獲取電力信號(hào)的提高頻率正弦函數(shù)序列的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種獲取電力信號(hào)的提高頻率正弦函數(shù)序 列的方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力系統(tǒng)的頻率測(cè)量、相位測(cè)量、幅值測(cè)量等在本質(zhì)上均為正弦參數(shù)的測(cè)量?？焖?傅里葉變換和離散傅里葉變換是實(shí)現(xiàn)正弦參數(shù)測(cè)量的基本方法，在電力系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng) 用。但是上述方法在信號(hào)采樣過程的非整數(shù)周期截?cái)啵痤l譜泄漏，而頻譜泄漏會(huì)產(chǎn)生相 應(yīng)的誤差。
[0003] 在電力系統(tǒng)正弦參數(shù)測(cè)量方面，有多種測(cè)量方法，如加窗口函數(shù)方法、采用插值修 正方法等，減小頻譜泄漏問題的影響。但是上述測(cè)量方法測(cè)量精度低，不適合于高準(zhǔn)確度正 弦參數(shù)的測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于上述情況，本發(fā)明提出了一種獲取電力信號(hào)的提高頻率正弦函數(shù)序列的方法 和系統(tǒng)，提高正弦參數(shù)測(cè)量的準(zhǔn)確度。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例為：
[0006] -種獲取電力信號(hào)的提高頻率正弦函數(shù)序列的方法，包括以下步驟：
[0007] 根據(jù)電力信號(hào)頻率范圍的下限、預(yù)設(shè)采樣頻率和預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)，獲得所述 電力信號(hào)的初步序列長(zhǎng)度；
[0008] 根據(jù)所述初步序列長(zhǎng)度對(duì)所述電力信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得所述電力信號(hào)的初步序 列；
[0009] 對(duì)所述初步序列進(jìn)行頻率初測(cè)，生成所述電力信號(hào)的初步頻率，并根據(jù)所述初步 頻率設(shè)定所述電力信號(hào)的參考頻率；
[0010] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣頻率和所述參考頻率，獲得所述電力信號(hào)的單位周期序列長(zhǎng) 度；
[0011]根據(jù)所述預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)和所述單位周期序列長(zhǎng)度，獲得所述電力信號(hào)的預(yù) 設(shè)序列長(zhǎng)度；
[0012] 根據(jù)預(yù)設(shè)起始點(diǎn)和所述預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，從所述初步序列中獲得所述電力信號(hào)的初 次正向序列；
[0013] 根據(jù)所述初次正向序列獲得所述電力信號(hào)的初次反褶序列；
[0014] 根據(jù)所述初次正向序列獲得所述電力信號(hào)的初次正相位，并根據(jù)所述初次反褶序 列獲得所述電力信號(hào)的初次反相位；
[0015] 根據(jù)所述初次正相位和所述初次反相位獲得所述電力信號(hào)的初次平均初相位； [0016]將所述初次平均初相位與±π/4進(jìn)行比較，獲得與所述±π/4比較的初次相位比較 值，并根據(jù)所述初次相位比較值和所述預(yù)設(shè)起始點(diǎn)，獲得新起始點(diǎn)；
[0017] 根據(jù)所述新起始點(diǎn)和所述預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，從所述初步序列中獲得所述電力信號(hào)的 再次正向序列，并根據(jù)所述再次正向序列獲得所述電力信號(hào)的再次反褶序列；
[0018] 根據(jù)所述再次正向序列獲得所述電力信號(hào)的再次正相位，并根據(jù)所述再次反褶序 列獲得所述電力信號(hào)的再次反相位；
[0019] 根據(jù)所述再次正相位和所述再次反相位獲得所述電力信號(hào)的再次平均初相位；
[0020] 將所述再次正向序列和所述再次反褶序列相加，并根據(jù)相加后的結(jié)果和所述再次 平均初相位，獲得所述電力信號(hào)的余弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0021] 將所述再次正向序列和所述再次反褶序列相減，并根據(jù)相減后的結(jié)果和所述再次 平均初相位，獲得所述電力信號(hào)的正弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0022] 將預(yù)設(shè)微調(diào)頻率的離散正弦函數(shù)與所述余弦函數(shù)調(diào)制序列相乘獲得所述電力信 號(hào)的第一乘法序列，將所述預(yù)設(shè)微調(diào)頻率的離散余弦函數(shù)與所述正弦函數(shù)調(diào)制序列相乘獲 得所述電力信號(hào)的第二乘法序列；
[0023]將所述第一乘法序列與所述第二乘法序列相加，獲得所述電力信號(hào)的提高頻率正 弦函數(shù)序列。
[0024] 一種獲取電力信號(hào)的提高頻率正弦函數(shù)序列的系統(tǒng)，包括：
[0025] 初步序列長(zhǎng)度模塊，用于根據(jù)電力信號(hào)頻率范圍的下限、預(yù)設(shè)采樣頻率和預(yù)設(shè)整 數(shù)信號(hào)周期數(shù)，獲得所述電力信號(hào)的初步序列長(zhǎng)度；
[0026] 初步序列模塊，用于根據(jù)所述初步序列長(zhǎng)度對(duì)所述電力信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得所述 電力信號(hào)的初步序列；
[0027] 頻率初測(cè)模塊，用于對(duì)所述初步序列進(jìn)行頻率初測(cè)，生成所述電力信號(hào)的初步頻 率，并根據(jù)所述初步頻率設(shè)定所述電力信號(hào)的參考頻率；
[0028] 單位周期序列長(zhǎng)度模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣頻率和所述參考頻率，獲得所述 電力信號(hào)的單位周期序列長(zhǎng)度；
[0029] 預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)和所述單位周期序列長(zhǎng) 度，獲得所述電力信號(hào)的預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度；
[0030] 初次正向序列模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)起始點(diǎn)和所述預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，從所述初步序列 中獲得所述電力信號(hào)的初次正向序列；
[0031] 初次反褶序列模塊，用于根據(jù)所述初次正向序列獲得所述電力信號(hào)的初次反褶序 列；
[0032] 初次相位模塊，用于根據(jù)所述初次正向序列獲得所述電力信號(hào)的初次正相位，并 根據(jù)所述初次反褶序列獲得所述電力信號(hào)的初次反相位；
[0033] 初次平均初相位模塊，用于根據(jù)所述初次正相位和所述初次反相位獲得所述電力 信號(hào)的初次平均初相位；
[0034]相位比較模塊，用于將所述初次平均初相位與± 31/4進(jìn)行比較，獲得與所述± 31/4 比較的初次相位比較值，并根據(jù)所述初次相位比較值和所述預(yù)設(shè)起始點(diǎn)，獲得新起始點(diǎn)； [0035]再次序列模塊，用于根據(jù)所述新起始點(diǎn)和所述預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，從所述初步序列中 獲得所述電力信號(hào)的再次正向序列，并根據(jù)所述再次正向序列獲得所述電力信號(hào)的再次反 褶序列；
[0036]再次相位模塊，用于根據(jù)所述再次正向序列獲得所述電力信號(hào)的再次正相位，并 根據(jù)所述再次反褶序列獲得所述電力信號(hào)的再次反相位；
[0037] 再次平均初相位模塊，用于根據(jù)所述再次正相位和所述再次反相位獲得所述電力 信號(hào)的再次平均初相位；
[0038] 余弦函數(shù)調(diào)制序列模塊，用于將所述再次正向序列和所述再次反褶序列相加，并 根據(jù)相加后的結(jié)果和所述再次平均初相位，獲得所述電力信號(hào)的余弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0039]正弦函數(shù)調(diào)制序列模塊，用于將所述再次正向序列和所述再次反褶序列相減，并 根據(jù)相減后的結(jié)果和所述再次平均初相位，獲得所述電力信號(hào)的正弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0040] 乘法序列模塊，用于將預(yù)設(shè)微調(diào)頻率的離散正弦函數(shù)與所述余弦函數(shù)調(diào)制序列相 乘獲得所述電力信號(hào)的第一乘法序列，將所述預(yù)設(shè)微調(diào)頻率的離散余弦函數(shù)與所述正弦函 數(shù)調(diào)制序列相乘獲得所述電力信號(hào)的第二乘法序列；
[0041] 提高頻率正弦函數(shù)序列模塊，用于將所述第一乘法序列與所述第二乘法序列相 加，獲得所述電力信號(hào)的提高頻率正弦函數(shù)序列。
[0042]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明獲取電力信號(hào)的提高頻率正弦函 數(shù)序列的方法和系統(tǒng)，根據(jù)電力信號(hào)頻率范圍的下限、預(yù)設(shè)采樣頻率和初設(shè)整數(shù)信號(hào)周期 數(shù)，獲得初步序列長(zhǎng)度，并對(duì)電力信號(hào)進(jìn)行初步采樣，獲得初步序列;對(duì)初步序列進(jìn)行頻率 初測(cè)，生成初步頻率，設(shè)定參考頻率;根據(jù)預(yù)設(shè)采樣頻率和參考頻率，獲得單位周期序列長(zhǎng) 度;根據(jù)預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)和單位周期序列長(zhǎng)度，獲得預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度;從初步序列中獲得 初次正向序列，進(jìn)一步獲得初次反褶序列;根據(jù)初次正向序列、初次反褶序列獲得初次正相 位、初次反相位，進(jìn)一步獲得初次平均初相位;與± π/4進(jìn)行比較獲得初次相位比較值，進(jìn)一 步獲得新起始點(diǎn)；根據(jù)新起始點(diǎn)和預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，獲得再次正向序列、再次反褶序列，進(jìn)一 步獲得再次正相位、再次反相位、再次平均初相位;根據(jù)再次正相位、再次反相位、再次平均 初相位獲得余弦函數(shù)調(diào)制序列、正弦函數(shù)調(diào)制序列；根據(jù)預(yù)設(shè)微調(diào)頻率、余弦函數(shù)調(diào)制序 列、正弦函數(shù)調(diào)制序列獲得提高頻率正弦函數(shù)序列，通過提高信號(hào)序列的基波頻率，可實(shí)現(xiàn) 對(duì)基波信號(hào)的整數(shù)周期截?cái)?，電力信?hào)中以基波成分的幅值最大，解決基波信號(hào)的整數(shù)周 期截?cái)鄦栴}，提高了正弦參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確度，適合實(shí)際應(yīng)用。
【附圖說明】
[0043]圖1為一個(gè)實(shí)施例中獲取電力信號(hào)的提高頻率正弦函數(shù)序列的方法流程圖；
[0044] 圖2為一個(gè)實(shí)施例中初次正向序列和初次反褶序列示意圖；
[0045] 圖3為一個(gè)實(shí)施例中獲取電力信號(hào)的提高頻率正弦函數(shù)序列的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一步地詳細(xì)描述。
[0047] 本發(fā)明中的步驟雖然用標(biāo)號(hào)進(jìn)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(duì)次序是 可以調(diào)整的。
[0048] 一個(gè)實(shí)施例中獲取電力信號(hào)的提高頻率正弦函數(shù)序列的方法，如圖1所示，包括以 下步驟：
[0049] 步驟S101:根據(jù)電力信號(hào)頻率范圍的下限、預(yù)設(shè)采樣頻率和預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)， 獲得所述電力信號(hào)的初步序列長(zhǎng)度；
[0050] 步驟S102:根據(jù)所述初步序列長(zhǎng)度對(duì)所述電力信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得所述電力信號(hào) 的初步序列；
[0051] 步驟S103:對(duì)所述初步序列進(jìn)行頻率初測(cè)，生成所述電力信號(hào)的初步頻率，并根據(jù) 所述初步頻率設(shè)定所述電力信號(hào)的參考頻率；
[0052]步驟S104:根據(jù)所述預(yù)設(shè)采樣頻率和所述參考頻率，獲得所述電力信號(hào)的單位周 期序列長(zhǎng)度；
[0053]步驟S105:根據(jù)所述預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)和所述單位周期序列長(zhǎng)度，獲得所述電 力信號(hào)的預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度；
[0054]步驟S106:根據(jù)預(yù)設(shè)起始點(diǎn)和所述預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，從所述初步序列中獲得所述電 力信號(hào)的初次正向序列；
[0055]步驟S107:根據(jù)所述初次正向序列獲得所述電力信號(hào)的初次反褶序列；
[0056]步驟S108:根據(jù)所述初次正向序列獲得所述電力信號(hào)的初次正相位，并根據(jù)所述 初次反褶序列獲得所述電力信號(hào)的初次反相位；
[0057]步驟S109:根據(jù)所述初次正相位和所述初次反相位獲得所述電力信號(hào)的初次平均 初相位；
[0058]步驟S110:將所述初次平均初相位與± π/4進(jìn)行比較，獲得與所述±31/4比較的初 次相位比較值，并根據(jù)所述初次相位比較值和所述預(yù)設(shè)起始點(diǎn)，獲得新起始點(diǎn)；
[0059] 步驟S111:根據(jù)所述新起始點(diǎn)和所述預(yù)設(shè)序列長(zhǎng)度，從所述初步序列中獲得所述 電力信號(hào)的再次正向序列，并根據(jù)所述再次正向序列獲得所述電力信號(hào)的再次反褶序列；
[0060] 步驟S112:根據(jù)所述再次正向序列獲得所述電力信號(hào)的再次正相位，并根據(jù)所述 再次反褶序列獲得所述電力信號(hào)的再次反相位；
[0061] 步驟S113:根據(jù)所述再次正相位和所述再次反相位獲得所述電力信號(hào)的再次平均 初相位；
[0062] 步驟S114:將所述再次正向序列和所述再次反褶序列相加，并根據(jù)相加后的結(jié)果 和所述再次平均初相位，獲得所述電力信號(hào)的余弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0063] 步驟S115:將所述再次正向序列和所述再次反褶序列相減，并根據(jù)相減后的結(jié)果 和所述再次平均初相位，獲得所述電力信號(hào)的正弦函數(shù)調(diào)制序列；
[0064] 步驟S116:將預(yù)設(shè)微調(diào)頻率的離散正弦函數(shù)與所述余弦函數(shù)調(diào)制序列相乘獲得所 述電力信號(hào)的第一乘法序列，將所述預(yù)設(shè)微調(diào)頻率的離散余弦函數(shù)與所述正弦函數(shù)調(diào)制序 列相乘獲得所述電力信號(hào)的第二乘法序列；
[0065] 步驟S117:將所述第一乘法序列與所述第二乘法序列相加，獲得所述電力信號(hào)的 提尚頻率正弦函數(shù)序列。
[0066]從以上描述可知，本發(fā)明獲得提高頻率正弦函數(shù)序列，提高正弦參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確 度，實(shí)際應(yīng)用價(jià)值高。
[0067]其中，對(duì)于步驟S101，根據(jù)電力信號(hào)頻率范圍的下限、預(yù)設(shè)采樣頻率和預(yù)設(shè)整數(shù)信 號(hào)周期數(shù)，獲得所述電力信號(hào)的初步序列長(zhǎng)度；
[0068]所述電力信號(hào)是一種基波成分為主的正弦信號(hào)。正弦信號(hào)廣指正弦函數(shù)信號(hào)和余 弦函數(shù)信號(hào)。
[0069] 在一個(gè)實(shí)施例中，電力系統(tǒng)頻率范圍在45Hz-55Hz，取電力信號(hào)頻率下限fminS 45Hz;根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置所述預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù)C2II，在一個(gè)實(shí)施例中，取C2II為13。
[0070] 在一個(gè)實(shí)施例中，獲得所述初步序列長(zhǎng)度為式(1):
[0071] Nsil!l -iint)·^- ??λ -min
[0072] 式中，Nstart為初步序列長(zhǎng)度；（int)表示取整;C2lI為預(yù)設(shè)整數(shù)信號(hào)周期數(shù);f min為電 力信號(hào)頻率范圍的下限，單位Hz; f為預(yù)設(shè)采樣頻率，單位Hz。
[0073]對(duì)于步驟S102,根據(jù)所述初步序列長(zhǎng)度對(duì)所述電力信號(hào)進(jìn)行采樣，獲得所述電力 信號(hào)的初步序列；
[0074]在一個(gè)實(shí)施例中，所述電力信號(hào)為單基波頻率的余弦函數(shù)信號(hào)，獲得所述電力信 號(hào)的初步序列為式(2): χ-(η) = Acos(wi Tn+(P)
[0075] T = | (2); η = 0,1,2,..., Νλ,.ιγ1 -1
[0076] 其中，Xstart(n)為所述初步序列;Α為信號(hào)幅值，單位ν; c〇i為信號(hào)頻率，Τ為采樣間 隔時(shí)間，f