[发明专利]一种频率测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种频率测量方法及装置，利用前置低通滤波器和后置低通滤波器互相配合滤除不同次数的谐波分量，来替代高阶前置低通滤波器，大大降低了数字低通滤波器对嵌入式装置计算资源的占用，提升信号动态条件下频率测量精度和跟踪能力，最终得到精准的实际频率，有效地解决了嵌入式装置中测频的计算效率和计算精度问题。

技术领域

本发明涉及电力领域，特别地，涉及电力系统中频率测量方法及装置。

背景技术

在电力领域，频率测量是保护装置、测控装置、同步相量测量装置等变电站嵌入式装置的基础。目前频率测量方法可分为硬件频率测量法和软件频率测量法两类。因为硬件频率测量法通过滤波整形电路和锁相环实现,需要一定的成本,并且实现较复杂,不适应电力系统二次设备的发展方向,应用越来越少。软件频率测量法有过零点频率测量法、最小二乘法、小波分析法、傅里叶频率测量法等。傅里叶频率测量法有一定的滤波能力,在嵌入式装置中有较好的应用。基本原理为求出2个相邻数据窗间的相角差,当频率变化时,可根据相角差求出频率的变化。当信号含有限整次谐波污染时，频率误差会增大，且谐波含量越大，测频的结果误差越大。为了减少误差，实际应用中需要精细设计前置低通滤波器。

图1是现有技术中傅里叶频率测量法的流程图，该方法包括：

S1：交流变换电路对输入的三相电压模拟信号进行交流变换，转换为5V的弱电信号；

S2：AD转换电路将三相电压模拟信号转换为三相电压离散信号u_a(k)，u_b(k)，u_c(k)；

S3：三相电压离散信号u_a(k)，u_b(k)，u_c(k)经过前置低通滤波器后滤除谐波，得到滤波后的三相电压离散信号u′_a(k)，u′_b(k)，u′_c(k)；

S4：滤波后的三相电压离散信号u′_a(k)，u′_b(k)，u′_c(k)采用离散傅里叶变换(DFT)计算得到频率值f。

常见的低通滤波器能非常有效的滤除高次谐波，但是对于2次～5次等低次谐波的滤除需要高阶的滤波器，对嵌入式装置的计算带来非常大的压力。如果采用迭代求平均值的方法减少误差，在稳态情况下，这些方法能达到非常高的精度，但是信号动态变化时，频率跟踪性能不好。而且当需要抑制的谐波成份较多时，前置滤波器的阶数较高，占用较多的嵌入式装置计算资源，并且响应时间较长，影响频率跟踪性能。因此，有必要发明一种适用于嵌入式装置的频率测量方法及装置。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种频率测量方法及装置，通过增加数字式后置滤波器，使前置滤波器和后置滤波器互相配合，达到最佳的滤波效果，减少对嵌入式装置中计算资源的占用，提升信号动态条件下频率测量精度和跟踪能力。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的一个方面提供了一种频率测量方法，包括检测电力系统中三相电压或三相电流，获得模拟检测信号；将模拟检测信号转化为离散检测信号；将离散检测信号通过前置低通滤波器进行第一次滤波；对滤波后的离散检测信号进行离散傅里叶变换计算正序电压或正序电流，根据正序电压或正序电流等时间间隔计算频率，得到测量频率值序列；测量频率值序列通过后置低通滤波器进行第二次滤波，得到频率值。

根据本发明的一个方面，所述前置低通滤波器和所述后置低通滤波器分别滤除不同次数的谐波分量。

根据本发明的一个方面，所述前置低通滤波器的阻带截止频率高于所述后置低通滤波器的阻带截止频率。