[发明专利]一种频率测量方法与频率测量电路

说明书

本申请公开了一种频率测量方法和频率测量电路，所述方法包括：对电压过零信号进行电压抬升，得到与所述电压过零信号频率相同的电压不过零信号；将电压不过零信号与高电平参考电压、低电平参考电压进行比较，得到与所述电压不过零信号频率相同的方波信号；捕获方波信号的上升沿和/或下降沿，并根据捕获到的上升沿和/或下降沿之间的时间间隔计算所述方波信号的频率，并将计算出的方波信号的频率作为所述电压过零信号的频率。本申请通过对电压过零信号进行电压抬升并设置一高电平参考电压、一低电平参考电压，准确地提取出电压过零信号的基波频率，有效地降低了软件的复杂度和计算量，同时提高了测量的实时性。

技术领域

本发明实施例涉及但不限于电力计量技术领域，特别涉及一种频率测量方法与频率测量电路。

背景技术

在电力系统中，系统频率是一个非常重要的参数，精确地测量系统基波的频率对电力系统控制和调节具有非常重要的意义，尤其是在一些继电器保护和安全自动装置中，要求不仅能够实时测量电力系统频率，还要求具备较高的测量精度。有些厂家的继电保护装置还需要根据测量的频率实时调整采样频率，以达到每周波固定采样点数的目的。然而，实际电网或牵引网中基波频率的波动、谐波以及噪声的存在严重影响到系统频率的准确测量，因此，如何在各种复杂条件下实现对系统频率的准确测量一直是热点问题。

目前，测量频率的软件方法主要有零交法(Zero Crossing Algorithm)、离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT)法、最小二乘法、卡尔曼滤波法、自适应法、神经网络法等，传统的硬件频率测量方法只有过零点检测法。

在众多的软件频率测量方法中，多数方法因为算法复杂、计算量大、实时性较差或要求较高的采样频率等原因，不能广泛地应用在电力系统继电保护或安全自动装置中。目前应用比较多的软件频率测量方法有零交法和离散傅里叶变换法，其中，零交法是低频正弦频率测量的基础方法，与硬件频率测量的过零点检测方法类似，容易受到谐波和噪声干扰的影响；离散傅里叶变换法是用于正弦频率计算的基本数学方法，具有抗干扰能力强、测量精度高的特点，在微机保护和一些测控装置中应用最为广泛，但其也存在一定的局限性，其中信号非整数周期截断引起的频谱泄漏问题是造成算法误差的主要原因，频谱泄漏问题客观上不可避免。

硬件频率测量的过零点检测方法与零交法类似，都是通过检测正弦波两次过零点的时间计算正弦波的周期，容易受到谐波和噪声干扰的影响。

发明内容

本发明实施例提供了一种频率测量方法与频率测量电路，能够准确有效地提取出电压过零信号的基波频率。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供了一种频率测量方法，包括：

对电压过零信号进行电压抬升，得到与所述电压过零信号频率相同的电压不过零信号；

将电压不过零信号与高电平参考电压、低电平参考电压进行比较，得到与所述电压不过零信号频率相同的方波信号；

捕获方波信号的上升沿和/或下降沿，并根据捕获到的上升沿和/或下降沿之间的时间间隔计算所述方波信号的频率，并将计算出的方波信号的频率作为所述电压过零信号的频率。

在一实施例中，在所述对电压过零信号进行电压抬升之前，所述方法还包括：对所述电压过零信号进行四阶带通滤波。

在一实施例中，在捕获所述方波信号的上升沿和/或下降沿之后，根据所述捕获到的上升沿和/或下降沿之间的时间间隔计算所述方波信号的频率之前，所述方法还包括：

将捕获的所述上升沿和/或下降沿之间的时间间隔的值，与预设的正常时间间隔范围相比较，剔除超出正常时间间隔范围的时间间隔的值，余下的值作为捕获到的上升沿和/或下降沿之间的时间间隔。