电力系统中正弦波信号的参数测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统中正弦波信号的参数测量方法及系统，所述方法包括：根据预设信号时间长度和预设信号离散采样频率，对正弦波信号进行采样，获得采样数据序列；对所述采样数据序列的幅值进行归一化处理，生成幅值归一化的正弦波信号序列；从所述正弦波信号序列中选取与所述正弦波信号序列的开始过零点距离最近的两个离散信号和与所述正弦波信号序列的结束过零点距离最近的两个离散信号；通过预设的周期计算模型将选取的四个离散信号的采样值转换为所述正弦波信号的周期；将所述正弦波信号的周期转换为所述正弦波信号的频率。实施本发明专利技术的方法及系统，可快速稳定地检测到精度较高的正弦波信号频率。

【技术实现步骤摘要】
电力系统中正弦波信号的参数测量方法及系统
本专利技术涉及电力
，特别是涉及一种电力系统中正弦波信号的参数测量方法及系统。
技术介绍
现代电力工程实践中，高精度电力仪器的发展、大量新技术在电力系统的应用对信号频率测量精度的要求越来越高。测量低频信号频率的通常方法是一种零交法(zero-crossingalgorithm)。该方法通过检测信号波形的过零点，利用1个或数个周期过零点的时间间隔来推算出此段波形的频率。然而，上述测量低频信号频率测量出的频率值精度较低，难以应用在含有高精度电力仪器的电力系统中。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述测量低频信号频率测量出的频率值精度较低的问题，提供一种电力系统中正弦波信号的参数测量方法及系统。一种电力系统中正弦波信号的参数测量方法，包括以下步骤：根据预设信号时间长度和预设信号离散采样频率，对正弦波信号进行采样，获得采样数据序列；对所述采样数据序列的幅值进行归一化处理，生成幅值归一化的正弦波信号序列；从所述正弦波信号序列中选取与所述正弦波信号序列的开始过零点距离最近的两个离散信号和与所述正弦波信号序列的结束过零点距离最近的两个离散信号；其中，选取的四个离散信号为分别按时间排序的正数前两个离散信号和倒数后两个离散信号；通过预设的周期计算模型将选取的四个离散信号的采样值转换为所述正弦波信号的周期；其中，通过对所述四个离散信号的采样值计算，得到所述开始过零点到所述结束过零点之间的时间，将所述开始过零点到结束过零点之间的时间除以所述正弦波信号序列的周期数，得到所述正弦波信号序列的平均周期；将所述正弦波信号的周期转换为所述正弦波信号的频率。一种电力系统中正弦波信号的参数测量系统，包括：信号采样模块，用于根据预设信号时间长度和预设信号离散采样频率，对正弦波信号进行采样，获得采样数据序列；幅值归一化模块，用于对所述采样数据序列的幅值进行归一化处理，生成幅值归一化的正弦波信号序列；信号选取模块，用于从所述正弦波信号序列中选取与所述正弦波信号序列的开始过零点距离最近的两个离散信号和与所述正弦波信号序列的结束过零点距离最近的两个离散信号；其中，选取的四个离散信号为分别按时间排序的正数前两个离散信号和倒数后两个离散信号；周期获取模块，用于通过预设的周期计算模型将选取的四个离散信号的采样值转换为所述正弦波信号的周期；其中，通过对所述四个离散信号的采样值计算，得到所述开始过零点到所述结束过零点之间的时间，即开始过零点到结束过零点时间，将所述开始过零点到结束过零点时间除以所述正弦波信号序列的周期数，可得到所述正弦波信号序列的平均周期；频率获取模块，用于将所述正弦波信号的周期转换为所述正弦波信号的频率。上述电力系统中正弦波信号的参数测量方法和系统，首先对对正弦波信号进行采样，获得采样数据序列；然后对所述采样数据序列的幅值进行归一化处理，生成幅值归一化的正弦波信号序列，从所述正弦波信号序列中选取与所述正弦波信号序列的开始过零点距离最近的两个离散信号和与所述正弦波信号序列的结束过零点距离最近的两个离散信号；最终将选取的四个离散信号的采样值转换为所述正弦波信号的周期和频率。可快速稳定地检测到精度较高的正弦波信号频率，在电力科学研究、低频率范围仪器的校准、电网主要参数的测量上具有重要的实际应用价值。附图说明图1是本专利技术电力系统中正弦波信号的参数测量方法第一实施方式的流程示意图；图2是本专利技术电力系统中正弦波信号的参数测量方法中使用的幅值归一化系统的结构示意图；图3是本专利技术电力系统中正弦波信号的参数测量方法中离散信号的示意图；图4是本专利技术电力系统中正弦波信号的参数测量方法第二实施方式的流程示意图；图5是本专利技术电力系统中正弦波信号的参数测量系统第一实施方式的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，图1是本专利技术的电力系统中正弦波信号的参数测量方法第一实施方式的流程示意图。本实施方式的所述电力系统中正弦波信号的参数测量方法，可包括以下步骤：步骤S101，根据预设信号时间长度和预设信号离散采样频率，对正弦波信号进行采样，获得采样数据序列。步骤S102，对所述采样数据序列的幅值进行归一化处理，生成幅值归一化的正弦波信号序列。步骤S103，从所述正弦波信号序列中选取与所述正弦波信号序列的开始过零点距离最近的两个离散信号和与所述正弦波信号序列的结束过零点距离最近的两个离散信号。步骤S104，通过预设的周期计算模型将选取的四个离散信号的采样值转换为所述正弦波信号的周期。步骤S105，将所述正弦波信号的周期转换为所述正弦波信号的频率。本实施方式，首先对对正弦波信号进行采样，获得采样数据序列；然后对所述采样数据序列的幅值进行归一化处理，生成幅值归一化的正弦波信号序列，从所述正弦波信号序列中选取与所述正弦波信号序列的开始过零点距离最近的两个离散信号和与所述正弦波信号序列的结束过零点距离最近的两个离散信号；最终将选取的四个离散信号的采样值转换为所述正弦波信号的周期和频率。可快速稳定地检测到精度较高的正弦波信号频率，在电力科学研究、低频率范围仪器的校准、电网主要参数的测量上具有重要的实际应用价值。其中，对于步骤S101，可预先设置所述预设信号时间长度和所述预设信号离散采样频率。所述预设信号时间长度优选地可为M个信号周期对应的时间长度。M优选地可为大于或等于10的正整数。优选地，可通过电网领域的惯用采样设备对所述正弦波信号进行采样。对于步骤S102，对所述采样数据序列的幅值进行归一化处理，优选地可计算所述采样数据序列的过程幅值，得到过程幅值序列，再将所述采样数据序列除以所述过程幅值序列，得到幅值归一化的正弦波信号序列。在一个实施例中，对所述采样数据序列的幅值进行归一化处理，生成幅值归一化的正弦波信号序列的步骤包括以下步骤：对所述采样数据序列进行初步频率测量，得到所述采样数据序列的初步频率。根据所述初步频率，对所述采样数据序列进行高精度幅值检波，获取所述正弦波信号的高精度幅值信号序列。具体计算步骤如下：根据初步频率计算四分之一周期延时、二分之一周期延时、延时误差量，以四分之一周期延时后的信号序列为基准，令基准信号序列为式(1)：式(1)中，ω为信号频率、也代表初步频率，单位rad/s，fn为采样频率、单位Hz，(int)(πfn/2ω)代表四分之一周期延时对应的整数采样间隔数，(int)代表整数化，N为序列长度。对基准信号序列式(1)平方运算结果为式(2)：根据各延时值与基准之间的线性关系，得到正弦信号序列为式(3)，二分之一周期延时数据序列为式(4)：式(3)、式(4)、式(5)中，β代表四分之一延时误差量，即为所述延时误差量，单位rad。2(int)(πfn/2ω)代表二分之一延时对应的整数采样间隔数。式(4)减式(3)得到式(6)：对式(6)进行误差修正，具体将式(6)除延时误差量β的余弦函数cos(β)，为式(7)：对式(7)平方运算，得到式(8)：对式(8)乘以0.25得到式(9)：将式(2)加式(9)得到式(10)：n对式(10)后再开方，得到正弦信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统中正弦波信号的参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：根据预设信号时间长度和预设信号离散采样频率，对正弦波信号进行采样，获得采样数据序列；对所述采样数据序列的幅值进行归一化处理，生成幅值归一化的正弦波信号序列；从所述正弦波信号序列中选取与所述正弦波信号序列的开始过零点距离最近的两个离散信号和与所述正弦波信号序列的结束过零点距离最近的两个离散信号；通过预设的周期计算模型将选取的四个离散信号的采样值转换为所述正弦波信号的周期；将所述正弦波信号的周期转换为所述正弦波信号的频率。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统中正弦波信号的参数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：根据预设信号时间长度和预设信号离散采样频率，对正弦波信号进行采样，获得采样数据序列；对所述采样数据序列的幅值进行归一化处理，生成幅值归一化的正弦波信号序列；从所述正弦波信号序列中选取与所述正弦波信号序列的开始过零点距离最近的两个离散信号和与所述正弦波信号序列的结束过零点距离最近的两个离散信号；其中，选取的四个离散信号为分别按时间排序的正数前两个离散信号和倒数后两个离散信号；通过预设的周期计算模型将选取的四个离散信号的采样值转换为所述正弦波信号的周期；其中，通过对所述四个离散信号的采样值计算，得到所述开始过零点到所述结束过零点之间的时间，将所述开始过零点到结束过零点之间的时间除以所述正弦波信号序列的周期数，得到所述正弦波信号序列的平均周期；将所述正弦波信号的周期转换为所述正弦波信号的频率。2.根据权利要求1所述的电力系统中正弦波信号的参数测量方法，其特征在于，对所述采样数据序列的幅值进行归一化处理，生成幅值归一化的正弦波信号序列的步骤包括以下步骤：对所述采样数据序列进行高精度幅值检波，获取所述正弦波信号的高精度幅值信号序列；获取所述采样数据序列与所述高精度幅值信号序列的比值为幅值归一化的正弦波信号序列。3.根据权利要求2所述的电力系统中正弦波信号的参数测量方法，其特征在于，对所述采样数据序列进行高精度检波，获取所述正弦波信号的高精度幅值信号序列的步骤包括以下步骤：对所述采样数据序列进行初步频率测量，得到所述采样数据序列的初步频率；基于所述初步频率对所述采样数据序列进行四分之一周期延时处理，获得第一延时数据序列；将所述第一延时数据序列进行平方运算，获得第一平方数据序列；基于所述初步频率对所述采样数据序列进行二分之一周期延时处理，获得第二延时数据序列；将所述采样数据序列与所述第二延时数据序列进行减法运算，获得减法数据序列；基于所述初步频率计算延时误差量，根据所述延时误差量对所述减法数据序列进行误差修正，获得修正数据序列；对所述修正数据序列进行平方运算，获得第二平方数据序列；对所述第二平方数据序列与四分之一相乘，获得相乘数据序列；将所述第一平方数据序列与所述相乘数据序列进行加法运算，获得相加数据序列；将所述相加数据序列进开方运算，生成所述正弦波信号的高精度幅值信号序列。4.根据权利要求3所述的电力系统中正弦波信号的参数测量方法，其特征在于，获取所述采样数据序列与所述高精度幅值信号序列的比值为幅值归一化的正弦波信号序列的步骤包括以下步骤：通过除法器对所述采样数据序列和所述高精度幅值信号序列除法运算，生成所述幅值归一化的正弦波信号序列。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的电力系统中正弦波信号的参数测量方法，其特征在于，将所述正弦波信号的周期转换为所述正弦波信号的频率的步骤包括以下步骤：检测所述正弦波信号序列的开始过零点到所述正弦波信号序列的结束过零点之间的信号周期数，得到所述正弦波信号的周期数；获取所述周...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，庞志强，万文军，史玲玲，任娟娟，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44