超高次谐波测量方法、系统技术方案

本发明专利技术提供了一种超高次谐波测量方法及系统，该方法包括：当电能质量监测系统核心模块将采样数据环形缓存区的当前写环形缓存区指针切换到下一个采样数据环形缓存区之后，通道切换模块切换到下一个需要分析的采样通道；在信号通过通道切换模块后，带通滤波器滤除待分析超高次谐波频段信号之外的信号，并将待分析超高次谐波频段信号输入单通道高速AD；电能质量监测系统核心模块触发单通道高速AD进行采样并读取采样数据，然后将采样数据存入采样数据环形缓存区，由电能质量监测系统核心模块对采样数据进行分析和统计，得到超高次谐波的频谱和时频图。相对于现有技术，本发明专利技术降低超高次谐波测量成本，提升系统的性价比和稳定性。

Measurement method and system of uhthd

【技术实现步骤摘要】
超高次谐波测量方法、系统
本专利技术涉及电能质量
，尤其涉及一种高性价比高精度的超高次谐波测量方法、系统。
技术介绍
随着分布式能源、新能源发电、微网以及电力电子负荷在电网中的发展，超高次谐波对用户用电可靠性的威胁越来越大，如何进行超高次谐波的监测和分析目前属于电能质量分析的新的
目前国内外关于超高次谐波的监测分析方法和系统的研究还非常少。超高次谐波是2kHz～150kHz的谐波分量。根据香农采样定理，采样率至少需要达到300kHz才能正确进行2kHz～150kHz超高次谐波的分析，工程上一般需要4倍采样即600kHz才能准确可靠进行2kHz～150kHz超高次谐波的分析。由于要求的采样率非常高，因此对于系统的性能要求非常高，从而大幅度的提高了成本。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种超高次谐波测量方法、系统，旨在降低超高次谐波测量成本，提升系统的性价比和稳定性。为了达到上述目的，本专利技术提出一种超高次谐波测量方法，所述方法应用于超高次谐波测量系统，所述超高次谐波测量系统包括电能质量监测系统核心模块、通道切换模块、带通滤波器、单通道高速AD，所述方法包括以下步骤：当所述电能质量监测系统核心模块在设定的等时间间隔点将采样数据环形缓存区的当前写环形缓存区指针切换到下一个采样数据环形缓存区之后，所述通道切换模块切换到下一个需要分析的采样通道，并由所述电能质量监测系统核心模块将下一个需要分析的采样数据环形缓存区打上对应的通道标签；在信号通过所述通道切换模块后，所述带通滤波器滤除待分析超高次谐波频段信号之外的信号，并将待分析超高次谐波频段信号输入至所述单通道高速AD；所述电能质量监测系统核心模块触发高速单通道AD进行采样并读取采样值，然后根据当前采样环形缓存区写指针将采样值存入对应的环形采样缓存区，由所述电能质量监测系统核心模块对采样数据进行分析，得到所述超高次谐波的频谱。本专利技术进一步的技术方案是，所述电能质量监测系统核心模块包括主处理芯片和内存，所述主处理芯片包括定时器、协处理器和主处理核，所述主处理核在设定的等时间间隔点将采样数据环形缓存区的当前写环形缓存区指针切换到下一个采样数据环形缓存区的步骤包括：所述主处理核在设定的等时间间隔点将采样数据环形缓存区的当前写环形缓存区指针切换到下一个采样数据环形缓存区；所述电能质量监测系统核心模块将下一个需要分析的采样数据环形缓存区打上对应的通道标签的步骤包括：所述主处理核将下一个需要分析的采样数据环形缓存区打上对应的通道标签。本专利技术进一步的技术方案是，所述电能质量监测系统核心模块触发单通道高速AD进行采样并读取采样数据的步骤之前包括：所述电能质量监测系统核心模块读取采样数据，然后将采样数据存入采样数据环形缓存区，由所述电能质量监测系统核心模块对采样数据进行分析，得到所述超高次谐波的频谱的步骤包括：所述电能质量监控系统核心模块读取采样数据，并按循环存储模式将采样数据存储到当前写环形缓存区指针指定的环形缓存区中，并更新最新采样点在当前写环形缓存区中的位置；由所述主处理核在低优先级的任务中查询读环形缓存区指针和写环形缓存区指针；当当前读环形缓存区指针和当前写环形缓存区指针不一致时，由所述主处理核根据所述当前读环形缓存区指针和所述写环形缓存区指针获取需要分析处理的环形缓存区，并对所述需要分析处理的环形缓存区进行计算分析，得到所述超高次谐波的频谱，然后将当前读指针更新到已分析采样数据环形缓存区的下一个采样数据环形缓存区。本专利技术进一步的技术方案是，所述需要分析处理的环形缓存区为从当前读环形缓存区指针指向的环形缓存区开始到当前写环形缓存区指针指向的环形缓存区的前一个环形缓存区结束；对所述需要分析处理的环形缓存区进行计算分析，得到所述超高次谐波的频谱的步骤包括：对所述需要处理的环形缓存区根据最新采样点在环形缓存区的位置，按照采样时间先后顺序对采样数据的存储顺序进行重新排列。对重新排列后的需要处理的环形缓存区进行FFT计算分析，得到所述超高次谐波的频谱。本专利技术进一步的技术方案是，对重新排列后的需要处理的环形缓存区进行FFT计算分析，得到所述超高次谐波的频谱的步骤之后包括：由所述主处理核将计算分析结果根据环形缓存区对应的通道标签存入对应的通道结果中；由所述主处理核将当前读环形缓存区指针更新到已处理环形缓存区之后的下一个环形缓存区。本专利技术进一步的技术方案是，所述由所述主处理核将计算分析结果根据环形缓存区对应的通道标签存入对应的通道结果中的步骤之后还包括：由所述主处理核根据各个通道的幅频特性对超高次谐波进行校准补偿。本专利技术进一步的技术方案是，由所述主处理核根据各个通道的幅频特性对超高次谐波进行校准补偿的步骤之后还包括：由所述主处理核在设定一段时间内的各个通道的超高次谐波值进行最大、最小、平均、95值的统计。本专利技术进一步的技术方案是，由所述主处理核在设定一段时间内的各个通道的超高次谐波值进行最大、最小、平均、95值的统计的步骤之后还包括：由所述主处理核分别对一天内的超高次谐波的最大、最小、平均、95值进行时频图的绘制，以时间为横轴，以频率为纵轴，以颜色显示幅值大小。为实现上述目的，本专利技术还提出一种超高次谐波测量系统，所述系统包括电能质量监测系统核心模块、通道切换模块、带通滤波器、单通道高速AD，所述电能质量监测系统核心模块还包括存储器、处理器、以及存储在所述处存储芯片上的超高次谐波测量程序，所述超高次谐波测量程序被所述处理器调用时执行如上所述的方法的步骤。本专利技术超高次谐波测量方法的有益效果是：1、本专利技术应用单采样通道实现了对多通道超高次谐波的分析；2、本专利技术充分应用原有电能质量监测系统的资源(主处理芯片内的定时器，协处理器、内存、主处理核)，在只增加很少模块(包括通道切换模块、带通滤波器、单通道高速AD)的基础上实现超高次谐波的计算分析，在原有电能质量监测系统上只需增加很少成本即完成了超高次谐波的分析；3、本专利技术的设计流程，需要高速处理的部分都由协处理器完成，降低了主处理器进行超高次谐波分析的负荷，提升了系统的稳定性。附图说明图1是本专利技术超高次谐波测量方法较佳实施例的流程示意图；图2是超高次谐波测量系统的系统架构图；图3是通道切换示例图；图4是超高次谐波时频图。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。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请按照图1，本专利技术提出一种超高次谐波测量方法，图1是本专利技术超高次谐波测量方法较佳实施例的流程示意图。所述方法应用于如图2所示的超高次谐波测量系统，所述超高次谐波测量系统包括电能质量监测系统核心模块、通道切换模块、带通滤波器、单通道高速本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超高次谐波测量方法，其特征在于，所述方法应用于超高次谐波测量系统，所述超高次谐波测量系统包括电能质量监测系统核心模块、通道切换模块、带通滤波器、单通道高速AD，所述方法包括以下步骤：/n当所述电能质量监测系统核心模块在设定的等时间间隔点将采样数据环形缓存区的当前写环形缓存区指针切换到下一个采样数据环形缓存区之后，所述通道切换模块切换到下一个需要分析的采样通道，并由所述电能质量监测系统核心模块将下一个需要分析的采样数据环形缓存区打上对应的通道标签；/n在信号通过所述通道切换模块后，所述带通滤波器滤除待分析超高次谐波频段信号之外的信号，并将待分析超高次谐波频段信号输入所述单通道高速AD；/n所述电能质量监测系统核心模块触发所述单通道高速AD进行采样并读取采样数据，然后将采样数据存入采样数据环形缓存区，由所述电能质量监测系统核心模块对采样数据进行分析和统计，得到所述超高次谐波的频谱和时频图。/n

【技术特征摘要】
1.一种超高次谐波测量方法，其特征在于，所述方法应用于超高次谐波测量系统，所述超高次谐波测量系统包括电能质量监测系统核心模块、通道切换模块、带通滤波器、单通道高速AD，所述方法包括以下步骤：
当所述电能质量监测系统核心模块在设定的等时间间隔点将采样数据环形缓存区的当前写环形缓存区指针切换到下一个采样数据环形缓存区之后，所述通道切换模块切换到下一个需要分析的采样通道，并由所述电能质量监测系统核心模块将下一个需要分析的采样数据环形缓存区打上对应的通道标签；
在信号通过所述通道切换模块后，所述带通滤波器滤除待分析超高次谐波频段信号之外的信号，并将待分析超高次谐波频段信号输入所述单通道高速AD；
所述电能质量监测系统核心模块触发所述单通道高速AD进行采样并读取采样数据，然后将采样数据存入采样数据环形缓存区，由所述电能质量监测系统核心模块对采样数据进行分析和统计，得到所述超高次谐波的频谱和时频图。


2.根据权利要求1所述的超高次谐波测量方法，其特征在于，所述电能质量监测系统核心模块包括主处理芯片和内存，所述主处理芯片包括定时器、协处理器和主处理核，所述电能质量监测系统核心模块在设定的等时间间隔点将采样数据环形缓存区的当前写环形缓存区指针切换到下一个采样数据环形缓存区的步骤包括：
所述主处理核在设定的等时间间隔点将采样数据环形缓存区的当前写环形缓存区指针切换到下一个采样数据环形缓存区；
所述电能质量监测系统核心模块将下一个需要分析的采样数据环形缓存区打上对应的通道标签的步骤包括：
所述主处理核将下一个需要分析的采样数据环形缓存区打上对应的通道标签。


3.根据权利要求2所述的超高次谐波测量方法，其特征在于，所述电能质量监测系统核心模块触发所述单通道高速AD进行采样并读取采样数据的步骤之前包括：
由所述定时器向所述协处理器输出触发脉冲，当所述协处理器监测到所述输入脉冲的上升沿时，由所述协处理器向所述单通道高速AD输出触发脉冲；
所述电能质量监测系统核心模块读取采样数据，然后将采样数据存入采样数据环形缓存区，由所述电能质量监测系统核心模块对采样数据进行分析，得到所述超高次谐波的频谱的步骤包括：
所述电能质量监控系统核心模块读取采样数据，并按循环存储模式将采样数据存储到当前写环形缓存区指针指定的环形缓存区中，并更新最新采样点在当前写环形缓存区中的位置；
由所述主处理核在低优先级的任务中查询当前读环形缓存区指针和当前写环形缓存区指针；
当当前读环形缓存区指针和当前写环形缓存区指针不一致时，由所述主处理核根据所述当前读...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾幼松，刘丰，严伟诚，刘军，曾伟，赵艳，邓祥，邱文艺，
申请(专利权)人：深圳市中电电力技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44