基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測方法和系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測方 法和系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 電力系統(tǒng)的頻率測量、諧波測量、功率測量等在本質(zhì)上均為正弦參數(shù)的測量。傅里 葉變換等是實現(xiàn)正弦參數(shù)測量的基本方法，在電力系統(tǒng)有廣泛的應(yīng)用。但隨著正弦測量技 術(shù)的發(fā)展，傅里葉變換存在的問題也越顯突出，難以進一步滿足正弦參數(shù)高精度計算的要 求。
[0003] 在電力系統(tǒng)頻率測量方面，有形式各樣的頻率測量或計算方法，如零交法、基于濾 波的算法、基于小波變換算法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法、基于DFT變換的頻率算法等。
[0004] 但是，電網(wǎng)運行額定工頻為50Hz，屬于較低的頻率，以上所述的頻率測量方法對低 頻信號的頻率測量精度不高，且抗噪聲干擾性差，易導(dǎo)致正弦參數(shù)的測量精度低、抗噪聲干 擾性差。
[0005] 另外，雖然頻率測量是針對一段時間或序列進行的，但在研宄和某些應(yīng)用上，需要 進行以1個采樣間隔為距離的連續(xù)頻率測量，信號初相位是任意的。上述頻率測量方法難 以滿足連續(xù)頻率測量的需要。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006] 基于此，有必要針對以上所述的頻率測量方法對低頻信號的頻率測量精度不高， 且抗噪聲干擾性差，易導(dǎo)致正弦參數(shù)的測量精度低、抗噪聲干擾性差、不能進行連續(xù)頻率測 量的問題，提供一種基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測方法和系統(tǒng)。
[0007] 一種基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測方法，包括以下步驟：
[0008] 根據(jù)預(yù)設(shè)信號時間長度和預(yù)設(shè)采樣頻率，對電力信號進行采樣，獲得輸入信號序 列；
[0009] 對所述輸入信號序列進行頻率初測，生成所述電力信號的初步頻率，以所述初步 頻率給定參考頻率；
[0010] 根據(jù)預(yù)設(shè)的第一轉(zhuǎn)換規(guī)則將所述預(yù)設(shè)采樣頻率轉(zhuǎn)換為所述參考頻率在π /2移相 的采樣間隔整數(shù)，生成JT/2序列長度；
[0011] 根據(jù)預(yù)設(shè)的第二轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述π/2序列長度和所述預(yù)設(shè)采樣頻率轉(zhuǎn)換為調(diào) 幅頻率；
[0012] 將所述輸入信號序列與所述輸入信號序列在所述31 /2序列長度的移相序列相 加，生成幅值隨輸入信號頻率變化的第一幅值調(diào)制序列；
[0013] 將所述輸入信號序列與所述輸入信號序列在所述JT /2序列長度的移相序列相 減，生成幅值隨輸入信號頻率變化的第二幅值調(diào)制序列；
[0014] 將所述參考頻率的余弦函數(shù)和所述參考頻率的正弦函數(shù)分別與所述第一幅值調(diào) 制序列相乘，生成第一實數(shù)向量序列和第一虛數(shù)向量序列；
[0015] 將所述參考頻率的余弦函數(shù)和所述參考頻率的正弦函數(shù)分別與所述第二幅值調(diào) 制序列相乘，生成第二實數(shù)向量序列和第二虛數(shù)向量序列；
[0016] 分別對所述第一實數(shù)向量序列和所述第一虛數(shù)向量序列進行數(shù)字濾波，生成第一 實數(shù)向量濾波序列和第一虛數(shù)向量濾波序列；
[0017] 分別對所述第一實數(shù)向量濾波序列和所述第一虛數(shù)向量濾波序列進行積分運算， 生成第一實數(shù)向量積分值和第一虛數(shù)向量積分值；
[0018] 分別對所述第二實數(shù)向量序列和所述第二虛數(shù)向量序列進行數(shù)字濾波，生成第二 實數(shù)向量濾波序列和第二虛數(shù)向量濾波序列；
[0019] 對所述第二實數(shù)向量濾波序列和所述第二虛數(shù)向量濾波序列進行積分運算，生成 第二實數(shù)向量積分值和第二虛數(shù)向量積分值；
[0020] 根據(jù)預(yù)設(shè)的幅值轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一虛數(shù)向量積分值與所述第一實數(shù)向量積分 值轉(zhuǎn)換為第一幅值；
[0021] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第二虛數(shù)向量積分值與所述第二實數(shù)向量 積分值轉(zhuǎn)換為第二幅值；
[0022] 根據(jù)預(yù)設(shè)的頻率轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一幅值、所述第二幅值和調(diào)幅頻率轉(zhuǎn)換為所 述電力信號的頻率。
[0023] 一種基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測系統(tǒng)，包括：
[0024] 采樣模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)信號時間長度和預(yù)設(shè)采樣頻率，對電力信號進行采樣，獲 得輸入信號序列；
[0025] 初步頻率模塊，用于對所述輸入信號序列進行頻率初測，生成所述電力信號的初 步頻率，以所述初步頻率給定參考頻率；
[0026] π /2序列長度模塊，根據(jù)預(yù)設(shè)的第一轉(zhuǎn)換規(guī)則將所述預(yù)設(shè)采樣頻率轉(zhuǎn)換為所述參 考頻率在π /2移相的采樣間隔整數(shù)，生成31 /2序列長度；
[0027] 調(diào)幅頻率模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的第二轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述π /2序列長度和所述預(yù)設(shè) 米樣頻率轉(zhuǎn)換為調(diào)幅頻率；
[0028] 第一幅值調(diào)制模塊，用于將所述輸入信號序列與所述輸入信號序列在所述31/2 序列長度的移相序列相加，生成幅值隨輸入信號頻率變化的第一幅值調(diào)制序列；
[0029] 第二幅值調(diào)制模塊，用于將所述輸入信號序列與所述輸入信號序列在所述31/2 序列長度的移相序列相減，生成幅值隨輸入信號頻率變化的第二幅值調(diào)制序列；
[0030] 第一向量序列生成模塊，用于將所述考頻率的余弦函數(shù)和所述參考頻率的正弦函 數(shù)分別與所述第一幅值調(diào)制序列相乘，生成第一實數(shù)向量序列和第一虛數(shù)向量序列；
[0031] 第二向量序列生成模塊，用于將所述參考頻率的余弦函數(shù)和所述參考頻率的正弦 函數(shù)分別與所述第二幅值調(diào)制序列相乘，生成第二實數(shù)向量序列和第二虛數(shù)向量序列；
[0032] 第一向量濾波序列生成模塊，用于分別對所述第一實數(shù)向量序列和所述第一虛數(shù) 向量序列進行數(shù)字濾波，生成第一實數(shù)向量濾波序列和第一虛數(shù)向量濾波序列；
[0033] 第一向量積分值生成模塊，用于分別對所述第一實數(shù)向量濾波序列和所述第一虛 數(shù)向量濾波序列進行積分運算，生成第一實數(shù)向量積分值和第一虛數(shù)向量積分值；
[0034] 第二向量濾波序列生成模塊，用于分別對所述第二實數(shù)向量序列和所述第二虛數(shù) 向量序列進行數(shù)字濾波，生成第二實數(shù)向量濾波序列和第二虛數(shù)向量濾波序列；
[0035] 第二向量積分值生成模塊，用于對所述第二實數(shù)向量濾波序列和所述第二虛數(shù)向 量濾波序列進行積分運算，生成第二實數(shù)向量積分值和第二虛數(shù)向量積分值；
[0036] 第一幅值模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的幅值轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一虛數(shù)向量積分值與所 述第一實數(shù)向量積分值轉(zhuǎn)換為第一幅值；
[0037] 第二幅值模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)的相位轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第二虛數(shù)向量積分值 與所述第二實數(shù)向量積分值轉(zhuǎn)換為第二幅值；
[0038] 頻率測量模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的頻率轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述第一幅值、所述第二幅值和 調(diào)幅頻率轉(zhuǎn)換為所述電力信號的頻率。
[0039] 上述基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測方法和系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)設(shè)信號時間長度和預(yù) 設(shè)采樣頻率，對電力信號進行采樣，獲得輸入信號序列；測量所述輸入信號序列的頻率，得 到所述電力信號的初步頻率，并以所述初步頻率為參考頻率對輸入信號序列和所述輸入信 號序列的π/2移相序列相加減，得到幅值隨輸入信號頻率變化的兩個幅值調(diào)制序列；通過 分別對所述兩個幅值調(diào)制序列進行混頻、濾波以及積分，進而獲取所述兩個幅值調(diào)制序列 的幅值，進行頻率測量。通過1/2JI移相序列的幅值調(diào)制可有效抑制噪聲或衰減次諧波和 分次諧波干擾，通過數(shù)字濾波可抑制虛數(shù)向量序列和實數(shù)向量序列中的混頻干擾成分，得 到高精度的虛數(shù)向量積分值和實數(shù)向量積分值，進而最終獲得精度較高的電力信號頻率， 并且能夠進行以1個采樣間隔為距離的連續(xù)頻率測量。 【【附圖說明】】
[0040] 圖1是本發(fā)明基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測方法第一實施方式的流程示意 圖；
[0041] 圖2是本發(fā)明基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測系統(tǒng)第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0042] 圖3是本發(fā)明基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測方法的測量頻率相對誤差隨信 號信噪比變化的實驗結(jié)果示意圖。 【【具體實施方式】】
[0043] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進 一步地詳細(xì)描述。
[0044] 本發(fā)明中的步驟雖然用標(biāo)號進行了排列，但并不用于限定步驟的先后次序，除非 明確說明了步驟的次序或者某步驟的執(zhí)行需要其他步驟作為基礎(chǔ)，否則步驟的相對次序是 可以調(diào)整的。
[0045] 請參閱圖1，圖1是本發(fā)明的基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測方法第一實施方 式的流程示意圖。
[0046] 本實施方式的所述基于幅值調(diào)制的電力信號頻率檢測方法可包括以下步驟：
[0047] 步驟S101，根據(jù)預(yù)設(shè)信號時間長度和預(yù)設(shè)采樣頻率，對電力信號進行采樣，獲得輸 入信號序列。
[0048] 步驟S102,對所述輸入信號序列進行頻率初測，生成所述電力信號的初步頻率，以 所述初步頻率給定參考頻率。
[0049] 步驟S103,根據(jù)預(yù)設(shè)的第一轉(zhuǎn)換規(guī)則將所述預(yù)設(shè)采樣頻率轉(zhuǎn)換為所述參考頻率在 π/2移相的采樣間隔整數(shù)，生成π/2序列長度。
[0050] 步驟S104,根據(jù)預(yù)設(shè)的第二轉(zhuǎn)換規(guī)則，將所述31 /2序列長度和所述預(yù)設(shè)采樣頻率 轉(zhuǎn)換為調(diào)幅頻率。
[0051] 步驟S105,將所述輸入信號序列與所述輸入信號序列在所述31 /2序列長度的移 相序列相加，生成幅值隨輸入信號頻率變化的第一幅值調(diào)制序列。
[0052] 步驟S106,將所述輸入信號序列與所述輸入信號序列在所述π /2序列長度的移 相序列相減，生成幅值隨輸入信號頻率變化的第二幅值調(diào)制序列。
[0053] 步驟S107,將所述參考頻率的余弦函數(shù)和所述參考頻率的正弦函數(shù)分別與所述第 一幅值調(diào)制序列相乘，生成第一實數(shù)向量序列和第一虛數(shù)向量序列。
[0054] 步驟S108,將所述參考頻率的余弦函數(shù)和所述參考頻率的正弦函數(shù)分別與所述第 二幅值調(diào)制序列相乘，生成第二實數(shù)向量序列和第二虛數(shù)向量序列。
[0055] 步驟S109,分別對所述第一實數(shù)向量序列和所述第一虛數(shù)向量序列進行數(shù)字濾 波，生成第一實數(shù)向量濾波序列和第一虛數(shù)向量濾波序列。
[0056] 步驟S110,分別對所述第一實數(shù)向量濾波序列和所述第一虛數(shù)向量濾波序列進行 積分運算，生成第一實數(shù)向量積分值和第一虛