基于频谱极值点的电网基波频率检测方法技术

技术编号:15704254 阅读:112 留言:0更新日期:2017-06-26 06:32
本发明专利技术涉及一种基于频谱极值点的电网基波频率检测方法。以一预定的采样频率对电网的电压或电流进行时域采样,测得电压或电流离散时间序列,对离散时间序列进行滑动离散傅立叶变换或快速傅立叶变换,得到电压或电流的频谱图。本发明专利技术方法以固定的采样频率对电网电压或电流信号进行数字化测量,对采集到离散电压或电流的时间序列进行离散傅里叶变换或快速傅里叶变换,得到电压或电流在49.5~50.5Hz频率范围内的频谱图,根据频谱的极值点检测出电网的基波频率。

【技术实现步骤摘要】
基于频谱极值点的电网基波频率检测方法
本专利技术涉及一种基于频谱极值点的电网基波频率检测方法,以固定的采样频率对电网电压或电流信号进行数字化测量,对采集到离散电压或电流的时间序列进行离散傅里叶变换或快速傅里叶变换,得到电压或电流在49.5~50.5Hz频率范围内的频谱图,根据频谱的极值点检测出电网的基波频率。
技术介绍
电网频率是影响电力系统安全稳定运行的重要因素,是衡量电能指标的要素之一。为了快速准确地测量电网频率,已经提出了多种算法,离散傅立叶变换DFT和快速傅立叶变换FFT是较为常用的频率算法。在采样频率和数据窗选择合适的情况下,DFT和FFT能准确求出电网频率。但由于电网频率是待测值,不能实现同步采样,为了提高频率检测精度,提出了基于DFT或FFT的频率测量改进算法:一种方法是利用DFT或FFT,计算出相邻2个周期的相位,再用得到的频率偏差值进行迭代修正;另一种方法是通过频率自动跟踪技术,实现采样频率和信号频率的完全同步。本专利技术所涉及的基于频率谱极值点的电网基波频率检测方法是:采用数字化测量方法,按某一固定采样频率采集电网的电压或电流信号。然后,对采集到的电压或电流离散时间序列进行离散傅里叶变换或快速傅里叶变换,求出被测电压或电流信号的离散频域特性,频域区间为49.5~50.0Hz,频域分辨率需小于等于0.01Hz,根据电网电压或电流信号的离散频域特性得到其频谱图,频谱图极值所在的频点就是被测信号的基波频率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于频谱极值点的电网基波频率检测方法,该方法以固定的采样频率对电网电压或电流信号进行数字化测量,对采集到离散电压或电流的时间序列进行离散傅里叶变换或快速傅里叶变换,得到电压或电流在49.5~50.5Hz频率范围内的频谱图,根据频谱的极值点检测出电网的基波频率。为实现上述目的,本专利技术的技术方案是:一种基于频谱极值点的电网基波频率检测方法,以一预定的采样频率对电网的电压或电流进行时域采样,测得电压或电流离散时间序列,对离散时间序列进行滑动离散傅立叶变换或快速傅立叶变换,得到电压或电流的频谱图。在本专利技术一实施例中,该方法具体包括如下步骤,S1:以一预定的采样频率fs对电网电压或电流信号x(i)进行时域采样,测得电压或电流信号x(i)的离散采样值,离散采样值为{x(k),k=0,1,2,……N-1};S2:采用下式,取不同的i对离散采样值{x(k),k=0,1,2,…,N-1}进行DFT变换或FFT变换,计算x(i)的离散频域特性;其中,i的取值范围为[49.5Hz,50.0Hz],分辨率为0.01Hz,通过计算得到电压或电流信号x(i)的频域特性,即得到电网电压或电流的频谱图。在本专利技术一实施例中,所述采样频率fs为x(i)信号中最高次谐波阶数的2倍。相较于现有技术,本专利技术具有以下有益效果:本专利技术方法以固定的采样频率对电网电压或电流信号进行数字化测量,对采集到离散电压或电流的时间序列进行离散傅里叶变换或快速傅里叶变换,得到电压或电流在49.5~50.5Hz频率范围内的频谱图,根据频谱的极值点检测出电网的基波频率。附图说明图1为本专利技术给出对频率为49.8Hz的信号用100s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图2为本专利技术给出对频率为49.8Hz的信号用100s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图3为本专利技术给出对频率为49.8Hz的信号用100s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图4为本专利技术给出对频率为49.8Hz的信号用200ms的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图5为本专利技术给出对频率为50.0Hz的信号用200ms的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图6为本专利技术给出对频率为50.2Hz的信号用200ms的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图7为本专利技术给出对频率为49.8Hz的信号用1s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图8为本专利技术给出对频率为50.0Hz的信号用1s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图9为本专利技术给出对频率为50.2Hz的信号用1s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图10为本专利技术给出对频率为49.8Hz的信号用3s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图11为本专利技术给出对频率为50.0Hz的信号用3s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图12为本专利技术给出对频率为50.2Hz的信号用3s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图13为本专利技术给出对频率为49.8Hz的信号用10s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图14为本专利技术给出对频率为50.0Hz的信号用10s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图15为本专利技术给出对频率为50.2Hz的信号用10s的采样数据进行离散傅立叶变换或快速傅立叶变换所得到的频谱图。图16为本专利技术给出根据电网电压或电流的频谱图测量电网频率的示意图。具体实施方式下面结合附图,对本专利技术的技术方案进行具体说明。本专利技术的一种基于频谱极值点的电网基波频率检测方法,以一预定的采样频率对电网的电压或电流进行时域采样,测得电压或电流离散时间序列,对离散时间序列进行滑动离散傅立叶变换或快速傅立叶变换,得到电压或电流的频谱图;该方法具体包括如下步骤,S1:以一预定的采样频率fs对电网电压或电流信号x(i)进行时域采样,测得电压或电流信号x(i)的离散采样值,离散采样值为{x(k),k=0,1,2,……N-1};为避免频率混叠,需要满足采样定理,采样频率fs至少是原信号中最高次谐波阶数的2倍。如果电网的最高次谐波的阶次为h,采样频率fs应等于n*2*h*50,n是正整数,n=1,2,……。S2:采用下式,取不同的i对离散采样值{x(k),k=0,1,2,…,N-1}进行DFT变换或FFT变换,计算x(i)的离散频域特性;其中,i的取值范围为[49.5Hz,50.0Hz],分辨率为0.01Hz,通过计算得到电压或电流信号x(i)的频域特性,即得到电网电压或电流的频谱图。以下为本专利技术的具体实施例。本专利技术的基于频谱极值点的电网基波频率检测方法,用数值化测量电路对电网电压或电流信号进行测量,为了保证频率测量精度,模转换换器ADC的有效位大于等于10位,测量电路的信噪比大于等于20dB。以一定的采样频率fs对电压或电流信号进行采样,采样频率fs等于n*2*h*50,n是正整数,n=1,2,……。采样时间t至少为1s,通过测量得到t时间内连续N个离散时间序列信号{x(k),k=0,1,2,……N-1}。按照下式,取不同的i对{x(k),k=0,1,2,…,N-1}进行DFT变换或FFT变换,计算x(i)的离散频域特性i的取值范围为49.5~50.0Hz,分辨率为0.01Hz,通过计算得到被测电压或电流信号的频谱图,如图16所示。在图16所示的频谱图上,找出极值点,极值点的值就是电网的被测频率。具体实施时,极值点可本文档来自技高网...
基于频谱极值点的电网基波频率检测方法

【技术保护点】
一种基于频谱极值点的电网基波频率检测方法,其特征在于:以一预定的采样频率对电网的电压或电流进行时域采样,测得电压或电流离散时间序列,对离散时间序列进行滑动离散傅立叶变换或快速傅立叶变换,得到电压或电流的频谱图。

【技术特征摘要】
1.一种基于频谱极值点的电网基波频率检测方法,其特征在于:以一预定的采样频率对电网的电压或电流进行时域采样,测得电压或电流离散时间序列,对离散时间序列进行滑动离散傅立叶变换或快速傅立叶变换,得到电压或电流的频谱图。2.根据权利要求1所述的基于频谱极值点的电网基波频率检测方法,其特征在于:该方法具体包括如下步骤,S1:以一预定的采样频率fs对电网电压或电流信号x(i)进行时域采样,测得电压或电流信号x(i)的离散采样值,离散采样值为{x(k)...

【专利技术属性】
技术研发人员:黄秋岑伍刚李宏发吴树霖陈震亦
申请(专利权)人:国网福建省电力有限公司国家电网公司国网福建省电力有限公司信息通信分公司
类型:发明
国别省市:福建,35

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