基于固定采样率的工频交流信号测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于固定采样率的工频交流信号测量方法，包括根据输入测频算法、均方根计算有效值算法，平衡校正算法，适用在硬件采样率固定和一个周期内采样点数少的交流采样测量装置上应用，无需增加硬件校正补偿电路，避免了成本和干扰等问题，通过软件校正补偿，保证了测控采样精度，测试操作方便，且便于调整，根据需要进行修正，容易实现，可靠性高，具有良好的应用前景。

Measurement method of power frequency AC signals based on fixed sampling rate

The invention discloses a power frequency AC signal measurement method based on a fixed sampling rate, including an input frequency measurement algorithm, a RMS algorithm and a balanced correction algorithm, which are suitable for application in an AC sampling and measuring device with a fixed hardware sampling rate and a small number of sampling points in a period without adding a hardware correction complement. Compensation circuit avoids the problems of cost and interference. Through software compensation, it ensures the sampling accuracy of measurement and control, easy to operate and adjust. It is easy to be corrected according to the need, easy to realize, high reliability and has a good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
基于固定采样率的工频交流信号测量方法
本专利技术涉及交流采样
，具体涉及一种基于固定采样率的工频交流信号测量方法。
技术介绍
交流采样测量装置，是将工频交流电量(电流、电压、有功功率、无功功率、频率、相位角和功率因数等参数)经数据采集、转换、计算，转变为数字信号传送至本地或远端显示装置的测量装置。因此，交流采样测量装置的采集电量的准确性，直接影响到电网的安全调度。根据《国网公司交流采样装置鉴定方法》DL/T630-1997中5.4.3.3的规定，改变被测量信号频率在45Hz～55Hz时，测量误差允许改变量不能超过100％，但是，由于工频交流电量的测量信号频率是不断变化的，变化的频率对交流采样信号的周期产生影响，以致产生更大的的误差。目前，市面上的交流采样测量装置，为了保证在1个周期内均匀、等分地采集，利用锁相环及计数器构成采样频率自动跟踪被测信号频率变化来调整采样点之间的间隔，使被测量信号的频率在45Hz～55Hz范围内变化时，误差能满足测量要求。但是，通过锁相环及计数器的硬件电路校正补偿的方法，无疑会增加交流采样测量装置的制作成本，且不便于根据实际情况进行调节，因此，如何通过软件可靠的校正补偿手段解决频率变化时对固定采样点数及采样精度的影响，是当前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有交流采样测量装置中，通过锁相环及计数器的硬件电路校正补偿频率变化时对固定采样点数及采样精度的影响的方法，存在的问题。本专利技术的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，适用在硬件采样率固定和一个周期内采样点数少的交流采样测量装置上应用，无需增加硬件校正补偿电路，避免了成本和干扰等问题，通过软件校正补偿，保证了测控采样精度，测试操作方便，且便于调整，根据需要进行修正，容易实现，可靠性高，具有良好的应用前景。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于固定采样率的工频交流信号测量方法，包括以下步骤，步骤(A)，根据输入测频算法，计算出的被测工频交流信号的频率f；步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD，并得到固定采样率下的采样间隔Δt；步骤(C)，根据公式(1)，计算得到当前频率的下一个周期内的新采样点数V，V＝1000/(f*Δt)(1)；步骤(D)，对步骤(C)得到的的新采样点数V，根据公式(2)，得到五个周期内的中间变量F_Va，F_Val＝V*10*5(2)，通过公式(3)，对中间变量F_Va取整，中间整数变量sma，sma＝(int)F_Val(3)，通过公式(4)，对中间整数变量sma对10取余得到余数V1，VI＝sma％10(4)，若余数V1≥5，则将中间整数变量sma缩小10倍并加1，得到五个周期内的总采样点数V2；否则，直接将中间整数变量sma缩小10倍，得到五个周期内的总采样点数V2；步骤(E)，判断五个周期内的总采样点数V2是否在最低越限阈值、最高越限阈值之间，若不在，则以标准的50.0Hz频率，计算出的五个周期内的固定采样点数100，进行采样；若在，执行步骤(F)；步骤(F)，通过五个周期内的总采样点数V2和每个采样点对应的采样值xi，结合公式(5)，根据均方根计算有效值算法，得到被测工频交流信号的有效值Val_temp，根据平衡校正算法，将被测工频交流信号的有效值Val_temp乘以采样系数kAD，得出被测工频交流信号的修正有效值。前述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD为20。前述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，步骤(E)，所述最低越限阈值为85，所述最高越限阈值为125。前述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，所述采样系数kAD，根据公式(6)，得到，kAD＝1.0+0.0005*(f-50.0)(6)。前述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD，并得到固定采样率下的采样间隔Δt，Δt＝20ms/SamD，其中，20ms为固定采样周期。前述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，步骤(D)，对步骤(C)得到的的新采样点数V，根据公式(2)，得到五个周期内的中间变量F_Val，根据需要，可选择计算五的倍数周期内的中间变量。本专利技术的有益效果是：本专利技术的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，适用在硬件采样率固定和一个周期内采样点数少的交流采样测量装置上应用，无需增加硬件校正补偿电路，避免了成本和干扰等问题，通过软件校正补偿，保证了测控采样精度，测试操作方便，且便于调整，根据需要进行修正，容易实现，可靠性高，具有良好的应用前景。附图说明图1是本专利技术的基于固定采样率的工频交流信号测量方法的流程图。具体实施方式下面对本专利技术作进一步的说明。本专利技术的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，适用在硬件采样率固定和一个周期内采样点数少的交流采样测量装置上应用，无需增加硬件校正补偿电路，避免了成本和干扰等问题，通过软件校正补偿，保证了测控采样精度，测试操作方便，且便于调整，根据需要进行修正，容易实现，可靠性高，如图1所示，具体包括以下步骤，步骤(A)，根据输入测频算法，计算出的被测工频交流信号的频率f；步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD，并得到固定采样率下的采样间隔Δt，Δt＝20ms/SamD，其中，20ms为固定采样周期。步骤(C)，根据公式(1)，计算得到当前频率的下一个周期内的新采样点数V，V＝1000/(f*Δt)(1)；步骤(D)，对步骤(C)得到的的新采样点数V，根据公式(2)，得到五个周期内的中间变量F_Va，这里根据需要，可选择计算五的倍数周期内的中间变量，F_Val＝V*10*5(2)，通过公式(3)，对中间变量F_Va取整，中间整数变量sma，sma＝(int)F_Val(3)，通过公式(4)，对中间整数变量sma对10取余得到余数V1，Vl＝sma％10(4)，若余数V1≥5，则将中间整数变量sma缩小10倍并加1，得到五个周期内的总采样点数V2；否则，直接将中间整数变量sma缩小10倍，得到五个周期内的总采样点数V2；步骤(E)，判断五个周期内的总采样点数V2是否在最低越限阈值、最高越限阈值之间，若不在，则以标准的50.0Hz频率，计算出的五个周期内的固定采样点数100，进行采样；若在，执行步骤(F)；步骤(F)，通过五个周期内的总采样点数V2和每个采样点对应的采样值xi，结合公式(5)，根据均方根计算有效值算法，得到被测工频交流信号的有效值Val_temp，根据平衡校正算法，将被测工频交流信号的有效值Val_temp乘以采样系数kAD，得出被测工频交流信号的修正有效值。优选的，步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD为20，所述最低越限阈值为85，所述最高越限阈值为125。优选的，所述采样系数kAD，根据公式(6)，得到，kAD＝1.0+0.0005*(f-50.0)(6)。本专利技术的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，通过均方根计算有效值算法，将缓冲区中的5个周期的采样值平方和除以5个周波的总采样点数后开平方的结果，即得到被测工频交流信号的有效值；所述平衡校正算法是为了解决固定采样率测量电量时，被测量工频交流信号的频率变小时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于固定采样率的工频交流信号测量方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，根据输入测频算法，计算出的被测工频交流信号的频率f；步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD，并得到固定采样率下的采样间隔Δt；步骤(C)，根据公式(1)，计算得到当前频率的下一个周期内的新采样点数V，V＝1000/(f*Δt)             (1)；步骤(D)，对步骤(C)得到的的新采样点数V，根据公式(2)，得到五个周期内的中间变量F_Val，F_Val＝V*10*5    (2)，通过公式(3)，对中间变量F_Val取整，中间整数变量sma，sma＝(int)F_Val         (3)，通过公式(4)，对中间整数变量sma对10取余得到余数V1，VI＝sma％10            (4)，若余数V1≥5，则将中间整数变量sma缩小10倍并加1，得到五个周期内的总采样点数V2；否则，直接将中间整数变量sma缩小10倍，得到五个周期内的总采样点数V2；步骤(E)，判断五个周期内的总采样点数V2是否在最低越限阈值、最高越限阈值之间，若不在，则以标准的50.0Hz频率，计算出的五个周期内的固定采样点数100，进行采样；若在，执行步骤(F)；步骤(F)，通过五个周期内的总采样点数V2和每个采样点对应的采样值xi，结合公式(5)，根据均方根计算有效值算法，得到被测工频交流信号的有效值Val_temp，...

【技术特征摘要】
1.基于固定采样率的工频交流信号测量方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(A)，根据输入测频算法，计算出的被测工频交流信号的频率f；步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD，并得到固定采样率下的采样间隔Δt；步骤(C)，根据公式(1)，计算得到当前频率的下一个周期内的新采样点数V，V＝1000/(f*Δt)(1)；步骤(D)，对步骤(C)得到的的新采样点数V，根据公式(2)，得到五个周期内的中间变量F_Val，F_Val＝V*10*5(2)，通过公式(3)，对中间变量F_Val取整，中间整数变量sma，sma＝(int)F_Val(3)，通过公式(4)，对中间整数变量sma对10取余得到余数V1，VI＝sma％10(4)，若余数V1≥5，则将中间整数变量sma缩小10倍并加1，得到五个周期内的总采样点数V2；否则，直接将中间整数变量sma缩小10倍，得到五个周期内的总采样点数V2；步骤(E)，判断五个周期内的总采样点数V2是否在最低越限阈值、最高越限阈值之间，若不在，则以标准的50.0Hz频率，计算出的五个周期内的固定采样点数100，进行采样；若在，执行步骤(F)；步骤(F)，通过五个周期内的总采样点数V2和每个采样点对应的采样值xi，结合...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵先锋，刘家严，王峰，孙召田，陈有才，蔡德胜，尹文堔，
申请(专利权)人：南京丰道电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32