[发明专利]一种低压电力线电网频率采集装置及测频算法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种低压电力线电网频率采集装置及测频算法，属于电网频率的采集技术领域。

【背景技术】

目前，我国低压电网的环境比较复杂，存在严重的多径干扰和复杂的噪声，社会上也鲜有检测电力线上电网频率精度高速度快的技术。因此研制一款高精度快速度的电网频率测量装置，可以实时了解电网的运行情况，了解电网中各个用电器的使用状态，确保电网安全稳定的运行，保证电力生产的正常进行。

【发明内容】

本发明的目的在于：针对现有的低压电网中各种用电负荷的干扰以及工作于非正常状态下用电器存在的安全隐患，本发明提供一种低压电力线电网频率采集装置及测频算法，高精度快速度的检测电力网络频率参数，准确预估电网运行情况，确保电力系统在安全稳定环境下运行，保证电力生产生活有序进行。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种低压电力线电网频率采集装置，包括控制中心、电源管理模块、精密电压互感器模块、信号调理模块和抗混叠滤波模块，精密电压互感器模块用于耦合低压电力线上的交流信号，通过信号调理模块抬高直流偏置，进入抗混叠滤波电路，通过抗混叠滤波模块滤除大部分的谐波干扰信号后进入ADC电路，通过ADC电路将模拟信号转变为数字信号，将采集到的数据经过ADC电路转换后的数据通过测频算法计算出电网中的频率，将测得的数据传给PC上位机并保存进数据库。

在本发明中：所述的电源管理模块采用专用的电源芯片M7805和ICL7660A，将输入的9V电压转换为5V和3.3V电压。

在本发明中：所述的精密电压互感器模块采用ZMPT107芯片，可以直接接220V交流电压，并可将之缩小到3V。

在本发明中：所述的抗混叠滤波模块采用300HZ的低通滤波器，所述的控制中心采用MSP430G2553单片机，采样频率最高可以达到200KPS，运行稳定。

一种低压电力线电网频率采集装置的测频算法，其测频算法如下：

、接收到ADC采集到了Ｎ点的电压值；

、简单的对求其自相关函数即对求微分

；

、分别对和加汉明窗得和以减小频谱泄露

；

、分别对和求N点DFT得和

；

、求和最大模值和

；

、根据求的采样因子

；

、得测得频率

。

采用上述方法后，本发明有益效果为：

1、本发明设计合理，操作简单，高精度快速度的检测电力网络频率参数，准确预估电网运行情况，确保电力系统在安全稳定环境下运行，保证电力生产生活有序进行；

2、本发明既能解决电网中高次谐波干扰较大的问题，而且还更好地提高了检测过程中的快速性和准确性性，从而能够达到克服现有低压电网的隐患的目的；

3、不仅可以用于低压电网中，也可以实现在中压以及高压电力系统中；

4、本发明采集信号准确，成本低，特有的测频算法，能按照所要求精度快速的计算出信号的频率数据。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明中电源管理模块电路原理图；

图3为本发明中精密电压互感器模块电路原理图；

图4为本发明中信号调理模块电路原理图；

图5为本发明中抗混叠滤波模块电路原理图；

图6为本发明中控制中心电路原理图。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。