[发明专利]一种交流单相电压的解算方法及装置

说明书

本发明涉及一种交流单相电压的解算方法及装置，在上一周期的解算频率下，求解该解算频率对应解算周期下的低频量的平均值，得到当前周期的压差；所述低频量为采集的交流单相电压和上一周期解算余弦量的乘积；根据当前周期的压差，得到当前周期的角速度；将所述当前周期的角速度进行积分，得到当前周期的解算相位；求当前周期的解算相位的余弦值，得到当前周期的解算余弦量；根据所述当前周期的角速度，得到当前周期的解算频率。本发明采用一种闭环控制的思想，对交流单相电压进行解算，避免了现有技术解算过程中繁琐的锁相、傅里叶变换等过程，能够准确获取交流单相电压的相位、频率及正交波。

技术领域

本发明属于继电保护技术领域，具体涉及一种交流单相电压的解算方法及装置。

背景技术

随着科技的发展，电力在生活及生产的作用中日益突显。若能够准确、快速求解单相交流电压的频率、相位、正交向量，将大大提升电网运行控制的性能。

目前常采用锁相环技术来获得电网电压的幅值、频率和相位。现有的锁相环技术，主要有以下两种：

一种是通过构造电网电压信号的虚拟正交波形，通过旋转坐标变换将交流信号转换为直流信号进行控制。傅里叶变换则是根据函数由不同频率的正弦函数的叠加的原理，求取基波函数的过程。该方法基于理想单相交流电压模型，在输入的信号存在谐波干扰和直流偏移时就无法获得准确的频率、相位及正交信号信息。

一种是对单相交流电压信号直接进行锁相的，例如基于卡尔曼滤波的锁相环技术，传输延时锁相环技术，增强型锁相环技术，基于全通滤波器的锁相环技术等。

例如，授权公告号为CN103558436B的专利公开了一种基于单相锁相环算法的检测电网电压幅值、频率和相角的方法，该方法基于锁相环技术来对单相电压进行求解，在锁相环的输入侧加入延时移相环节，来消除直流偏移和奇次谐波。但是，该方法在计算需要数据多解算，时延较长，不能满足现在智能设备快捷的判断要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种交流单相电压的解算方法及装置，用以解决现有技术的方法解算复杂、速度慢的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

本发明的一种交流单相电压的解算方法，包括如下方法方案：

方法方案一，包括如下步骤：

在上一周期的解算频率下，求解该解算频率对应解算周期下的低频量的平均值，得到当前周期的压差；所述低频量为采集的交流单相电压和上一周期解算余弦量的乘积；

根据当前周期的压差，得到当前周期的角速度；

将所述当前周期的角速度进行积分，得到当前周期的解算相位；

求当前周期的解算相位的余弦值，得到当前周期的解算余弦量；

根据所述当前周期的角速度，得到当前周期的解算频率。

方法方案二，在方法方案一的基础上，解算频率的初值为50Hz，解算余弦量的初值为1。

方法方案三，在方法方案一的基础上，将当前周期的压差经过PID控制器进行调节控制，得到所述当前周期的角速度。

方法方案四，在方法方案一的基础上，还包括将得到的当前周期的解算相位映射到[0,2π)区间的步骤。

方法方案五，在方法方案四的基础上，将得到当前周期的解算相位对2π取余。

方法方案六，在方法方案四的基础上，还包括将映射到[0,2π)区间后的相位经过正弦生成器，得到当前周期的解算正弦量的步骤。

方法方案七，在方法方案一的基础上，将所述当前周期的角速度除以2π，得到所述当前周期的解算频率。