电力信号的幅值检测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种电力信号的幅值检测方法和系统，对采样所得的信号序列进行截短处理，获得截短信号序列；以所测参考频率的余弦函数和参考频率的正弦函数分别与信号序列和截短信号序列相乘，生成两组实频向量序列和虚频向量序列；通过对两组虚频向量序列和实频向量序列数字滤波，生成两组虚数向量滤波序列和实数向量滤波序列，进而积分生成两组虚数向量积分值和实数向量积分值；将两组实数向量积分值和虚数向量积分值转换为序列幅值和两个相位，将两个相位转换为频差；将所述序列幅值、所述频差转换为所述电力信号的基波幅值。实施本发明专利技术，得到准确度较高的基波幅值。

【技术实现步骤摘要】
电力信号的幅值检测方法和系统
本专利技术涉及电力
，特别是涉及一种电力信号的幅值检测方法和系统。
技术介绍
电力系统的频率测量、相位测量、幅值测量等在本质上均为正弦信号参数的测量。电力信号在本质上是一种正弦信号，傅里叶变换等是实现正弦信号参数测量的基本方法，在电力系统有广泛的应用。但随着参数测量技术的发展，傅里叶变换存在的问题也越显突出，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。在电力系统正弦信号参数测量方面，有形式各样的参数测量方法，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变换的测量法等。但是，电网运行额定工频为50Hz，属于较低的正弦频率，以上所述的正弦信号参数测量方法对低频信号的正弦参数测量精度低，且抗噪声干扰性差。
技术实现思路
基于此，有必要针对以上所述的正弦参数测量方法对低频信号的正弦参数测量精度低，且抗噪声干扰性差的问题，提供一种电力信号的幅值检测方法和系统。一种电力信号的幅值检测方法，包括以下步骤：根据预设信号周期数和预设采样频率计算预设序列长度，对电力信号进行采样，获得预设序列长度的信号序列；对所述信号序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并以所述初步频率为参考频率；对所述信号序列进行截短处理，获得截短信号序列，所述截短信号序列的序列长度相对所述信号序列的序列长度的截短值为所述信号序列的1周期序列长度的0.25倍；以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信号序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；以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信号序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；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滤波，生成第一实频向量滤波序列和第一虚频向量滤波序列；分别对所述第一实频向量滤波序列和所述第一虚频向量滤波序列进行积分运算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；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滤波，生成第二实频向量滤波序列和第二虚频向量滤波序列；分别对所述第二实频向量滤波序列和所述第二虚频向量滤波序列进行积分运算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；根据预设的相位和幅值转换规则，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和序列幅值；根据预设的相位转换规则，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；根据预设的频差转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述电力信号频率与所述参考频率的频差；根据预设的幅值转换规则，将所述序列幅值、所述电力信号频率与所述参考频率的频差转换为所述电力信号的基波幅值。一种电力信号的幅值检测系统，包括：采样模块，用于根据预设信号周期数和预设采样频率计算预设序列长度，对电力信号进行采样，获得预设序列长度的信号序列；初测模块，用于对所述信号序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并以所述初步频率为参考频率；截短模块，用于对所述信号序列进行截短处理，获得截短信号序列，所述截短信号序列的序列长度相对所述信号序列的序列长度的截短值为所述信号序列的1周期序列长度的0.25倍；第一混频模块，用于以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信号序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；第二混频模块，用于以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信号序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；第一滤波模块，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滤波，生成第一实频向量滤波序列和第一虚频向量滤波序列；第一积分模块，用于分别对所述第一实频向量滤波序列和所述第一虚频向量滤波序列进行积分运算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；第二滤波模块，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滤波，生成第二实频向量滤波序列和第二虚频向量滤波序列；第二积分模块，用于分别对所述第二实频向量滤波序列和所述第二虚频向量滤波序列进行积分运算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；相位幅值转换模块，用于根据预设的相位和幅值转换规则，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和序列幅值；相位转换模块，用于根据预设的相位转换规则，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；频差转换模块，用于根据预设的频差转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述电力信号频率与所述参考频率的频差；幅值转换模块，用于根据预设的幅值转换规则，将所述序列幅值、所述电力信号频率与所述参考频率的频差转换为所述电力信号的基波幅值。上述电力信号的幅值检测方法和系统，对采样所得的信号序列进行截短处理，获得截短信号序列，所述截短信号序列的长度相对所述信号序列的长度的截短值为信号周期序列长度的0.25倍；以所测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信号序列和所述截短信号序列相乘，生成两组实频向量序列和虚频向量序列；通过对两组虚频向量序列和实频向量序列数字滤波，生成两组虚数向量滤波序列和实数向量滤波序列，进而积分生成两组虚数向量积分值和实数向量积分值；再根据预设的相位转换规则，将两组实数向量积分值和虚数向量积分值转换为序列幅值和两个相位，根据预设的频差转换规则，将两个相位转换为所述电力信号频率与所述参考频率的频差；根据预设的幅值转换规则，将所述序列幅值、所述电力信号频率与所述参考频率的频差转换为所述电力信号的基波幅值，具有较高的准确度。附图说明图1是本专利技术电力信号的幅值检测方法第一实施方式的流程示意图；图2是本专利技术电力信号的幅值检测系统第一实施方式的结构示意图；图3是本专利技术电力信号的幅值检测方法的信号序列与截短信号序列示意图；图4是本专利技术电力信号的幅值检测系统的基波幅值检测相对误差实验结果示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。本专利技术中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。请参阅图1，图1是本专利技术的电力信号的幅值检测方法第一实施方式的流程示意图。本实施方式的所述电力信号的幅值检测方法可包括以下步骤：步骤S101，根据预设信号周期数和预设采样频率计算预设序列长度，对电力信号进行采样，获得预设序列长度的信号序列。步骤S102，对所述信号序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并以所述初步频率为参考频率。步骤S103，对所述信号序列进行截短处理，获得截短信号序列，所述截短信号序列的序列长度相对所述信号序列的序列长度的截短值为所述信号序列的1周期序列长度的0.25倍。步骤S104，以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信号序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列。步骤S105，以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信号序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列。步骤S106，分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力信号的幅值检测方法，其特征在于，包括以下步骤：根据预设信号周期数和预设采样频率计算预设序列长度，对电力信号进行采样，获得预设序列长度的信号序列；对所述信号序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并以所述初步频率为参考频率；对所述信号序列进行截短处理，获得截短信号序列，所述截短信号序列的序列长度相对所述信号序列的序列长度的截短值为所述信号序列的1周期序列长度的0.25倍；以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信号序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；以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信号序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；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滤波，生成第一实频向量滤波序列和第一虚频向量滤波序列；分别对所述第一实频向量滤波序列和所述第一虚频向量滤波序列进行积分运算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；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滤波，生成第二实频向量滤波序列和第二虚频向量滤波序列；分别对所述第二实频向量滤波序列和所述第二虚频向量滤波序列进行积分运算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；根据预设的相位和幅值转换规则，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和序列幅值；根据预设的相位转换规则，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；根据预设的频差转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述电力信号频率与所述参考频率的频差；根据预设的幅值转换规则，将所述序列幅值、所述电力信号频率与所述参考频率的频差转换为所述电力信号的基波幅值。...

【技术特征摘要】
1.一种电力信号的幅值检测方法，其特征在于，包括以下步骤：根据预设信号周期数和预设采样频率计算预设序列长度，对电力信号进行采样，获得预设序列长度的信号序列；对所述信号序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并以所述初步频率为参考频率；对所述信号序列进行截短处理，获得截短信号序列，所述截短信号序列的序列长度相对所述信号序列的序列长度的截短值为所述信号序列的1周期序列长度的0.25倍；以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信号序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；以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信号序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；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滤波，生成第一实频向量滤波序列和第一虚频向量滤波序列；分别对所述第一实频向量滤波序列和所述第一虚频向量滤波序列进行积分运算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；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滤波，生成第二实频向量滤波序列和第二虚频向量滤波序列；分别对所述第二实频向量滤波序列和所述第二虚频向量滤波序列进行积分运算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；根据预设的相位和幅值转换规则，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和序列幅值；根据预设的相位转换规则，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；根据预设的频差转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为电力信号频率与所述参考频率的频差；根据预设的幅值转换规则，将所述序列幅值、电力信号频率与所述参考频率的频差转换为所述电力信号的基波幅值；其中，根据预设的相位和幅值转换规则，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和序列幅值，包括：获取所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值的比值，获取该比值的反正切函数值的相反数，生成所述第一相位；获取所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值的平方和；对获取的平方和开根，生成所述序列幅值；其中，根据预设的相位转换规则，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，包括：获取所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值的比值，获取该比值的反正切函数值的相反数，生成所述第二相位；其中，根据预设的频差转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为电力信号频率与所述参考频率的频差，包括：获取对第一实频向量滤波序列进行积分运算的积分计算长度，生成第一积分长度；获取对第二实频向量滤波序列进行积分运算的积分计算长度，生成第二积分长度；获取所述第一相位与所述第二相位的差值，生成第一差值；获取所述第一差值与预设采样频率的乘积的2倍，生成第一乘积；获取所述第一积分长度与所述第二积分长度的差值，生成第二差值；获取所述第一乘积与所述第二差值的比值，生成所述频差；其中，根据预设的幅值转换规则，将所述序列幅值、电力信号频率与所述参考频率的频差转换为所述电力信号的基波幅值，包括：计算所述电力信号的基波幅值的公式为AMP为电力信号的基波幅值检测值，单位v；Amp为序列幅值，单位v；Δω为电力信号频率与所述参考频率的频差，单位rad/s；L1为第一积分长度；Tn为采样间隔，单位s；ND1为第一滤波参数，表示连续离散值相加数量；ND2为第二滤波参数，表示连续离散值相加数量；A为单基波频率信号的基波幅值，单位v。2.根据权利要求1所述的电力信号的幅值检测方法，其特征在于，根据预设信号周期数和预设采样频率计算预设序列长度的步骤包括以下步骤：通过以下所述公式将所述预设信号周期数和所述预设采样频率转换为所述预设序列长度：N＝(int)C2πT2πfn；其中，N为所述预设序列长度，单位无量纲，(int)表示取整，C2π为所述预设信号周期数，单位无量纲，T2π为信号周期，单位s，fn为所述预设采样频率，单位Hz。3.根据权利要求1所述的电力信号的幅值检测方法，其特征在于，其特征在于，所述数字滤波由六级算术平均值数字滤波器所构成。4.一种电力信号的幅值检测系统，其特征在于，包括：采样模块，用于根据预设信号周...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，陈世和，朱亚清，潘凤萍，王越超，庞志强，万文军，罗嘉，张曦，
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