频率测量装置、频率测量方法和低频减载装置制造方法及图纸

一种频率测量装置，包括：采样模块单元，根据输入的待采样电压和采样频率，输出电压采样值；基于单周波DFT的角度偏移计算单元，根据电压采样值，计算并输出基于单周波DFT的第1角度偏移；基于多周波DFT的角度偏移计算单元，根据电压采样值，计算并输出基于多周波DFT的第2角度偏移；角度偏移选择单元，根据第1角度偏移和第2角度偏移，选择并输出其中绝对值较小的角度偏移，作为选定角度偏移量；采样频率计算输出单元，根据选定角度偏移量计算新的采样频率，并将其输出到采样模块；以及频率测量值计算输出单元，根据输入的选定角度偏移量计算并输出频率测量值。

Frequency measuring device, frequency measuring method and low frequency load reduction device

A frequency measuring device comprises a sampling module, according to the input voltage sampling and sampling frequency, the output voltage sampling value calculation unit; single cycle DFT angle offset based on voltage according to the sampling value, calculate and output offset single cycle DFT first based on DFT calculation unit; multi frequency offset based on according to the voltage sampling value, calculate and output offset frequency of DFT second based on angle; angle offset selection unit, according to the first point and second point offset offset, which selects and outputs the absolute value of small angle offset, the offset angle is selected as the sampling frequency; calculating output unit, calculate the sampling frequency according to the selected new angle offset, and its output to the sampling module; and the measured frequency to calculate the output unit, according to the selected input angle offset calculation and transmission Out of frequency measurement.

【技术实现步骤摘要】
频率测量装置、频率测量方法和低频减载装置
本专利技术涉及频率测量装置、频率测量方法和低频减载装置。特别涉及同时使用了基于单周波DFT(离散傅立叶变换)的角度偏移计算单元和基于多周波DFT的角度偏移计算单元来计算角度偏移量的频率测量装置、频率测量方法和低频减载装置。
技术介绍
电力系统自动化设备，例如继电保护设备、稳定控制设备，都需要对电力系统频率进行精确测量。频率测量的精度与速度，对自动化设备(例如：低频减载装置)的可靠性至关重要，。以往，有时因为频率测量的不准确，而导致自动化设备发出错误动作命令，造成不必要的经济损失。传统的频率测量技术主要是过零点检测技术和基于离散傅立叶变换DFT的锁相技术。过零点检测技术的精度容易受到噪音、谐波等电力系统暂态过程影响。图1是以往的频率测量装置的电路图。由图1可知，该技术在频率测量中采用了基于离散傅立叶变换DFT的锁相技术这种方法，对于噪音和整数次谐波干扰有一定的过滤功能，但是这种方法采用的单周波DFT，对于非整数次谐波(例如：分频谐振干扰)、电压幅值剧烈变化、相角的突变，缺乏有效的过滤作用。而简单地采用多周波DFT，虽然能起到一定的滤波功能从而降低扰动幅度，但是扰动的总体持续时间反而要长于单周波DFT，因此也不能有效提高频率测量的可靠性。另外，由图1可知，在用于频率跟踪的离散锁相环中，在运算采样频率和频率测量时采用了同一个控制因子G。控制因子G是用于调节响应特性，如稳定时间和过冲的比例控制因子。如果控制因子G等于1，频率稳定误差会减小，但频率响应变化剧烈。则如果控制因子G小于1，即欠补偿，频率稳定误差会增大，但频率响应平滑。由于采样频率和频率测量都受到同一控制因子的影响，所以难以兼顾频率测量的精度和采样频率的平滑的频率响应。因此，以往在电力系统发生扰动，导致电压幅值波动、相角突变、或者存在分频谐波干扰时，频率测量值往往不够准确。因此，有必要探索一种新的频率测量技术，在满足频率响应速度的要求下，尽可能提高在电力系统发生扰动情况下的频率测量精度。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述课题而完成的。其目的是提供在满足频率响应速度的要求下，尽可能提高在电力系统发生扰动情况下的频率测量精度的频率测量装置、频率测量方法和低频减载装置。本专利技术的频率测量装置，包括：采样模块单元，根据输入的采样电压和采样频率，输出电压采样值；基于单周波离散傅立叶变换DFT的角度偏移计算单元，根据输入的来自所述采样模块单元的所述电压采样值，计算并输出基于单周波DFT的第1角度偏移；基于多周波DFT的角度偏移计算单元，根据输入的来自所述采样模块单元的所述电压采样值，计算并输出基于多周波DFT的第2角度偏移；角度偏移选择单元，根据输入的所述第1角度偏移和所述第2角度偏移，选择并输出其中绝对值较小的角度偏移，作为选定角度偏移量；采样频率计算输出单元，根据输入的所述选定角度偏移量计算采样频率，并将其作为新的采样频率输出到所述采样模块；以及频率测量值计算输出单元，根据输入的所述选定角度偏移量计算并输出频率测量值。本专利技术的频率测量方法包括：采样步骤，在采样模块中输入待采样电压和采样频率，输出电压采样值；基于单周波离散傅立叶变换DFT的角度偏移计算步骤，根据输入的来自采样模块步骤的电压采样值，计算并输出基于单周波DFT的第1角度偏移；基于多周波DFT的角度偏移计算步骤，根据输入的来自采样模块步骤的电压采样值，计算并输出基于多周波DFT的第2角度偏移；角度偏移选择步骤，根据第1角度偏移和第2角度偏移，选择并输出其中绝对值较小的角度偏移，作为选定角度偏移量；采样频率计算输出步骤，根据输入的选定角度偏移量计算采样频率，并将其作为新的采样频率，输出到采样模块；以及频率测量值计算输出步骤，根据输入的选定角度偏移量计算并输出频率测量值。本专利技术的技术方案改进了基于DFT的频率测量技术，采用单周波DFT与多周波DFT相结合的方式，分别由单周波DFT、多周波DFT计算角度偏移值，选择绝对值较小的角度偏移量作为频率偏移的计算基础，此外，还采用“欠补偿”方式调整采样频率。本专利技术的技术方案既利用了多周波DFT的滤波功能，又加速了频率响应过程，从而有效提高了电压扰动情况下频率测量的精度与速度。因此，本专利技术可以有助于提高电力自动化设备(例如：低频减载装置)的可靠性，降低发生误动作的概率。附图说明从本公开的具体实施例结合附图的以下描述中，其它优点和特征将变得更清楚明显，这些具体实施例仅是为了非限制性的目的，并在附图中示出，附图中同样的附图标记用于表示同样的部件或单元，其中：图1是以往的频率测量装置的电路图。图2是本专利技术的频率测量装置的电路图。图3是本专利技术的频率测量装置的具体结构的框图。图4是本专利技术的频率测量方法的流程图。图5是本专利技术的频率测量方法中的基于单周波DFT的角度偏移计算步骤20的具体流程图。图6是本专利技术的频率测量方法中的基于多周波DFT的角度偏移计算步骤S30的具体流程图。图7是本专利技术的频率测量方法中的采样频率计算输出步骤S50的具体流程图。图8是本专利技术的频率测量方法中的频率测量值计算输出步骤S60的具体流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的多个具体实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开被理解得更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。图2是本专利技术的频率测量装置的电路图的一个例子。与现有技术的图1的电路图对比可知，本专利技术的频率测量装置分别通过单周波DFT、多周波DFT同时计算角度偏移值，选择绝对值较小的角度偏移量作为频率偏移的计算基础。并且在离散锁相环中，在频率测量值的计算中，采用的控制因子的比例系数为1，在新的采样频率计算中，采用的控制因子的比例系数小于1，即采用“欠补偿”方式调整采样频率。图3是本专利技术的频率测量装置的具体结构的框图。由图3可知，本专利技术的频率测量装置1包括：根据输入的待采样电压和采样频率，输出电压采样值的采样模块单元10；根据输入的来自采样模块单元10的电压采样值，计算并输出基于单周波DFT的第1角度偏移的基于单周波离散傅立叶变换DFT的角度偏移计算单元20；根据输入的来自采样模块单元10的电压采样值，计算并输出基于多周波DFT的第2角度偏移的基于多周波DFT的角度偏移计算单元30；根据输入的第1角度偏移和第2角度偏移，选择并输出其中绝对值较小的角度偏移，作为选定角度偏移量的角度偏移选择单元40；根据输入的选定角度偏移量计算采样频率，并将其作为新的采样频率输出到采样模块的采样频率计算输出单元50；以及根据输入的选定角度偏移量计算并输出频率测量值的频率测量值计算输出单元60。其中，基于单周波DFT的角度偏移计算单元20包括：对输入的单周波的电压采样值进行DFT处理，输出第1电压相位角的单周波DFT单元201；根据第1电压相位角，计算并输出第1角度偏移量的第1角度偏移计算单元202。基于多周波DFT的角度偏移计算单元30包括：通过窗函数，截取并输出多个周波的电压采样值的窗口单元301；对输入的多个周波的电压采样值进行DFT处理，计算并输出第2电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种频率测量装置，其特征在于，包括：采样模块单元，根据输入的待采样电压和采样频率，输出电压采样值；基于单周波离散傅立叶变换DFT的角度偏移计算单元，根据输入的来自所述采样模块单元的所述电压采样值，计算并输出基于单周波DFT的第1角度偏移；基于多周波DFT的角度偏移计算单元，根据输入的来自所述采样模块单元的所述电压采样值，计算并输出基于多周波DFT的第2角度偏移；角度偏移选择单元，根据输入的所述第1角度偏移和所述第2角度偏移，选择并输出其中绝对值较小的角度偏移，作为选定角度偏移量；采样频率计算输出单元，根据输入的所述选定角度偏移量计算新的采样频率，并将新的采样频率输出到所述采样模块；以及频率测量值计算输出单元，根据输入的所述选定角度偏移量计算并输出频率测量值。

【技术特征摘要】
1.一种频率测量装置，其特征在于，包括：采样模块单元，根据输入的待采样电压和采样频率，输出电压采样值；基于单周波离散傅立叶变换DFT的角度偏移计算单元，根据输入的来自所述采样模块单元的所述电压采样值，计算并输出基于单周波DFT的第1角度偏移；基于多周波DFT的角度偏移计算单元，根据输入的来自所述采样模块单元的所述电压采样值，计算并输出基于多周波DFT的第2角度偏移；角度偏移选择单元，根据输入的所述第1角度偏移和所述第2角度偏移，选择并输出其中绝对值较小的角度偏移，作为选定角度偏移量；采样频率计算输出单元，根据输入的所述选定角度偏移量计算新的采样频率，并将新的采样频率输出到所述采样模块；以及频率测量值计算输出单元，根据输入的所述选定角度偏移量计算并输出频率测量值。2.如权利要求1所述的频率测量装置，其特征在于，所述基于单周波DFT的角度偏移计算单元包括：单周波DFT单元，对输入的单周波的电压采样值进行DFT处理，输出第1电压相位角；第1角度偏移计算单元，根据所述第1电压相位角，计算并输出第1角度偏移量，作为所述第1角度偏移，所述基于多周波DFT的角度偏移计算单元包括：窗口单元，通过窗函数，截取并输出多个周波的所述电压采样值；多周波DFT单元，对输入的所述多个周波的电压采样值进行DFT处理，计算并输出第2电压相位角；第2角度偏移计算单元，根据所述第2电压相位角，计算并输出第2角度偏移量，作为所述第2角度偏移。3.如权利要求2所述的频率测量装置，其特征在于，所述窗函数为海明窗函数，所述多个周波为1至10个周波，可根据应用需要进行调整。4.如权利要求1所述的频率测量装置，其特征在于，所述采样频率计算输出单元包括：频率偏移计算单元；第1乘法器；采样基准频率值计算单元；以及第2乘法器，所述频率偏移计算单元根据输入的所述选定角度偏移量，计算并输出频率偏移量，所述第1乘法器将所述频率偏移量乘以第1系数后，将第1结果输出到所述采样基准频率值计算单元，所述采样基准频率值计算单元根据输入的所述第1结果计算并输出采样基准频率值，所述第2乘法器对所述采样基准频率值乘以整数倍后，生成新的采样频率，输出到所述采样模块，从而调整采样频率，频率测量值计算输出单元包括：第3乘法器；以及频率测量值计算单元，所述第3乘法器将所述频率偏移量乘以第2系数后，将第2结果输出到频率测量值计算单元，所述频率测量值计算单元根据所述第2结果计算并输出所述频率测量值。5.如权利要求4所述的频率测量装置，其特征在于，所述第1系数为大于0小于1的值，所述第2系数为1。6.如权利要求1所述的频率测量装置，其特征在于，每隔规定的运算间隔，运算一次从所述采样模块单元至所述采样频率计算输出单元并将新的采样频率输出到所述采样模块的迭代处理过程，所述运算间隔由具体应用进行设定。7.一种频率测量方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢锦磊，
申请(专利权)人：施耐德电器工业公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR