专利名称：交流电能表现场测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交流电能表现场测试仪。
背景技术：
目前，在相关技术中，使用交流电能表现场测试仪(以下简称现场测试仪)对交 流电进行测量时，通常采用谐波分析法对电网功率因数进行实时测量，包括采用离散傅立 叶变换(Discrete FourierTransform，简称为DFT)或快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，简称为FFT)算法测量并计算电网信号的幅值和相位。但是，电力系统的频率并非始终不变，而是在额定工频附近波动，无法保证采样频 率为实际工作频率的整数倍，很难实现用现场测试仪对电力信号进行完全同步采样，在实 际采样过程中，通常是非同步采样或准同步采样，因而存在栅栏效应和频谱泄漏现象，使现 场测试仪测量计算出的频率、幅值和相位不准，不能满足实际测量精度要求。可见，在相关技术中，存在使用现场测试仪对交流电信号进行非同步采样测量时， 无法较为准确地测算交流电的幅值和相位的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种交流电能表现场测试仪，用以解决相关技术中存在 的上述问题。根据本发明的一个方面，提供了 一种交流电能表现场测试仪。根据本发明的交流电能表现场测试仪包括输入单元，用于获得交流电的模拟电网信号；模数转换单元，连接至输入单元，用于对交流电的模拟电网信号进行采样，将模拟 电网信号转换成数字电网信号；加窗处理单元，连接至模数转换单元，用于对数字电网信号进行加海明窗快速傅 立叶变换，得到采样序列；幅值计算单元，连接至加窗处理单元，用于根据采样序列和预设的第一算法计算 交流电的幅值；相位计算单元，连接至加窗处理单元，用于根据采样序列和预设的第二算法计算 交流电的相位；输出单元，连接至幅值计算单元和相位计算单元，用于输出计算得到的幅值和相 位。优选地，上述对交流电的模拟电网信号采样包括以采样频率仁对单频的模拟电 网信号X(t)进行采样，得到离散的数字电网信号x(n)，其中，X(t)的频率为&，幅值为A，
初相位为θ，x( ) = dSin(2;r|/i + 0)，n为自然数。优选地，上述对数字电网信号进行加海明窗快速傅立叶变换处理包括根据算法x(f)对χ(η)进行加海明窗快速傅立叶变换，得到变换后的结果x(f)，其中， = ^x(n)-w{nye-^/ο))+ /o))],ff(n)为海明窗
权利要求
一种交流电能表现场测试仪，其特征在于，包括输入单元，用于获得交流电的模拟电网信号；模数转换单元，连接至所述输入单元，用于对所述交流电的所述模拟电网信号进行采样，将所述模拟电网信号转换成数字电网信号；加窗处理单元，连接至所述模数转换单元，用于对所述数字电网信号进行加海明窗快速傅立叶变换，得到采样序列；幅值计算单元，连接至所述数加窗处理单元，用于根据所述采样序列和预设的第一算法计算所述交流电的幅值；相位计算单元，连接至所述加窗处理单元，用于根据所述采样序列和预设的第二算法计算所述交流电的相位；输出单元，连接至所述幅值计算单元和所述相位计算单元，用于输出计算得到的所述幅值和所述相位。
2.根据权利要求1所述的交流电能表现场测试仪，其特征在于， 对所述交流电的所述模拟电网信号采样包括以采样频率fs对单频的所述模拟电网信号x(t)进行采样，得到离散的所述数字电网 信号x(n)，其中，所述x(t)的频率为&，幅值为A，初相位为θ，χ(η) = & η(2π·^" + 0)，ηfs为自然数。
3.根据权利要求2所述的交流电能表现场测试仪，其特征在于，所述对数字电网信号进行加海明窗快速傅立叶变换处理包括根据算法 X(f)对x(n)进行加海明窗快速傅立叶变换，得到所述变换后的结果X(f)，其中，X{f)- Mnye-j^ =杀[g 产(/ _ 九))-g- 产(/ + /o))]，W(n)为海明窗η=- 二 JJ sJ s函数，W(η) = 0. 54-0. 46cos (2 π η/Ν), W(η)的连续频谱为 W(2 π f)，η = 0，1，。。。，Ν_1)； 忽略负频点-fo处频峰顶旁瓣影响，在正频点fo附近的连续频谱函数可以表达为__A2jl(f - f )=，对该式进行离散抽样，可得到离散傅立叶变换的表达式2； Λ——A/Χ(Λ·Δ/) = (—/f)，其中，离散频率间隔为 Af = fs/N，N 是数据截 断长度。
4.根据权利要求3所述的交流电能表现场测试仪，其特征在于， 所述第一算法计算包括Α,Ψ^,-^) /N]\ +/N] |,曰，A =--——-Tj-；~，f。= k。·厶乜1^、、是、W\ht{kx-kQ) /N] \ +/N] I左右的谱线，ApA2分别是所述左右谱线的幅值。
5.根据权利要求4所述的交流电能表现场测试仪，其特征在于， 所述第二算法计算包括θ =·Δ/)] + |- arg[W(2^(l-k^k,) /Ν、\。
全文摘要
本发明提供了一种交流电能表现场测试仪，包括输入单元，用于获得交流电的模拟电网信号；模数转换单元，连接至输入单元，用于对交流电的模拟电网信号进行采样，将模拟电网信号转换成数字电网信号；加窗处理单元，连接至模数转换单元，用于对数字电网信号进行加海明窗快速傅立叶变换，得到采样序列；幅值计算单元，连接至数加窗处理单元，用于根据采样序列和预设的第一算法计算交流电的幅值；相位计算单元，连接至加窗处理单元，用于根据采样序列和预设的第二算法计算交流电的相位；输出单元，连接至幅值计算单元和相位计算单元，用于输出计算得到的幅值和相位。根据本发明的交流电能表现场测试仪能够更为准确地测算交流电的幅值和相位。
文档编号G01R35/04GK101950012SQ201010131350
公开日2011年1月19日 申请日期2010年3月24日 优先权日2010年3月24日
发明者刘静莎, 张景, 王晨, 王雪山, 路畅 申请人:北京北研兴电力仪表有限责任公司