[发明专利]确定交流信号的频率

说明书

技术领域

本发明涉及确定交流电信号的频率，并且在必要时确定该频率的变化率。

该确定例如在电保护继电器或配电网遥控设备中实现。保护继电器旨在保护电网的个人和设备。遥控设备旨在通过适当的通信部件在变电站中以远程方式提供用于监视/控制的测量和操作。为了提供这些功能，继电器或遥控设备必须显示相位和幅度精度，这尤其意味着必须准确地确定要保护的设备的交流电流的频率。

背景技术

大多数数字保护继电器或遥控设备的操作基于时间信号的离散傅里叶变换(DFT)的计算，以便仅提取信号的基波分量(1次谐波)。该时间信号表示电流或电压。

离散傅里叶变换计算假设时间信号被预采样。

为了在幅度、角度方面、而且在测量频率和测量电信号频率变化率方面提供最佳的可能精度，采样频率必须与电信号的频率同步。换句话说，采样频率必须是信号频率的倍数。这种同步称为采样频率自动控制。

当采样频率与交流电信号的频率不同步时，该傅里叶变换计算方法遭遇其精度限制。例如，在法国，在正常操作条件下，供电网络具有50Hz+/-0.5Hz的理论频率。这个理论频率是生产和消耗之间的平衡的表示。实际上，频率实际值在这个允许的带宽内连续波动，但在某些情况下，可以显示更大的变化。对于网络的管理以及对于对网络上的设备进行的测量的利用，均需要考虑所有这些波动。

此外，在某些过渡阶段期间，例如，当发电机处于启动阶段时、或者当应用诸如电力密集型产业中的某些大功率负载时，相对于标称值的变化可能甚至更大。

已知基于在不同时刻计算的两个相量之间的角度偏差(即，给定的持续时间的偏移)来计算电量(特别是网络电压或电流)的频率。这种技术以相量方法的名义而被已知。相量优选地是电压相量，或者替代地是强度相量。该角度偏差是电量的频率的表示。该方法基于DFT的计算，DFT已经在继电器中被计算用于保护功能、或者在遥控设备中被计算用于测量功能。

然而，当修改电量的频率时，例如，在生产/消耗平衡的修改之后，对采样频率进行修改，以使得其与电量的频率保持同步。在采样频率变化期间，频率和频率变化率的计算在过渡时段是错误的，因为相量本身是错误的。这些错误的值对于保护功能或遥控设备的保护功能是有害的，所述保护功能要求越来越高的精度。因此，必须冒着对用于触发频率和频率变化率保护的时间产生不利影响、或对通过遥控设备所在的变电站的电压、电流、功率或能量的测量产生不利影响的风险，去除这些错误的值。此外，当采样频率更新时，基于电流的频率的计算的采样频率自动控制也是错误的。

发明内容

本发明的目的是通过提供一种用于确定交流输入信号的频率的方法来解决现有技术的问题，所述方法包括以下步骤：

以第一采样频率对输入信号进行采样，

作为以第一采样频率采样的输入信号的函数，对表示在偏移了预定持续时间的两个相应时刻的输入信号的两个相量进行第一计算和第一角度比较，

作为两个计算的相量的角度比较的结果的函数，估计输入信号的频率，

其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

存储输入信号，

搜索输入信号的频率的修改，并且

在检测到输入信号的频率的修改的情况下，

作为输入信号的修改频率的函数，确定第二采样频率，

在频率修改检测的时刻之前的时间窗口上，以第二采样频率对所存储的输入信号进行采样，

作为以第二采样频率采样的输入信号和以第二采样频率采样的所存储的输入信号的函数，对表示在偏移了预定持续时间的两个相应时刻的输入信号的两个相量进行第二计算和第二角度比较，

作为两个计算的相量的第二角度比较的结果的函数，估计输入信号的频率。

通过本发明，由于交流电信号的频率变化导致的采样频率的变化对交流电信号的频率的测量没有负面影响。实际上，以相同的采样频率对在计算(特别是比较计算)中考虑的数据进行采样。

根据优选特征，在具有至少等于进行比较的两个相量之间的时间偏移与相量的计算深度之和的持续时间的滑动时间窗口上，执行输入信号的存储。

根据优选特征，搜索输入信号的频率的修改包括计算输入信号的估计频率的两个连续值之间的差、以及将所计算的差与阈值进行比较。

根据优选特征，用于确定交流输入信号的频率的方法还包括计算输入信号的频率的变化率。

根据优选特征，对于两个相量的计算和比较而预定的持续时间是输入信号的半个周期。

根据优选特征，对于输入信号的每四分之一周期而执行两个相量的计算和比较。