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法及裝置，包括步驟：測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，得到基準(zhǔn)頻率；對(duì)輸入信號(hào)分別進(jìn)行比例運(yùn)算和積分運(yùn)算，得到比例運(yùn)算輸出信號(hào)和積分運(yùn)算輸出信號(hào)；對(duì)比例運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第一幅值檢波信號(hào)，對(duì)積分運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第二幅值檢波信號(hào)；確定第一幅值檢波信號(hào)和第二幅值檢波信號(hào)的比值，根據(jù)確定的比值與基準(zhǔn)頻率的乘積，得到輸入信號(hào)的頻率測(cè)量值。本發(fā)明在低頻頻率測(cè)量上具有較高的頻率測(cè)量精度和良好的抗噪聲干擾性，在電力科學(xué)研究、電力系統(tǒng)頻率的測(cè)量、電力儀器的校準(zhǔn)和研制上具有重要的用途和參考價(jià)值。
【專利說(shuō)明】電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及頻率測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代電力工程實(shí)踐中，形式各樣的策略與算法不斷產(chǎn)生。具體到電力系統(tǒng)頻率測(cè) 量方面，產(chǎn)生了形式各異的頻率測(cè)量算法，如零交法、基于濾波的算法、基于小波變換算法、 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法等?，F(xiàn)代電力科學(xué)研究、高精度電力儀器的發(fā)展、大量新技術(shù)的應(yīng)用， 對(duì)頻率、特別是低頻率測(cè)量精度提出了越來(lái)越高的要求。
[0003] 電網(wǎng)運(yùn)行額定工頻為50Hz (赫茲），屬于較低的頻率。從控制的角度看，lOmHz (毫 赫茲）的頻率測(cè)量精度也許是足夠的。但在一些新技術(shù)的應(yīng)用上，需要有高精度的頻率參 考，則lOmHz的頻率測(cè)量精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。并且很多高精度的頻率測(cè)量技術(shù)是針對(duì)高頻信號(hào) 的，并不適合較低頻率的測(cè)量。
[0004] 測(cè)量低頻信號(hào)頻率的通常方法是一種零交法（zero-crossing algorithm)。該方 法通過(guò)檢測(cè)信號(hào)波形的過(guò)零點(diǎn)，利用1個(gè)或數(shù)個(gè)周期過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間間隔來(lái)推算出此段波形 的頻率。然而，研究結(jié)果表明，在有噪聲干擾情況下，該方法測(cè)量出的頻率值不是很精確。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種測(cè)量精度高且抗噪聲干擾強(qiáng)的電力系統(tǒng) 頻率測(cè)量方法及裝置。
[0006] 一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，包括步驟：
[0007] 測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，得到基準(zhǔn)頻率；
[0008] 對(duì)輸入信號(hào)分別進(jìn)行比例運(yùn)算和積分運(yùn)算，得到比例運(yùn)算輸出信號(hào)和積分運(yùn)算輸 出信號(hào)；
[0009] 對(duì)所述比例運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第一幅值檢波信號(hào)，對(duì)所述積分運(yùn) 算輸出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第二幅值檢波信號(hào)；
[0010] 確定所述第一幅值檢波信號(hào)和所述第二幅值檢波信號(hào)的比值，根據(jù)確定的比值與 所述基準(zhǔn)頻率的乘積，得到輸入信號(hào)的頻率測(cè)量值。
[0011] 一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量裝置，包括：
[0012] 頻率測(cè)量模塊，用于測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，得到基準(zhǔn)頻率；
[0013] 比例運(yùn)算模塊，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行比例運(yùn)算，得到比例運(yùn)算輸出信號(hào)；
[0014] 積分運(yùn)算模塊，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，得到積分運(yùn)算輸出信號(hào)；
[0015] 幅值檢波模塊，用于對(duì)所述比例運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第一幅值檢波 信號(hào)，對(duì)所述積分運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第二幅值檢波信號(hào)；
[0016] 頻率測(cè)量值生成模塊，用于確定所述第一幅值檢波信號(hào)和所述第二幅值檢波信號(hào) 的比值，根據(jù)確定的比值與所述基準(zhǔn)頻率的乘積，得到輸入信號(hào)的頻率測(cè)量值。
[0017] 本發(fā)明電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法及裝置，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行比例運(yùn)算和幅值檢波，對(duì) 輸入信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算和幅值檢波，然后將兩幅值檢波后的結(jié)果相除，相除的結(jié)果與基準(zhǔn) 頻率的乘積即為輸入信號(hào)的頻率測(cè)量值。本發(fā)明在低頻頻率測(cè)量上具有較高的頻率測(cè)量精 度和良好的抗噪聲干擾性，數(shù)學(xué)計(jì)算、仿真試驗(yàn)和物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明了本發(fā)明的正確性 和有效性，在電力科學(xué)研究、電力系統(tǒng)頻率的測(cè)量、電力儀器的校準(zhǔn)和研制上具有重要的用 途和參考價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本發(fā)明方法實(shí)施例的流程示意圖；
[0019] 圖2為布萊克曼窗特性的示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明頻率相對(duì)誤差仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明頻率相對(duì)誤差物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖；
[0022] 圖5為本發(fā)明裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖6為本發(fā)明幅值檢波模塊實(shí)施例一的示意圖；
[0024] 圖7為本發(fā)明幅值檢波模塊實(shí)施例二的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)描述。
[0026] 如圖1所示，一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，包括步驟：
[0027] S110、測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，得到基準(zhǔn)頻率；
[0028] S120、對(duì)輸入信號(hào)分別進(jìn)行比例運(yùn)算和積分運(yùn)算，得到比例運(yùn)算輸出信號(hào)和積分 運(yùn)算輸出信號(hào)；
[0029] S130、對(duì)所述比例運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第一幅值檢波信號(hào)，對(duì)所述積 分運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第二幅值檢波信號(hào)；
[0030] S140、確定所述第一幅值檢波信號(hào)和所述第二幅值檢波信號(hào)的比值，根據(jù)確定的 比值與所述基準(zhǔn)頻率的乘積，得到輸入信號(hào)的頻率測(cè)量值。
[0031] 步驟S110中輸入信號(hào)頻率的測(cè)量相對(duì)誤差要求不嚴(yán)格，相對(duì)誤差在ΚΓ3量級(jí)是可 以接受的?？梢圆捎昧憬环ǖ阮l率測(cè)量方法測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，以給定基準(zhǔn)頻率。步驟 S120中比例運(yùn)算的比例系數(shù)可以為所述基準(zhǔn)頻率的倒數(shù)。
[0032] 假設(shè)輸入信號(hào)為Yi(t)，t為時(shí)間，則比例運(yùn)算輸出信號(hào)為：
[0033]

【權(quán)利要求】
1. 一種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，其特征在于，包括步驟： 測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，得到基準(zhǔn)頻率； 對(duì)輸入信號(hào)分別進(jìn)行比例運(yùn)算和積分運(yùn)算，得到比例運(yùn)算輸出信號(hào)和積分運(yùn)算輸出信 號(hào)； 對(duì)所述比例運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第一幅值檢波信號(hào)，對(duì)所述積分運(yùn)算輸 出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第二幅值檢波信號(hào)； 確定所述第一幅值檢波信號(hào)和所述第二幅值檢波信號(hào)的比值，根據(jù)確定的比值與所述 基準(zhǔn)頻率的乘積，得到輸入信號(hào)的頻率測(cè)量值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，其特征在于，對(duì)所述比例運(yùn)算輸出 信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第一幅值檢波信號(hào)的步驟包括： 對(duì)所述比例運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行加窗處理，得到第一加窗信號(hào)； 將所述第一加窗信號(hào)分解為在所述基準(zhǔn)頻率的第一余弦分量和第一正弦分量，分別對(duì) 第一余弦分量和第一正弦分量進(jìn)行積分，得到第一余弦分量值和第一正弦分量值； 根據(jù)所述第一余弦分量值和所述第一正弦分量值得到第一幅值檢波信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，其特征在于，對(duì)所述積分運(yùn)算輸出 信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第二幅值檢波信號(hào)的步驟包括： 對(duì)所述積分運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行加窗處理，得到第二加窗信號(hào)； 將所述第二加窗信號(hào)分解為在所述基準(zhǔn)頻率的第二余弦分量和第二正弦分量，分別對(duì) 第二余弦分量和第二正弦分量進(jìn)行積分，得到第二余弦分量值和第二正弦分量值； 根據(jù)所述第二余弦分量值和所述第二正弦分量值得到第二幅值檢波信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，其特征在于，所述比例運(yùn)算的比例 系數(shù)為所述基準(zhǔn)頻率的倒數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量方法，其特征在于，采用零交 法測(cè)量所述輸入信號(hào)的頻率。
6. -種電力系統(tǒng)頻率測(cè)量裝置，其特征在于，包括： 頻率測(cè)量模塊，用于測(cè)量輸入信號(hào)的頻率，得到基準(zhǔn)頻率； 比例運(yùn)算模塊，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行比例運(yùn)算，得到比例運(yùn)算輸出信號(hào)； 積分運(yùn)算模塊，用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行積分運(yùn)算，得到積分運(yùn)算輸出信號(hào)； 幅值檢波模塊，用于對(duì)所述比例運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第一幅值檢波信號(hào)， 對(duì)所述積分運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行幅值檢波，得到第二幅值檢波信號(hào)； 頻率測(cè)量值生成模塊，用于確定所述第一幅值檢波信號(hào)和所述第二幅值檢波信號(hào)的比 值，根據(jù)確定的比值與所述基準(zhǔn)頻率的乘積，得到輸入信號(hào)的頻率測(cè)量值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量裝置，其特征在于，所述幅值檢波模塊包 括： 第一加窗處理單元，用于對(duì)所述比例運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行加窗處理，得到第一加窗信 號(hào)； 第一復(fù)數(shù)積分單元，用于將所述第一加窗信號(hào)分解為在所述基準(zhǔn)頻率的第一余弦分量 和第一正弦分量，分別對(duì)第一余弦分量和第一正弦分量進(jìn)行積分，得到第一余弦分量值和 第一正弦分量值； 第一幅值檢波信號(hào)確定單元，用于根據(jù)所述第一余弦分量值和所述第一正弦分量值得 到第一幅值檢波信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量裝置，其特征在于，所述幅值檢波模塊還 包括： 第二加窗處理單元，用于對(duì)所述積分運(yùn)算輸出信號(hào)進(jìn)行加窗處理，得到第二加窗信 號(hào)； 第二復(fù)數(shù)積分單元，用于將所述第二加窗信號(hào)分解為在所述基準(zhǔn)頻率的第二余弦分量 和第二正弦分量，分別對(duì)第二余弦分量和第二正弦分量進(jìn)行積分，得到第二余弦分量值和 第二正弦分量值； 第二幅值檢波信號(hào)確定單元，用于根據(jù)所述第二余弦分量值和所述第二正弦分量值得 到第二幅值檢波信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量裝置，其特征在于，所述比例運(yùn)算的比例 系數(shù)為所述基準(zhǔn)頻率的倒數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6至9任意一項(xiàng)所述的電力系統(tǒng)頻率測(cè)量裝置，其特征在于，所述頻 率測(cè)量模塊采用零交法測(cè)量所述輸入信號(hào)的頻率。
【文檔編號(hào)】G01R23/02GK104215833SQ201410440911
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】李軍, 旁志強(qiáng), 萬(wàn)文軍 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院