[发明专利]交流电能表现场测试仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流电能表现场测试仪。

背景技术

目前，在相关技术中，使用交流电能表现场测试仪(以下简称现场测试仪)对交流电进行测量时，通常采用谐波分析法对电网功率因数进行实时测量，包括采用离散傅立叶变换(Discrete FourierTransform，简称为DFT)或快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，简称为FFT)算法测量并计算电网信号的幅值和相位。

但是，电力系统的频率并非始终不变，而是在额定工频附近波动，无法保证采样频率为实际工作频率的整数倍，很难实现用现场测试仪对电力信号进行完全同步采样，在实际采样过程中，通常是非同步采样或准同步采样，因而存在栅栏效应和频谱泄漏现象，使现场测试仪测量计算出的频率、幅值和相位不准，不能满足实际测量精度要求。

可见，在相关技术中，存在使用现场测试仪对交流电信号进行非同步采样测量时，无法较为准确地测算交流电的幅值和相位的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种交流电能表现场测试仪，用以解决相关技术中存在的上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种交流电能表现场测试仪。

根据本发明的交流电能表现场测试仪包括：

输入单元，用于获得交流电的模拟电网信号；

模数转换单元，连接至输入单元，用于对交流电的模拟电网信号进行采样，将模拟电网信号转换成数字电网信号；

加窗处理单元，连接至模数转换单元，用于对数字电网信号进行加海明窗快速傅立叶变换，得到采样序列；

幅值计算单元，连接至加窗处理单元，用于根据采样序列和预设的第一算法计算交流电的幅值；

相位计算单元，连接至加窗处理单元，用于根据采样序列和预设的第二算法计算交流电的相位；

输出单元，连接至幅值计算单元和相位计算单元，用于输出计算得到的幅值和相位。

优选地，上述对交流电的模拟电网信号采样包括：以采样频率f_s对单频的模拟电网信号x(t)进行采样，得到离散的数字电网信号x(n)，其中，x(t)的频率为f₀，幅值为A，初相位为θ，n为自然数。

优选地，上述对数字电网信号进行加海明窗快速傅立叶变换处理包括：根据算法X(f)对x(n)进行加海明窗快速傅立叶变换，得到变换后的结果X(f)，其中，W(n)为海明窗函数，W(n)＝0.54-0.46cos(2πn/N)，W(n)的连续频谱为W(2πf)，n＝0，1，。。。，N-1)；

忽略负频点-f₀处频峰顶旁瓣影响，在正频点f₀附近的连续频谱函数可以表达为对该式进行离散抽样，可得到离散傅立叶变换的表达式：其中，离散频率间隔为Δf＝fs/N，N是数据截断长度。

优选地，上述第一算法包括：

f₀＝k₀·Δf，k₁、k₂是k₀左右的谱线，A₁、A₂是左右谱线的幅值。

优选地，上述第二算法包括：

θ=arg[X(k1·Δf)]+π2-arg[W(2π(1-k0+k1)/N)].]]>