[发明专利]一种馈线终端交流采样中频率计算的方法

说明书

本发明公开了一种馈线终端交流采样中的频率计算方法，包括以下步骤，步骤一，交流采样数据滤波处理提取基波信号；步骤二，通过交流采样确定过零点所在相对准确位置；步骤三，在每个周波正过零处均进行步骤二计算，并累积过采样的计数；步骤四，在单片机的AD中断中进行交流采样及信号处理、基波提取、频率校正，当采集的数据量累积到一定数量时，程序前端会根据累积的缓存数据进行计算电网频率的任务。本发明根据交流采样数据过零线性差值逐次逼近的算法，实现高精度的电网频率软件计算。

技术领域

本发明涉及配电网自动化系统领域，涉及一种馈线终端交流采样中的频率计算方法。

背景技术

随着科学技术的发展，伴随着配电网自动化技术的不断革新，不论是从硬件设计还是从算法创新，多种多样的配电终端设备都处在不断地更新换代中。近几年，随着国家电网智能化水平的不断提升，人们对配电设备的要求越来越高，除了硬件上的不断完善，配电设备在数据采集及控制算法上的创新与优化也越来越受到人们的重视。在配电终端领域，馈线终端(Feeder Terminal Unit，FTU)作为一种集采集、监测和控制于一体的配电自动化设备，被广泛地应用于配电网自动化系统的升级和改造中来。数据监测作为FTU的一项基本功能，电网频率的计算精度是其非常重要的一项指标。

目前，针对馈电线路上三相交流电的数据采集，一般的做法是利用交流采样技术将电网二次侧的电压和电流经高精度的PT或CT变换成小电流，再通过FTU中的采样调理电路，然后通过MCU进行AD采样数字化处理。频率计算通常的做法是通过锁频电路来实现，但是使用锁频电路的方法需要硬件具备滤除谐波以及直流偏置的功能，这无疑增加了硬件成本，如果能通过采样数据使用软件算法计算电网频率，既可以节省成本还可以通过算法提高精度。在配电网自动化应用中，FTU在进行数据采集时，第一步是采集经过PT或CT转换而来的小电流信号，经采样调理电路进入单片机进行AD采样处理。常规硬件频率计算方法受成本限制以及谐波干扰影响，并且，信号通过锁频电路之后进行滤波在实施上也非常困难，所以发展一种稳定且低成本的频率计算方法很有必要。

发明内容

本发明针对上述问题，克服现有技术的不足，提出一种馈线终端交流采样中的频率计算方法，通过FTU单片机内置的基波提取算法，对采样电压信号进行滤波处理，通过线性插值逐次逼近的方法确定基波信号相对准确的过零点，使得配电网频率参数计算具有更高的精度，抗干扰能力大大增强，同时减少硬件设备的投资，充分发挥计算机在算法方面的优点。本发明方法通过FTU单片机内置的基波提取算法，对单片机采集到的已量化的线路电压瞬时值滤波得到线路电压基波信号，通过在基波的正过零点进行线性插值处理，得到相对更准确的过零点，从而计算得到精度比较高的电网频率。该方法在一组正负过零点之间进行线性插值逐次逼近法为基础，得到相对准确的过零点，然后通过一秒的累计过采样点累计，计算得到比较准确的电网频率。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种馈线终端交流采样中频率计算的方法，包括以下步骤，

步骤一，线路的电压交流采样数据滤波处理提取基波信号；

步骤二，通过基波信号在正负两个采样点之间确定过零点，在过零点之间进行软件过采样处理，假设两个连续的未受到噪声污染的采样点间的值呈线性变化，首先取过零点两侧离过零点最近的两个未受到噪声污染的采样点的中间位置，看该位置对应的过采样值与0的关系，如大于0，则过零点位于负值采样点与中间位置间，否则过零点位于正值采样点与中间位置间。确定过零点位于哪半个区间后，按照刚才的方法继续对这半个区间二等分，判断过零点在这半个区间的哪一半，如此类推，经过8次等分操作，最终确定过零点所在相对准确的位置；

步骤三，在每个周波正过零处均进行步骤二计算，确定本周波的相对准确的过零点和下一周波初始过采样点，并累积一个计算周期内的过采样的计数；