[发明专利]电网信号基波频率测量方法

说明书

技术领域

本发明属于电网信号分析技术领域，更为具体地讲，涉及一种电网信号基波频率测量方法。

背景技术

电网中的工频交流电压信号、电流信号通常具有周期性或准周期性的特点.交流信号的高准确度测量对于电网电能质量的合理评价、电能的准确计量、输变电设备工作状态的监测以及工频信号的量值传递和溯源等具有重要意义。对电网信号的测量可归结为对正弦波频率、相位和幅值的测量，包括波形的闪变等。

电力系统的频率特性是发电频率特性、负荷频率特性和电压影响的综合结果无论系统处在稳定、紧急状态还是恢复状态，都需要对频率进行实时监测和有效控制，以确保系统的安全稳定运行。实时、准确的频率测量对于电力系统分析、运行和控制具有重要的学术意义和工程应用价值。

目前现有的频率测量方法可以分为两大类：一种是硬件测频,另一种是软件测频。软件测频除了传统的电压过零点法，还有基于插值的CROSS法、卡尔曼滤波法等，这些方法大多计算量偏大，且测量精度受谐波分量影响，影响了实际应用。

传统的电能质量监测设备在对频率的测量上，比较实用的方法主要有锁相环技术，通过锁相环得到跟踪频率，然后对无噪声谐波干扰的跟踪频率进行直接测量，便很容易得到基波频率。但这是在锁相环非常准确的跟踪原始电网信号的前提下的。在被测电网信号比较平稳的情况下，锁相环能够很好的实现采样同步，但是在信号频率阶跃、频率斜升和特别是噪声比较大的情况下，往往难以跟踪到被测信号，即发生了“失锁”现象，这样得到的跟踪频率也就不准确了。

还有传统的过零比较法，如基于周期过零点插值原理，通过对A/D采样的离散序列进行FIR(Finite Impulse Response，有限冲击响应)带通数字滤波，然后对相邻的同方向过零点进行插值求取频率的估计值等方法。特别是对含有噪声、谐波、尖峰等干扰的电网信号的频率测量上，传统方法一般都需要进行滤波，然后进行时域过零法或频域FFT分析等，但过程都比较复杂，运算量大且在噪声大的情况下精度不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电网信号基波频率测量方法，提高电网信号频率测量的精度，特别是在电网信号信噪比较低的情况下，也可以得到较高的测量精度。

为实现上述发明目的，本发明电网信号基波频率测量方法，包括以下步骤：

S1：将电网信号的过采样数据按幅值大小进行排序，将前N₁个最大幅值求取平均值得到波峰值Y_max，将前N₂个最小幅值求取平均值得到波谷值Y_min，得到平行于横轴的基准线

S2：令过基准线点序号m＝1，起始点S为采样起始时刻，设置幅值

S3：从起始点S开始搜索，搜索步长为采样间隔的整数倍，一旦搜索到幅值大于等于y₁的采样点，则将对应时刻作为过基准线点X_m的左侧参考点A；

S4：以左侧参考点A为起点，在基准线的另一侧搜索得到过基准线点X_m的右侧参考点B；

S5：确定过基准线点X_m的精确搜索区间，具体方法为：

S5.1：将右侧参考点B作为区间最大值O₂；

S5.2：确定中间点O_mid＝O₂-T_N；

S5.3：将以中间点O_mid为中心、半径为T_N的区域(O_mid-T_N,O_mid+T_N)作为中间点的邻域，T_N＝2ⁿT_s，其中T_s表示采样间隔，n为大于等于1的整数；统计中间点O_mid去心邻域内的采样点数据，将与左侧参考点A位于基准线同一侧的采样点数量记为p₂，将与右侧参考点B位于基准线同一侧的采样点数量记为q₂；

S5.4：判断是否p₂＜q₂，如果是，令O₂＝O_mid，返回步骤S5.2，否则令区间最小值O₁＝O_mid，精确搜索区间即为(O₁,O₂)；