基于相位调制的电力信号频率检测方法和系统的制作方法
【专利说明】基于相位调制的电力信号频率检测方法和系统 【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种基于相位调制的电力信号频率检测方 法和系统。 【【背景技术】】
[0002] 电力系统的频率测量、谐波测量、功率测量等在本质上均为正弦参数的测量。傅里 叶变换等是实现正弦参数测量的基本方法，在电力系统有广泛的应用。但随着正弦测量技 术的发展，傅里叶变换存在的问题也越显突出，难以进一步满足正弦参数高精度计算的要 求。
[0003] 在电力系统频率测量方面，有形式各样的频率测量或计算方法，如零交法、基于滤 波的算法、基于小波变换算法、基于神经网络的算法、基于DFT变换的频率算法等。
[0004] 但是，电网运行额定工频为50Hz，属于较低的频率，以上所述的频率测量方法对低 频信号的频率测量精度不高，且抗噪声干扰性差，易导致正弦参数的测量精度低、抗噪声干 扰性差。 【
【发明内容】
】
[0005] 基于此，有必要针对以上所述的频率测量方法对低频信号的频率测量精度不高， 且抗噪声干扰性差，易导致正弦参数的测量精度低、抗噪声干扰性差的问题，提供一种基于 相位调制的电力信号频率检测方法和系统。
[0006] 一种基于相位调制的电力信号频率检测方法，包括以下步骤：
[0007] 根据预设信号时间长度和预设采样频率，对电力信号进行采样，获得输入信号序 列；
[0008] 对所述输入信号序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，以所述初步 频率给定参考频率；
[0009] 根据预设的第一转换规则将所述预设采样频率转换为所述参考频率在1 π移相 的采样间隔整数，生成1 π序列长度；
[0010] 根据预设的第二转换规则，将所述1 π序列长度和所述预设采样频率转换为调相 频率；
[0011] 将所述输入信号序列与所述输入信号序列在所述1 π序列长度的移相序列相减， 生成相位随输入信号频率变化的第一相位调制序列；
[0012] 将所述输入信号序列与所述输入信号序列在-13Τ序列长度的移相序列相减，生 成相位随输入信号频率变化的第二相位调制序列；
[0013] 将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述第一相位调 制序列相乘，生成第一实数向量序列和第一虚数向量序列；
[0014] 将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述第二相位调 制序列相乘，生成第二实数向量序列和第二虚数向量序列；
[0015] 分别对所述第一实数向量序列和所述第一虚数向量序列进行数字滤波，生成第一 实数向量滤波序列和第一虚数向量滤波序列；
[0016] 分别对所述第一实数向量滤波序列和所述第一虚数向量滤波序列进行积分运算， 生成第一实数向量积分值和第一虚数向量积分值；
[0017] 分别对所述第二实数向量序列和所述第二虚数向量序列进行数字滤波，生成第二 实数向量滤波序列和第二虚数向量滤波序列；
[0018] 对所述第二实数向量滤波序列和所述第二虚数向量滤波序列进行积分运算，生成 第二实数向量积分值和第二虚数向量积分值；
[0019] 根据预设的相位转换规则，将所述第一虚数向量积分值与所述第一实数向量积分 值转换为第一相位；
[0020] 根据所述预设的相位转换规则，将所述第二虚数向量积分值与所述第二实数向量 积分值转换为第二相位；
[0021] 将所述第二相位减去所述第一相位，生成相位差；
[0022] 根据预设的频率转换规则，将所述相位差和调相频率转换为所述电力信号的频 率。
[0023] 一种基于相位调制的电力信号频率检测系统，包括：
[0024] 采样?？?，用于根据预设信号时间长度和预设采样频率，对电力信号进行采样，获 得输入信号序列；
[0025] 初步频率?？?，用于对所述输入信号序列进行频率初测，生成所述电力信号的初 步频率，以所述初步频率给定参考频率；
[0026] 1 π序列长度?？?，用于根据预设的第一转换规则将所述预设采样频率转换为所 述参考频率在1 π移相的采样间隔整数，生成1 π序列长度；
[0027] 调相频率?？?，用于根据预设的第二转换规则，将所述1 π序列长度和所述预设 采样频率转换为调相频率；
[0028] 第一相位调制?？?，用于将所述输入信号序列与所述输入信号序列在所述1 π序 列长度的移相序列相减，生成相位随输入信号频率变化的第一相位调制序列；
[0029] 第二相位调制?？?，用于将所述输入信号序列与所述输入信号序列在-1 π序列 长度的移相序列相减，生成相位随输入信号频率变化的第二相位调制序列；
[0030] 第一向量序列生成?？?，用于将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦 函数分别与所述第一相位调制序列相乘，生成第一实数向量序列和第一虚数向量序列；
[0031] 第二向量序列生成?？?，用于将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦 函数分别与所述第二相位调制序列相乘，生成第二实数向量序列和第二虚数向量序列；
[0032] 第一向量滤波序列生成?？?，用于分别对所述第一实数向量序列和所述第一虚数 向量序列进行数字滤波，生成第一实数向量滤波序列和第一虚数向量滤波序列；
[0033] 第一向量积分值生成?？?，用于分别对所述第一实数向量滤波序列和所述第一虚 数向量滤波序列进行积分运算，生成第一实数向量积分值和第一虚数向量积分值；
[0034] 第二向量滤波序列生成?？?，用于分别对所述第二实数向量序列和所述第二虚数 向量序列进行数字滤波，生成第二实数向量滤波序列和第二虚数向量滤波序列；
[0035] 第二向量积分值生成?？?，用于对所述第二实数向量滤波序列和所述第二虚数向 量滤波序列进行积分运算，生成第二实数向量积分值和第二虚数向量积分值；
[0036] 第一相位?？?，用于根据预设的相位转换规则，将所述第一虚数向量积分值与所 述第一实数向量积分值转换为第一相位；
[0037] 第二相位?？?，用于根据所述预设的相位转换规则，将所述第二虚数向量积分值 与所述第二实数向量积分值转换为第二相位；
[0038] 相位差?？?，用于将所述第二相位减去所述第一相位，生成相位差；
[0039] 频率检测?？?，用于根据预设的频率转换规则，将所述相位差和调相频率转换为 所述电力信号的频率。
[0040] 上述基于相位调制的电力信号频率检测方法和系统，根据预设信号时间长度和预 设采样频率，对电力信号进行采样，获得输入信号序列；测量所述输入信号序列的频率，得 到所述电力信号的初步频率，并以所述初步频率为参考频率对输入信号序列和所述输入信 号序列的±131移相序列相减，得到相位随输入信号频率变化的两个相位调制序列；通过 分别对所述两个相位调制序列进行混频、滤波以及积分，进而获取所述两个相位调制序列 的相位，进行频率测量。通过±In移相序列的相位调制可有效抑制噪声或衰减次谐波和 分次谐波干扰，通过数字滤波可抑制虚数向量序列和实数向量序列中的混频干扰成分，得 到高精度的虚数向量积分值和实数向量积分值，进而最终获得精度较高的电力信号频率。 【【附图说明】】
[0041] 图1是本发明基于相位调制的电力信号频率检测方法第一实施方式的流程示意 图；
[0042] 图2是本发明基于相位调制的电力信号频率检测方法中相位调制序列的幅频特 性不意图；
[0043] 图3是本发明基于相位调制的电力信号频率检测系统第一实施方式的结构示意 图；
[0044]图4是本发明基于相位调制的电力信号频率检测方法的测量频率相对误差随信 号噪信比变化的实验结果示意图。 【【具体实施方式】】
[0045] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步地详细描述。
[0046] 本发明中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非 明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是 可以调整的。
[0047] 请参阅图1，图1是本发明的基于相位调制的电力信号频率检测方法第一实施方 式的流程示意图。
[0048] 本实施方式的所述基于相位调制的电力信号频率检测方法可包括以下步骤：
[0049] 步骤S101，根据预设信号时间长度和预设采样频率，对电力信号进行采样，获得输 入信号序列。
[0050] 步骤S102,对所述输入信号序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，以 所述初步频率给定参考频率。
[0051] 步骤S103,根据预设的第一转换规则将所述预设采样频率转换为所述参考频率在 1 π移相的采样间隔整数，生成1 π序列长度。
[0052] 步骤S104,根据预设的第二转换规则，将所述1 π序列长度和所述预设采样频率 转换为调相频率。
[0053] 步骤S105,将所述输入信号序列与所述输入信号序列在所述1 π序列长度的移相 序列相减，生成相位随输入信号频率变化的第一相位调制序列。
[0054] 步骤S106,将所述输入信号序列与所述输入信号序列在-1 π序列长度的移相序 列相减，生成相位随输入信号频率变化的第二相位调制序列。
[0055] 步骤S107,将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述第 一相位调制序列相乘，生成第一实数向量序列和第一虚数向量序列。
[0056] 步骤S108,将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述第 二相位调制序列相乘，生成第二实数向量序列和第二虚数向量序列。
[0057] 步骤S109,分别对所述第一实数向量序列和所述第一虚数向量序列进行数字滤 波，生成第一实数向量滤波序列和第一虚数向量滤波序列。
[0058] 步骤Sl 10,分别对所述第一实数向量滤波序列和所述第一虚数向量滤波序