一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法，包括：（1）對(duì)電力系統(tǒng)三相信號(hào)的同步采樣；（2）對(duì)周期信號(hào)每一個(gè)周期內(nèi)的正向過(guò)零點(diǎn)和負(fù)向過(guò)零點(diǎn)均進(jìn)行頻率測(cè)量；（3）將三相信號(hào)所測(cè)頻率值均作為系統(tǒng)頻率值；（4）將線電量也納入頻率測(cè)量范圍，且所測(cè)頻率值也作為系統(tǒng)頻率值；（5）通過(guò)使用正負(fù)過(guò)零點(diǎn)、三相信號(hào)、三相線電量信號(hào)，使測(cè)頻密度較傳統(tǒng)過(guò)零點(diǎn)算法增加12倍，即每周波測(cè)頻12次。本發(fā)明的頻率測(cè)量方法測(cè)量簡(jiǎn)單、運(yùn)算量小、跟蹤頻率速度快、實(shí)時(shí)性好、精度足夠高，適用于智能電網(wǎng)對(duì)頻率測(cè)量的要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)中的頻率測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速實(shí)時(shí)測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頻率是最基本的電學(xué)量之一，電力系統(tǒng)中的電壓、電流相量測(cè)量以及電能質(zhì)量分析等都依賴(lài)于對(duì)基波頻率的精確測(cè)量。由于電力系統(tǒng)實(shí)際的頻率是波動(dòng)的，因此必須對(duì)波動(dòng)的頻率進(jìn)行跟蹤(即實(shí)時(shí)測(cè)量，或準(zhǔn)同步測(cè)量)才能進(jìn)行精確的電壓、電流相量測(cè)量和電能質(zhì)量分析。
[0003]目前測(cè)量頻率的方法很多，如基于過(guò)零點(diǎn)的周期算法、最小二乘法原理算法、基于信號(hào)觀測(cè)模型的解析法、短窗算法、DFT算法等。基于過(guò)零點(diǎn)的周期法是測(cè)量信號(hào)波形相繼過(guò)零點(diǎn)間的時(shí)間寬度來(lái)測(cè)量頻率，該方法物理概念清楚，計(jì)算量小，但頻率跟蹤速度慢，一個(gè)周波只能進(jìn)行一次測(cè)量。最小二乘法原理算法是在最小方差意義下實(shí)現(xiàn)樣本數(shù)據(jù)與模型的最佳擬合，該方法收斂速度快、抑制噪聲能力較強(qiáng)，有一定測(cè)量精度，但當(dāng)頻率偏移50Hz時(shí)，測(cè)量出的頻率存在采樣不同步誤差?；谛盘?hào)觀測(cè)模型的解析法是假定輸入信號(hào)中的有效信息符合某一確定的模型，使輸入樣本數(shù)據(jù)最大限度擬合于這一模型，該算法有復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，計(jì)算工作量大。短窗和DFT算法將信號(hào)的基波及諧波分離，從而得到信號(hào)的基波頻率，該算法有一定的濾波效果，理論上可以將頻率進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)量，但頻率偏移對(duì)測(cè)量精度影響較大，計(jì)算量較大，而且對(duì)信號(hào)的周期延拓可能引入頻率混疊。
[0004]CN102236048A公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)相量頻率的測(cè)量方法，對(duì)其原始的定時(shí)間間隔離散化采樣值序列先進(jìn)行低通濾波，以消除原始輸入信號(hào)中二次及二次以上諧波分量的干擾；再將采樣值序列傅里葉變換分別計(jì)算實(shí)部和虛部，從而計(jì)算得出相位，最后根據(jù)公式計(jì)算得出修正后的當(dāng)前的頻率值。該方法頻率跟蹤速度快，但計(jì)算過(guò)程中用到兩個(gè)周波的離散采樣值，計(jì)算量過(guò)大，修正公式以查表方式實(shí)現(xiàn)，內(nèi)存占用量大。
[0005]CN102879639A公開(kāi)了一種電力系統(tǒng)頻率的測(cè)量方法，測(cè)得待測(cè)波形的同一周期內(nèi)變化率符號(hào)相同的兩個(gè)近似過(guò)零點(diǎn)，再根據(jù)兩個(gè)過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間間隔求取待測(cè)波形的準(zhǔn)確頻率值。該方法只對(duì)單相數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)量，并且計(jì)算的過(guò)零點(diǎn)方向均相同且只有一個(gè)方向，這樣一來(lái)待測(cè)波形在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)只有兩個(gè)相鄰?fù)蜻^(guò)零點(diǎn)，一個(gè)周波只能進(jìn)行一次測(cè)量，頻率跟蹤速度有限，不能滿足當(dāng)前測(cè)頻跟蹤速度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問(wèn)題，提出了一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法。該方法使用三相電氣量，利用線性插值原理的過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)，增加一個(gè)信號(hào)周期時(shí)間內(nèi)的測(cè)頻次數(shù)即增加測(cè)頻密度，結(jié)合前置、后置濾波等處理，實(shí)現(xiàn)高精度的頻率的快速實(shí)時(shí)測(cè)量。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:[0008]一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0009](I)對(duì)電力系統(tǒng)中的電流或電壓電氣量進(jìn)行采樣頻率恒定的三相同步采樣，并對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行前置低通濾波。
[0010](2)利用線性插值原理，分別求取當(dāng)前周期采樣電氣量信號(hào)的正向和負(fù)向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻。
[0011](3)同時(shí)進(jìn)行當(dāng)前周期的A、B、C三相采樣信號(hào)相電量的頻率測(cè)量:分別將當(dāng)前周期每一相采樣信號(hào)相電量中的正向或負(fù)向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻與其相鄰周期的同方向的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻作差值，得到的一個(gè)時(shí)間差即為待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期時(shí)間，相應(yīng)的得到待測(cè)信號(hào)的一個(gè)
頻率值。
[0012](4)對(duì)上述所得頻率測(cè)量值進(jìn)行后置濾波處理，得到最終的電力系統(tǒng)頻率值。
[0013]所述步驟(3)中利用當(dāng)前周期每一相的相電量信號(hào)計(jì)算頻率值可以替換為利用當(dāng)前周期A、B、C三相采樣信號(hào)之間每?jī)上嗑€電量信號(hào)計(jì)算頻率值，計(jì)算方法為:
[0014]同時(shí)進(jìn)行當(dāng)前 周期的A、B、C三相采樣信號(hào)中每?jī)上嗑€電量的頻率測(cè)量:分別將當(dāng)前周期每?jī)上嗖蓸有盘?hào)線電量中的正向或負(fù)向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻與其相鄰周期的同方向的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻作差值，得到的一個(gè)時(shí)間差即為待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期時(shí)間，相應(yīng)的得到待測(cè)信號(hào)的一個(gè)頻率值。
[0015]所述步驟(3)中分別利用當(dāng)前周期每一相的電氣量信號(hào)計(jì)算頻率值可以替換為利用當(dāng)前周期三相采樣信號(hào)中每一相的相電量信號(hào)和當(dāng)前周期三相采樣信號(hào)中每?jī)上嗟木€電量信號(hào)同時(shí)計(jì)算頻率值，計(jì)算方法為:
[0016]同時(shí)進(jìn)行當(dāng)前周期A、B、C三相采樣信號(hào)中每一相相電量和每?jī)上嗑€電量的頻率測(cè)量:
[0017]分別將當(dāng)前周期A、B、C三相采樣信號(hào)中每一相相電量和每?jī)上嗑€電量的正向或負(fù)向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻與其相鄰周期的同方向的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻作差值，得到的一個(gè)時(shí)間差即為待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期時(shí)間，相應(yīng)的得到待測(cè)信號(hào)的一個(gè)頻率值。
[0018]所述步驟(2)中的當(dāng)前周期采樣電氣量信號(hào)可以是:A、B、C三相采樣信號(hào)中每一相的相電壓、相電流，或者A、B、C三相采樣信號(hào)中每?jī)上嗟木€電壓、線電流。
[0019]所述步驟(2)中利用線性插值原理求取當(dāng)前周期電氣量信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的具體方法為:
[0020]在待測(cè)信號(hào)當(dāng)前周期中找到任意的數(shù)值符號(hào)相反且相鄰的兩采樣點(diǎn)的采樣值A(chǔ)i和Ai+1，則兩采樣點(diǎn)i和i+Ι之間存在過(guò)零點(diǎn)Oi,由i和i+Ι兩采樣點(diǎn)的采樣值A(chǔ)i和Ai+1確定的插值曲線計(jì)算過(guò)零點(diǎn)Oi對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。
[0021]找到與過(guò)零點(diǎn)Oi相鄰且方向相同的過(guò)零點(diǎn)兩側(cè)的兩采樣值~和Ap1,并計(jì)算Oj對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，過(guò)零點(diǎn)Oi與之間相隔的時(shí)間即為待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期，在點(diǎn)測(cè)量到的系統(tǒng)頻率所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻就是過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻；其中i，j為采樣點(diǎn)的時(shí)間序列號(hào)。
[0022]所述利用線性插值原理求取過(guò)零點(diǎn)Oi對(duì)應(yīng)的時(shí)刻的計(jì)算方法為:
[0023]A(0 =.: x 4.+:χ/?/"
U ~U+i U+i
[0024]其中，A(t)為釆樣信號(hào)幅值的時(shí)間函數(shù)，當(dāng)A(t) = O時(shí)，所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻t就是過(guò)零點(diǎn)時(shí)亥IJ ;A1、Ai+1分別表示第1、第i+Ι個(gè)采樣點(diǎn)的值，U、tU分別表示第1、第i+Ι個(gè)采樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。
[0025]所述過(guò)零點(diǎn)Oi臨近兩采樣點(diǎn)Ai和Ai+1應(yīng)滿足:
[0026]|Α「Α?+1| ( AAmax
[0027]其中，Ai表不第i個(gè)米樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的米樣值，Ai+1表不第i+Ι個(gè)米樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的米樣值，AAfflax表示過(guò)零點(diǎn)左右相鄰的兩采樣值的最大差值。
[0028]假如在過(guò)零點(diǎn)前后信號(hào)幅值發(fā)生突變，將使信號(hào)過(guò)零點(diǎn)處線性度大大降低，進(jìn)一步導(dǎo)致頻率測(cè)量出現(xiàn)很大誤差，為了防止這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)設(shè)置此最大差值，其具體數(shù)值應(yīng)針對(duì)不同的實(shí)際要求而進(jìn)行設(shè)定。[0029]若不滿足，此時(shí)的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻不計(jì)入頻率計(jì)算過(guò)程，當(dāng)前頻率值按上一過(guò)零點(diǎn)所得測(cè)量值計(jì)算，從下一過(guò)零點(diǎn)重新開(kāi)始頻率計(jì)算。由于這一過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻未計(jì)入頻率計(jì)算過(guò)程，則這一時(shí)刻無(wú)法進(jìn)行頻率計(jì)算，但是這一時(shí)刻的頻率值仍然看做與上一測(cè)頻時(shí)刻所得到的頻率值相同。
[0030]信號(hào)波形在過(guò)零點(diǎn)處的前后采樣值由負(fù)到正的過(guò)零點(diǎn)稱(chēng)為正向過(guò)零點(diǎn)；信號(hào)波形在過(guò)零點(diǎn)處的前后采樣值由正到負(fù)的過(guò)零點(diǎn)稱(chēng)為負(fù)向過(guò)零點(diǎn)。電力系統(tǒng)中的電壓、電流等電氣量信號(hào)的每一個(gè)周波內(nèi)存在一個(gè)正向過(guò)零點(diǎn)和一個(gè)負(fù)向過(guò)零點(diǎn)。
[0031]電力系統(tǒng)中的電氣量信號(hào)頻率是三相相同的，因?yàn)椴捎萌嗤讲蓸?，所以可將三相信?hào)的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻表示在同一時(shí)間軸上。這樣在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，就有來(lái)自三相信號(hào)的三個(gè)正向過(guò)零點(diǎn)和三個(gè)負(fù)向過(guò)零點(diǎn)，可以得到六次頻率測(cè)量值。
[0032]相電壓(相電流)兩兩相減就變?yōu)榫€電壓(線電流)，線電量同樣也是正弦或余弦信號(hào)。將線電量也納入頻率計(jì)算范圍，例如線電壓、線電流。由于電氣量信號(hào)三相頻率相同，而線電壓(線電流)為兩相電壓(電流)之間的差值，它們的頻率與相電壓(相電流)相同。所以可將線電壓(線電流)的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻計(jì)入頻率測(cè)量的時(shí)間軸中。這樣在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，三相線電壓或線電流可以提供三個(gè)正向過(guò)零點(diǎn)和三個(gè)負(fù)向過(guò)零點(diǎn)，可以進(jìn)行六次頻率計(jì)算。
[0033]本方法可以單獨(dú)使用相電量進(jìn)行頻率測(cè)量，可以單獨(dú)使用線電量進(jìn)行頻率測(cè)量，也可以將相電量和線電量均用于頻率測(cè)量。單獨(dú)使用相電量或線電量時(shí)，每周期可以進(jìn)行六次頻率測(cè)量；一起使用時(shí)，每周期可以進(jìn)行十二次頻率測(cè)量。
[0034]經(jīng)過(guò)以上步驟，在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)，總共最多可以得到十二次頻率測(cè)量值，相比于傳統(tǒng)過(guò)零點(diǎn)測(cè)頻方法，頻率測(cè)量密度可以增加12倍。
[0035]同時(shí)，使用線電量進(jìn)行頻率測(cè)量有如下優(yōu)勢(shì):當(dāng)線電壓或線電流信號(hào)過(guò)零時(shí)，對(duì)應(yīng)的兩相信號(hào)值不為零且距零值較遠(yuǎn)，此時(shí)A/D采樣的線性度好，不易受噪聲干擾，采樣誤差小。
[0036]頻率的精確測(cè)量值可通過(guò)后置濾波來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了使測(cè)頻結(jié)果更加平滑、減小波動(dòng)，可以將多次得到的頻率值進(jìn)行濾波，例如:可以采用求取多個(gè)時(shí)刻頻率值的平均值的濾波方法。
[0037]本發(fā)明的有益效果是:
[0038]本發(fā)明測(cè)量方法簡(jiǎn)單、運(yùn)算量小、跟蹤速度快、精度足夠高、受直流分量影響小，適合于能夠采集三相數(shù)據(jù)、要求頻率跟蹤性好，測(cè)量精度較高的場(chǎng)合。
[0039]本發(fā)明適用于當(dāng)前智能電網(wǎng)對(duì)頻率的測(cè)量要求，不持續(xù)受過(guò)去計(jì)算值影響，本發(fā)明方法相對(duì)于CN102879639A公開(kāi)的方法在頻率跟蹤速度上增加了 12倍，能夠滿足實(shí)際工程對(duì)頻率跟蹤速度的要求，且測(cè)量精度非常高。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0040]圖1為本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行頻率測(cè)量的原理示意圖；
【具體實(shí)施方式】:
[0041]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0042]一種電力系統(tǒng)中頻率的快速實(shí)時(shí)測(cè)量方法，用于實(shí)時(shí)跟蹤電力系統(tǒng)中的待測(cè)信號(hào)的頻率，包括以下步驟:
[0043]步驟一:對(duì)電力系統(tǒng)中的電氣量(電流、電壓)進(jìn)行三相同步采樣并進(jìn)行低通濾波，濾除高頻分量的干擾，采樣頻率恒定即定采樣時(shí)間間隔采樣。
[0044]步驟二:記錄每一相電氣量信號(hào)的正向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻。根據(jù)當(dāng)前周期的正向過(guò)零點(diǎn)與其相鄰周期的正向過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間差，可以得到一次信號(hào)的周期時(shí)間，相應(yīng)得到信號(hào)的頻率值。
[0045]步驟三:記錄每一相電氣量信號(hào)的負(fù)向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻。根據(jù)當(dāng)前周期的負(fù)向過(guò)零點(diǎn)與其相鄰周期的負(fù)向過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間差，可以得到一次信號(hào)的周期時(shí)間，相應(yīng)得到信號(hào)的頻率值。結(jié)合步驟二可知，在一個(gè)周期內(nèi)可以得到兩次頻率測(cè)量值。
[0046]步驟四:電力系統(tǒng)中的電氣量信號(hào)頻率是三相相同的，因?yàn)椴捎萌嗤讲蓸樱钥蓪⑷嘈盘?hào)的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻表示在同一時(shí)間軸上。將三相信號(hào)均采用步驟二、三的方法同時(shí)進(jìn)行頻率測(cè)量。這樣在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，就有來(lái)自三相信號(hào)的三個(gè)正向過(guò)零點(diǎn)和三個(gè)負(fù)向過(guò)零點(diǎn)，可以得到六次頻率測(cè)量值。
[0047]步驟五:相電壓(相電流)兩兩相減就變?yōu)榫€電壓(線電流)，線電量同樣也是正弦或余弦信號(hào)。將線電量也納入頻率計(jì)算范圍，例如線電壓、線電流。由于電氣量信號(hào)三相頻率相同，而線電壓(線電流)為兩相電壓(電流)之間的差值，它們的頻率與相電壓(相電流)相同。所以可將線電壓(線電流)的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻計(jì)入頻率測(cè)量的時(shí)間軸中。三相之間的三個(gè)線電量也采用步驟二、三的方式進(jìn)行頻率測(cè)量。這樣在一個(gè)信號(hào)周期內(nèi)，三相線電壓或線電流可以提供三個(gè)正向過(guò)零點(diǎn)和三個(gè)負(fù)向過(guò)零點(diǎn)，可以進(jìn)行六次頻率計(jì)算。
[0048]步驟六:對(duì)頻率測(cè)量值進(jìn)行后置濾波，使測(cè)頻結(jié)果更加穩(wěn)定、平滑，減小波動(dòng)。
[0049]本實(shí)施例中以三相電壓信號(hào)為例，具體說(shuō)明進(jìn)行頻率測(cè)量的過(guò)程，但本實(shí)施例中的測(cè)量信號(hào)并不限定為電壓信號(hào)，電力系統(tǒng)中的其他三相信號(hào)如電流等均可適用。
[0050]如圖1，本實(shí)施例中的信號(hào)波形的頻率的實(shí)時(shí)測(cè)量方法，具體包括如下步驟:
[0051]步驟一:對(duì)電力系統(tǒng)中的電壓信號(hào)進(jìn)行三相同步采樣，得到UA、UB、U。，并進(jìn)行低通濾波，采樣頻率恒定即定采樣時(shí)間間隔采樣；
[0052]步驟二:首先在A相中找到任意的數(shù)值符號(hào)相反且相鄰的兩采樣點(diǎn)UAi和UAi+1，則兩采樣點(diǎn)之間存在過(guò)零點(diǎn)OAi,過(guò)零點(diǎn)OAi對(duì)應(yīng)的時(shí)刻由兩采樣點(diǎn)UAi和UAi+1確定的插值曲線得到。然后找到在OAi之后與其相鄰且方向相同的過(guò)零點(diǎn)OAj兩側(cè)的兩采樣點(diǎn)UAj和UAJ+1,并確定OAj對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。其中i，j為采樣點(diǎn)的時(shí)間序列號(hào)。過(guò)零點(diǎn)OAi與OAj之間相隔的時(shí)間即為待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期。[0053]求取過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻線性插值的公式為:
[0054]U4 (?= , —XUA1 + XUAm = O
t — tr —f
[0055]當(dāng)Ua(t) = 0 時(shí)，f = z
[0056]步驟三:過(guò)零點(diǎn)OAi附近兩采樣值應(yīng)滿足I UA1-UAw | ( Δ Umax,若不滿足，此時(shí)的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻不計(jì)入頻率計(jì)算過(guò)程，當(dāng)前頻率值按上一過(guò)零點(diǎn)所得測(cè)量值計(jì)算，從下一過(guò)零點(diǎn)重新開(kāi)始頻率計(jì)算。
[0057]步驟四:對(duì)A相電壓的正向和負(fù)向過(guò)零點(diǎn)均計(jì)算過(guò)零時(shí)刻，頻率計(jì)算方式為:
f- 1
[0058]J = -~――

lOAj lOAi
[0059]其中，&4和。分別為前后兩個(gè)相鄰?fù)蜻^(guò)零點(diǎn)的過(guò)零時(shí)刻。則頻率測(cè)量時(shí)刻即為過(guò)零點(diǎn)OAj對(duì)應(yīng)時(shí)刻。
[0060]步驟五:對(duì)UB、U。兩相電壓分別進(jìn)行頻率測(cè)量，測(cè)量方法與步驟四相同。將從UA、Ub> Uc三相電壓采集到的頻率測(cè)量值及對(duì)應(yīng)時(shí)刻作為系統(tǒng)的頻率值及測(cè)量時(shí)刻。
[0061]步驟六:對(duì)Uffl、Ubc, Ua三個(gè)線電壓信號(hào)分別進(jìn)行頻率測(cè)量，測(cè)量方法與步驟四相同。將三相線電壓信號(hào)的頻率測(cè)量值及對(duì)應(yīng)時(shí)刻作為系統(tǒng)的頻率值及測(cè)量時(shí)刻。
[0062]步驟七:對(duì)以上所得到的所有頻率測(cè)量值進(jìn)行濾波處理，使時(shí)間一頻率曲線更加平滑，減小波動(dòng)。
[0063]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以?xún)?nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法，其特征是，包括以下步驟: (1)對(duì)電力系統(tǒng)中的電流或電壓電氣量進(jìn)行采樣頻率恒定的三相同步采樣，并對(duì)采樣結(jié)果進(jìn)行前置低通濾波； (2)利用線性插值原理，分別求取當(dāng)前周期采樣電氣量信號(hào)的正向和負(fù)向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻； (3)同時(shí)進(jìn)行當(dāng)前周期的A、B、C三相采樣信號(hào)相電量的頻率測(cè)量:分別將當(dāng)前周期每一相采樣信號(hào)相電量中的正向或負(fù)向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻與其相鄰周期的同方向的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻作差值，得到的一個(gè)時(shí)間差即為待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期時(shí)間，相應(yīng)的得到待測(cè)信號(hào)的一個(gè)頻率值； (4)對(duì)上述所得頻率測(cè)量值進(jìn)行后置濾波處理，得到最終的電力系統(tǒng)頻率值。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法，其特征是，所述步驟(3)中利用當(dāng)前周期每一相的相電量信號(hào)計(jì)算頻率值可以替換為利用當(dāng)前周期A、B、C三相采樣信號(hào)之間每?jī)上嗑€電量信號(hào)計(jì)算頻率值，計(jì)算方法為: 同時(shí)進(jìn)行當(dāng)前周期的A、B、C三相采樣信號(hào)中每?jī)上嗑€電量的頻率測(cè)量:分別將當(dāng)前周期每?jī)上嗖蓸有盘?hào)線電量中的正向或負(fù)向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻與其相鄰周期的同方向的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻作差值，得到的一個(gè)時(shí)間差即為待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期時(shí)間，相應(yīng)的得到待測(cè)信號(hào)的一個(gè)頻率值。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法，其特征是，所述步驟(3)中分別利用當(dāng)前周期每一相的電氣量信號(hào)計(jì)算頻率值可以替換為利用當(dāng)前周期三相采樣信號(hào)中每一相的相電量信號(hào)和當(dāng)前周期三相采樣信號(hào)中每?jī)上嗟木€電量信號(hào)同時(shí)計(jì)算頻率值，計(jì)算方法為: 同時(shí)進(jìn)行當(dāng)前周期A、B、C三相采樣信號(hào)中每一相相電量和每?jī)上嗑€電量的頻率測(cè)量: 分別將當(dāng)前周期A、B、C三相采樣信號(hào)中每一相相電量和每?jī)上嗑€電量的正向或負(fù)向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻與其相鄰周期的同方向的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻作差值，得到的一個(gè)時(shí)間差即為待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期時(shí)間，相應(yīng)的得到待測(cè)信號(hào)的一個(gè)頻率值。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法，其特征是，所述步驟(2)中的當(dāng)前周期采樣電氣量信號(hào)可以是:A、B、C三相采樣信號(hào)中每一相的相電壓、相電流，或者A、B、C三相采樣信號(hào)中每?jī)上嗟木€電壓、線電流。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法，其特征是，所述步驟(2)中利用線性插值原理求取當(dāng)前周期電氣量信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻的具體方法為: 在待測(cè)信號(hào)當(dāng)前周期中找到任意的數(shù)值符號(hào)相反且相鄰的兩采樣點(diǎn)的采樣值A(chǔ)i和Ai+1，則兩采樣點(diǎn)i和i+1之間存在過(guò)零點(diǎn)Oi,由i和i+1兩采樣點(diǎn)的采樣值A(chǔ)i和Ai+1確定的插值曲線計(jì)算過(guò)零點(diǎn)Oi對(duì)應(yīng)的時(shí)刻； 找到與過(guò)零點(diǎn)Oi相鄰且方向相同的過(guò)零點(diǎn)兩側(cè)的兩采樣值和Aj+1，并計(jì)算Oj對(duì)應(yīng)的時(shí)刻，過(guò)零點(diǎn)Oi與之間相隔的時(shí)間即為待測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期，在Oj點(diǎn)測(cè)量到的系統(tǒng)頻率所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻就是過(guò)零點(diǎn)的時(shí)刻；其中i，j為采樣點(diǎn)的時(shí)間序列號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法，其特征是，所述利用線性插值原理求取過(guò)零點(diǎn)Oi對(duì)應(yīng)的時(shí)刻k的計(jì)算方法為:
7.如權(quán)利要求5所述的一種基于三相信號(hào)的電力系統(tǒng)頻率快速測(cè)量方法，其特征是，所述過(guò)零點(diǎn)Oi臨近兩采樣點(diǎn)Ai和Ai+1應(yīng)滿足: IHiI =≤ ΔAmax 其中，Ai表示第i個(gè)采樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的采樣值，Ai+1表示第i+Ι個(gè)采樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的采樣值，AAmax表示過(guò)零點(diǎn)左右相鄰的兩采樣值的最大差值； 若不滿足，此時(shí)的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻不計(jì)入頻率計(jì)算過(guò)程，當(dāng)前時(shí)刻的頻率值取上一過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻所得的頻率值，從下一滿足要求的過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻重新開(kāi)始頻率計(jì)算。
【文檔編號(hào)】G01R23/02GK103941088SQ201410142293
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】劉世明, 郭韜, 吳聚昆, 李建輝, 王仲哲, 肖邁 申請(qǐng)人:山東大學(xué)