[发明专利]电力信号过零点检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统电力信号分析技术领域，具体涉及一种基于电力系统采样信号的零点判断的方法，在电力信号分析中起重要作用，应用于电力信号频率分析等。

背景技术

电力信号数据采集卡将连续的信号转换为离散的数据，从理论上说，一个稳定的且没有受到干扰的周期信号若每个周期采集到10个点以上就可以分析信号和完全恢复被测信号。但是实际上由于电力系统的复杂性信号不是理想的。数据采样10个点不足以分析信号或更深层次的分析。所以数据采样点往往都是不止10个点（目前采样点数128、256）。正是由于电力信号的不稳定性和采样点数增加，在零点附近可能会出现由于高次谐波影响的多个过零点，那么在过零点判断不正确的情况下对后续的电力分析也是存在错误，尤其是计算频率的时候会存在较大的误差。相对于硬件通过接受零点脉冲的来判断零点有以下几点不足：1、硬件实现成本要高、电路存在干扰问题。2、硬件仍然不能解决伪零点问题还是接受到伪零点的零点脉冲，这就要后续的软件或硬件来处理。3、不能精确计算零点的采样点数（或相对时间），对电力分析存在误差。

发明内容

为了解决现有技术中由于受高次谐波影响，电力信号存在多个过零点，在电力信号的采集、处理分析中对真实过零点判断不准确容易造成电力信号计算分析存在较大误差的技术问题。本申请公开了一种电力信号过零点检测方法，本发明能够根据多次判断选择出较真实的过零点摒除高次谐波干扰电力信号在零点附近产生的伪零点。本发明还能正确的计算出两点之间的采样点数或时间差。

本发明具体采用以下技术方案。

一种电力信号过零点检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）以固定的采样频率采集电力信号数据，得到电力信号在各采样点的数据值Sample[1]、Sample[2]……Sample[N]，，其中N为每周期的采样点数，Sample[i]为所采集的电力信号数据在i采样点的数据值；

（2）在所有的电力信号数据采样点数据值中，满足以下条件，则判断该采样点数据为电力信号可能的过零点：

若Sample[i]满足Sample[i]<0，且Sample[i+1]>0及Sample[i+M1]>0或Sample[i]>0，且Sample[i+1]<0及Sample[i+M1]<0，则判断Sample[i]为一个可能的过零点，其中，i=0，1，2……N-M1，M1为预设的第一阈值M1=N/10；判断出所有可能的过零点，并将所有零点的位置i存入数组ZeroPosition中，ZeroPosition[i]为所述数组中的元素，即所有可能的过零点的位置，其中，i=0，1，2…K1，K1为所有可能的过零点个数；

（3）在步骤（2）所得到的电力信号可能的过零点ZeroPosition中，根据以下判别方法去除跳跃点、即伪零点，消除高次谐波对电力信号过零点的干扰,将数组ZeroPosition传递给数组Buff

若满足Buff[i+n]-Buff[i]<M2，其中i=0，1，2……K1-n，M2为预设的第二阈值，n为设定的间隔数，第一阈值M2不大于N/20，设定的间隔数n取值为3—10之间的整数，若满足则判断Buff [i+n-1]为过零点，去除该过零点之前所有过零点，按照这种判断方式依次得出所有的过零点，并重新写入数组ZeroPosition，此时，该数组中的元素分别为i=0，1，2…K2，K2为本步骤所判断出来的过零点个数，K2<=K1；

（4）在步骤（3）所得到的过零点ZeroPosition中，可能存在电压、电流中断等原因产生的过零点，根据下式去除这些电压、电流中断零点：将数组ZeroPosition传递给数组Buff

若满足下式：

Buff[i+1]-Buff[i]>N1并且Buff[i+1]-Buff[i]<N2，

其中，i=0，1，2……K2-1，N1为第三阈值，N2为第四阈值，N1+N2≈N，且（N2-N1）<N/3，则判断Buff[i+1]为电压、电流中断零点，去除该ZeroPosition[i+1]过零点。

本发明公开的电力信号过零点检测方法对于精确计算频率是很重要的，在电力信号分析中能获取多个正确的周期信号也是很好的一种方法，而不是简单的根据采样频率计算得到。

附图说明

图1为本申请电力信号过零点检测方法流程示意图；

图2为本申请方法中判断所有满足条件的过零点的流程；