一种频率或转速高精度快速计算方法技术

本发明专利技术公开了一种频率或转速高精度快速计算方法，该方法为：通过信号逐点进行阈值判断，确定阈值对应的前两个采样点位置，再利用确定的两个采样点位置预测下一阈值对应的采样点位置，并在预测的采样点处设置经置信区间，并在区间内进行阈值判断，找到该区间内实际阈值对应的采样点位置，重复上一过程，直至完成所有读入数据的处理。获取阈值对应的所有采样点位置后，计算出频率或转速。该计算方法在不改变频率计算精度的情况下大大减少了计算量，节省了计算时间，保证了频率或转速计算的准确性和实时性。同时，该方法引入的防扰动系数消除了干扰信号的影响，避免因此导致的计算误差。算误差。算误差。

【技术实现步骤摘要】
一种频率或转速高精度快速计算方法


[0001]本专利技术涉及周期信号的频率计算和转速计算
，具体涉及一种频率或转速高精度快速计算方法。

技术介绍

[0002]随着技术水平的提高，工业上对频率或转速计算的实时性、准确性提出了新的要求。如要获得更高精度的参数，就必须提高数据的采样速率，如在中国专利申请(申请号为202010221855.2)公开了一种电网频率实时高精度测量新方法，该方法中其采样率达到100Ms/s，高速采样带来较高精度的同时，也给计算带来了巨大压力，如果算力或内存不足，长时间运行必然导致计算机崩溃甚至死机。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种频率或转速高精度快速计算方法，以解决现有技术中存在的技术问题，以解决当前高速采样率下由于计算量大可能引起的计算时间延时或数据处理设备出错的技术问题。
[0004]本专利技术采取的技术方案为：一种频率或转速高精度快速计算方法，该方法为：高速采集卡获取电网二次电压信号；电压信号进行高精度模数转换；对转换后的信号通过高采样率获取电压信号；对电压信号逐点判断，获取前两个阈值对应的采样点位置；由前两个阈值进行频率计算；通过前两个采样点计算出的频率预测下一阈值采样点位置；在下一阈值采样点位置的置信区间内进行阈值判读，获取到实际阈值对应的采样点位置；以此类推，获取到信号中所有阈值对应的采样点；获取实际频率或转速。
[0005]一种频率或转速高精度快速计算方法，该方法的具体步骤如下：
[0006]A)、通过电磁感应原理，将电网一次电压转化为二次电压信号，二次电压信号与一次电压信号频率相同，幅值大小与一次电压成比例关系；高速采集卡数据采集通道接入二次电压信号；
[0007]B)、二次电压信号通过高速数据采集卡的模数转换，将模拟量信号转化为数字信号；
[0008]C)、通过采集软件，将步骤B)中获得的数字信号经过转换后，把转换后的数据读入数据处理设备中；
[0009]D)、对读入数据处理设备中的数据逐点进行阈值判断，直到找到两个阈值对应的采样点位置，且两个采样点的间隔需大于防扰动系数；
[0010]E)、通过找到的两个采样点位置预测出下一个阈值对应的采样点位置，并在置信区间内进行阈值判断，在该置信区间内找到实际阈值对应的采样点位置；
[0011]F)、通过最近两个阈值对应的采样点位置，重复步骤E，直至完成对读入数据处理设备数据的全部查找，获取到阈值对应的所有采样点位置；
[0012]G)、通过一次阈值对应的采样点位置确认频率。
[0013]步骤B)中二次电压信号转换为数字信号后的信号序列V，其表示为：
[0014]V＝{v0,v1,v2,
…
,v
n
…
,v
x
}
[0015]式中，v
x
为V中最后一个元素。
[0016]步骤D)中对信号进行阈值判断，其过程如下：
[0017]v
i
≤U0[0018]v
i+1
≥U0[0019]其中，i从0到x
‑
1，如果上式均成立，第一个成立的i记为i0，第二个成立的记为i1，找到两个满足条件的值时，停止计算，U0为阈值。
[0020]步骤D)中两个采样点的间隔需大于防扰动系数，其过程如下：
[0021]i1‑
i0≥r
[0022]式中，r为防扰动系数，如果上式不满足，则再进行上一计算过程，直到找到两个满足条件的值为止，防扰动系数r的取值范围为：
[0023]r＝int[(0.1/f)*s][0024]式中，r为整数，f为中心频率，s为数据采集卡的采样率。
[0025]步骤E)中通过找到的最近两个采样点位置预测出阈值对应的下一个采样点位置，其过程如下：
[0026]i
n
'＝i
n
‑1+(i
n
‑1‑
i
n
‑2)
[0027]i
n
'为阈值对应的下一个采样点的预测位置。
[0028]步骤E)中在置信区间内进行阈值判断，在该置信区间内找到实际阈值对应的采样点位置，其过程如下：
[0029]置信区间：
[0030]Z＝[i'
n
‑
(i
n
‑1‑
i
n
‑2)
·
k,i'
n
+(i
n
‑1‑
i
n
‑2)
·
k][0031]z0＝i'
n
‑
(i
n
‑1‑
i
n
‑2)
·
k
[0032]z1＝i'
n
+(i
n
‑1‑
i
n
‑2)
·
k
[0033]式中，k为置信系数，Z记为[z0，z1]，置信系数k取值范围为0～1。步骤E)中在该置信区间内找到实际阈值对应的采样点位置，其过程如下：
[0034]v
m
≤U0[0035]V
(m+1)
≥U0[0036]m
‑
i
(n
‑
1)
＞r
[0037]m∈Z
[0038]式中，m从z0到z1，如上式成立，则i
n
＝m。
[0039]步骤F)中通过最近两个阈值对应的采样点位置，重复步骤E，直至完成对读入数据处理设备数据的全部查找，获取到阈值对应的所有采样点位置，其对应的采样点位置I如下：
[0040]I＝{i0,i1,i2,
…
,i
z
}
[0041]式中，z为I序列中最后一个元素的下标。
[0042]步骤G)中通过一次阈值对应的采样点位置确认频率,其过程如下：
[0043]T＝{(i1‑
i0)*Δt,(i2‑
i1)*Δt,
…
,(i
z
‑
i
z
‑1)*Δt}＝{t1,t2,
…
,t
z
}
[0044]F＝{1/t1,1/t2,
…
,1/t
z
}＝{f1,f2,
…
,f
z
}
[0045]式中，Δt为原始信号序列V中两个采样点的时间间隔，T为周期，F为频率或转速，t
z
为计算的周期序列的第z个周期，f
z
为计算的频率或转速序列的第z个频率或转速。
[0046]本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术通过信号逐点进行阈值判断，确定阈值对应的前两个采样点位置，再利用确定的两个采样点位置预测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频率或转速高精度快速计算方法，其特征在于：该方法为：高速采集卡获取电网二次电压信号；电压信号进行高精度模数转换；对转换后的信号通过高采样率获取电压信号；对电压信号逐点判断，获取前两个阈值对应的采样点位置；由前两个阈值进行频率计算；通过前两个采样点计算出的频率预测下一阈值采样点位置；在下一阈值采样点位置的置信区间内进行阈值判断，获取到实际阈值对应的采样点位置；以此类推，获取到信号中所有阈值对应的采样点；获取实际频率或转速。2.根据权利要求1所述的一种频率或转速高精度快速计算方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：A)、通过电磁感应原理，将电网一次电压转化为二次电压信号，二次电压信号与一次电压信号频率相同，幅值大小与一次电压成比例关系；高速采集卡数据采集通道接入二次电压信号；B)、二次电压信号通过高速数据采集卡的模数转换，将模拟量信号转化为数字信号；C)、通过采集软件，将步骤B)中获得的数字信号经过转换后，把转换后的数据读入数据处理设备中；D)、对读入数据处理设备中的数据逐点进行阈值判断，直到找到两个阈值对应的采样点位置，且两个采样点的间隔需大于防扰动系数r；E)、通过找到的两个采样点位置预测出下一个阈值对应的采样点位置，并在置信区间内进行阈值判断，在该置信区间内找到实际阈值对应的采样点位置；F)、通过最近两个阈值对应的采样点位置，重复步骤E，直至完成对读入数据处理设备中数据的全部查找，获取到阈值对应的所有采样点位置；G)、通过一次阈值对应的采样点位置确认频率。3.根据权利要求2所述的一种频率或转速高精度快速计算方法，其特征在于：步骤B)中二次电压信号转换为数字信号后的信号序列V，其表示为：V＝{v0,v1,v2,
…
,v
n
…
,v
x
}式中，v
x
为V中最后一个元素。4.根据权利要求3所述的一种频率或转速高精度快速计算方法，其特征在于：步骤D)中对信号进行阈值判断，其过程如下：v
i
≤U0v
i+1
≥U0其中，i从0到x
‑
1，如果上式均成立，第一个成立的i记为i0，第二个成立的记为i1，找到两个满足条件的值时，停止计算，U0为阈值。5.根据权利要求4中所述的一种频率或转速高精度快速计算方法，其特征在于：步骤D)中两个采样点的间隔需大于防扰动系数，其过程如下：i1‑
i0≥r式中，r为防扰动系数，如果上式不满足，则再进行上一计算过程，直到找到两个满足条件的值为止，防扰动系数r的取值范围为：r＝int[(0.1/f)*s]式中，r为整数，f为中心频率，s为数据采集卡的采样率。6.根据权利要求5所述的一种频率或转速高精度快速计算方法，其特征在于：步骤E)中
通过找到的最近两个采样点位置预测出阈值对应的下一个采样点位置，其过程如下：i'
n
＝i
n
‑1+(i
n
‑1‑
i

【专利技术属性】
技术研发人员：张世海，马新惠，陈尚年，文贤馗，李志凌，邓彤天，肖力木，钟晶亮，王锁斌，李翔，李枝林，徐章福，王涵，付双磊，罗斌，熊波，向磊，
申请(专利权)人：贵州创星电力科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：