[发明专利]一种基于电压幅值的电网频率实时测量方法及系统

说明书

本发明属于电网频率测量技术领域，公开了一种基于电压幅值的电网频率实时测量方法及系统，利用100:5隔离变压器，将高压PT的输出电压降低至5V，然后利用精密无感电阻分压取样；再利用射极跟随电路放大调理，电路取样功率趋于0；在120％PT输入电压下，电压输出峰值小于±5V；接着利用16位AD完成采样，采样频率为10kHz。本发明解决了常规算法中需要三角函数计算、计算速度慢、精度低，抗干扰性差等一系列问题，以存储空间换计算速度，利用电压幅值差计算频率，抗干扰性好、计算精度高、实时性好、在计算过程中无需要三角函数计算。

技术领域

本发明属于电网频率测量技术领域，尤其涉及一种基于电压幅值的电网频率实时测量方法及系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

目前，电网频率的实时计算方法主要有：三点值法、数字脉冲计数法、锁相倍频法、CZT算法、周期移相法。

电网频率波动范围是电力质量体系中三个指标中最重要的指标。智能变电站中的很多在线监测装置，都需要相对准确的电网频率参数。因此，研发高精度、实时的电网频率测量技术是非常必要的。

综上所述，现有技术存在的问题是：

在频率测量过程中，存在电压波形畸变、非周期电压分量及噪声干扰等问题；

基于三点值法的频率计算方法简单，反应速度快，但抗干扰性太差；

对含有高次谐波的电压信号，基于数字脉冲计数法的频率测量方法，测试结果离散性太大，失去测试意义；

随着采样频率的增加，锁相倍频法中锁相倍频环路的倍频系数值变大，环路稳定性变差，使测量的可靠性大大降低；

CTZ算法计算精度一般，提升计算精度的难度系数比较大；

周期移相法需要三角函数计算，虽然计算量不大，但受高频谐波影响精度有限。提高采样频率虽可提高精度，但计算量大大增加，对硬件要求过高。

解决上述问题的难度：

由于种种原因，电网电压波形本身存在波形畸变、非周期分量及各种噪声，对精密取样电阻要求高。若提高采样频率，则会导致计算量线性增加，对硬件要求过高。

解决上述技术问题的意义：本发明在电网频率参数确定中，以存储空间换计算速度，利用电压幅值差，抗干扰性好，计算精度较高，测量范围宽，实时性好，在计算过程中，不需要三角函数的计算。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于电压幅值的电网频率实时测量方法及系统。本发明通过16位AD采样，利用软硬件结合办法实现电网频率的准确实时测量，有处理速度快、精度高、抗干扰好、测量范围宽、便于数字化的优点。

本发明是这样实现的，一种基于电压幅值的电网频率实时测量方法包括：

利用高精度100:5隔离变压器，将PT输出电压降低至5V，然后利用无感精密电阻分压取样；

利用射极跟随电路调理，取样电路功率趋于0。在120％PT输入电压下，电压调理后电压输出峰值小于±5V；

AD取样：利用16位AD完成采样，采样频率10kHz，为提高供计算精度，可以进一步提高采样速率；

频率计算法：

设电网实际频率为f₀，考虑各次谐波，则电压u