根据正弦函数调制的电力信号频率检测方法和系统的制作方法

根据正弦函数调制的电力信号频率检测方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种根据正弦函数调制的电力信号频率检 测方法、根据正弦函数调制的电力信号频率检测系统。
【背景技术】
[0002] 电力系统的正弦参数的测量包括频率测量、相位测量、幅值测量等。傅里叶变换是 实现正弦参数测量的基本方法，在电力系统中有广泛的应用。但随着正弦参数测量技术的 发展，傅里叶变换存在的问题也越显突出，其难以进一步满足电力系统对正弦参数高准确 度计算的要求。
[0003] 在电力系统正弦参数测量方面，还有一些改进的参数测量方法，如零交法、基于 滤波的测量法、基于小波变换法、基于神经网络的测量法、基于DFT (Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换）变换的测量法等。电网运行额定工频在50Hz (赫兹）附近， 属于频率较低的正弦频率。由于实际信号处理技术的局限性和信号构成的复杂性，如信号 离散采样产生的数据量化背景噪声影响，信号序列截断引起的频谱泄漏问题客观上难以避 免，信号任意初相位问题的影响，信号中的直流和分次谐波及次谐波问题的影响等，这些算 法的测量精度也较低，且抗谐波和噪声干扰性差。

【发明内容】

[0004] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种根据正弦函数调制的电力信号频率检测 方法和系统，能够提高频率计算的准确度、提高抗谐波和噪声干扰性。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种根据正弦函数调制的电力信号频率检测方法，包括步骤：
[0007] 根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和预设整数信号周期数，得到初步 采样序列长度；
[0008] 根据所述初步采样序列长度对所述电力信号进行初步采样，获取所述电力信号 的初步米样序列；
[0009] 对所述初步采样序列进行频率初测，获取所述电力信号的初步频率，根据所述初 步频率确定参考频率；
[0010] 根据所述预设采样频率和所述参考频率，得到所述电力信号的单位周期序列长 度；
[0011] 根据所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，得到预设序列长度；
[0012] 根据所述预设序列长度，从所述初步采样序列中获取正向序列；
[0013] 将所述正向序列反向输出，获取所述正向序列的反褶序列；
[0014] 将所述正向序列和所述反褶序列相减，得到零初相位的正弦函数调制序列；
[0015] 将所述正弦函数调制序列进行截短，获得截短序列；
[0016] 将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述正弦函数调 制序列相乘，得到第一实频向量序列和第一虚频向量序列；
[0017] 将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述截短序列相 乘，得到第二实频向量序列和第二虚频向量序列；
[0018] 分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行数字陷波，得到第一 实频向量陷波序列和第一虚频向量陷波序列；
[0019] 分别对所述第一实频向量陷波序列和所述第一虚频向量陷波序列进行积分运算， 得到第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；
[0020] 分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行数字陷波，得到第二 实频向量陷波序列和第二虚频向量陷波序列；
[0021] 分别对所述第二实频向量陷波序列和所述第二虚频向量陷波序列进行积分运算， 得到第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；
[0022] 根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分 值转换为第一相位；将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相 位；
[0023] 根据预设的截止相位转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述正弦 函数调制序列的初相位；
[0024] 根据预设的全相位差转换规则，将所述正弦函数调制序列的初相位转换为所述正 弦函数调制序列的全相位差；
[0025] 根据预设的电力信号频率转换规则，将所述正弦函数调制序列的全相位差转换为 所述电力信号的频率。
[0026] -种根据正弦函数调制的电力信号频率检测系统，包括：
[0027] 初步采样序列长度确定模块，用于根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率 和预设整数信号周期数，得到初步采样序列长度；
[0028] 初步采样序列获取模块，用于根据所述初步采样序列长度对所述电力信号进行初 步采样，获取所述电力信号的初步采样序列；
[0029] 参考频率确定模块，用于对所述初步采样序列进行频率初测，获取所述电力信号 的初步频率，根据所述初步频率确定参考频率；
[0030] 单位周期序列长度确定模块，用于根据所述预设采样频率和所述参考频率，得到 所述电力信号的单位周期序列长度；
[0031] 预设序列长度确定模块，用于根据所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列 长度，得到预设序列长度；
[0032] 正向序列获取模块，用于根据所述预设序列长度，从所述初步采样序列中获取正 向序列；
[0033] 反褶序列获取模块，用于将所述正向序列反向输出，获取所述正向序列的反褶序 列；
[0034] 正弦函数调制序列确定模块，用于将所述正向序列和所述反褶序列相减，得到零 初相位的正弦函数调制序列；
[0035] 截短序列获取模块，用于将所述正弦函数调制序列进行截短，获得截短序列；
[0036] 第一向量序列确定模块，用于将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦 函数分别与所述正弦函数调制序列相乘，得到第一实频向量序列和第一虚频向量序列；
[0037] 第二向量序列确定模块，用于将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦 函数分别与所述截短序列相乘，得到第二实频向量序列和第二虚频向量序列；
[0038] 第一陷波序列确定模块，用于分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量 序列进行数字陷波，得到第一实频向量陷波序列和第一虚频向量陷波序列；
[0039] 第一积分值确定模块，分别对所述第一实频向量陷波序列和所述第一虚频向量陷 波序列进行积分运算，得到第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；
[0040] 第二陷波序列确定模块，用于分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量 序列进行数字陷波，得到第二实频向量陷波序列和第二虚频向量陷波序列；
[0041] 第二积分值确定模块，用于分别对所述第二实频向量陷波序列和所述第二虚频向 量陷波序列进行积分运算，得到第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；
[0042] 相位确定模块，用于根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所 述第一实频向量积分值转换为第一相位；将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量 积分值转换为第二相位；
[0043] 初相位确定模块，用于根据预设的截止相位转换规则，将所述第一相位和所述第 二相位转换为所述正弦函数调制序列的初相位；
[0044] 全相位差确定模块，用于根据预设的全相位差转换规则，将所述正弦函数调制序 列的初相位转换为所述正弦函数调制序列的全相位差；
[0045] 频率检测模块，用于根据预设的电力信号频率转换规则，将所述正弦函数调制序 列的全相位差转换为所述电力信号的频率。
[0046] 本发明根据正弦函数调制的电力信号频率检测方法和系统，对于初相位变化范围 较大的信号序列，通过正弦函数调制，得到零初相位或初相位在零附近的正弦函数调制序 列。所述正弦函数调制序列避开了初相位变化范围较大问题的影响，同时正弦函数调制序 列携带了数值较大的信号序列全相位差信息，可显著的提高电力信号频率计算的准确度、 提高抗谐波和噪声干扰性。本发明得到的电力信号的频率准确度可以达到10 W量级，频率 计算的准确度较高。
【附图说明】
[0047] 图1为本发明根据正弦函数调制的电力信号频率检测方法实施例的流程示意图；
[0048] 图2为本发明正向序列和反褶序列长度的示意图；
[0049] 图3为采用本发明方法得到的电力信号频率检测相对误差的实验结果示意图；
[0050] 图4为本发明根据正弦函数调制的电力信号频率检测系统实施例的结构示意图；
[0051] 图5为本发明相位确定模块实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0052] 为了更好的理解本发明要解决的技术问题、采取的技术方案以及达到的技术效 果，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细描述。
[0053] 如图1所示，一种根据正弦函数调制的电力信号频率检测方法，包括步骤：
[0054] S101、根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和预设整数信号周期数，得到 初步采样序列长度；
[0055] S102、根据所述初步采样序列长度对所述电力信号进行初步采样，获取所述电力 信号的初步采样序列；
[0056] S103、对所述初步采样序列进行频率初测，获取所述电力信号的初步频率，根据所 述初步频率确定参考频率；
[0057] S104、根据所述预设采样频率和所述参考频率，得到所述电力信号的单位周期序 列长度；
[0058] S105、根据所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，得到预设序列长 度；
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