CN103235177A

CN103235177A - 一种软件算法实现的三相交流电频率采样方法

Info

Publication number: CN103235177A
Application number: CN 201310100159
Authority: CN
Inventors: 陆青梅; 王博; 王凯; 王昕若
Original assignee: North University of China
Current assignee: North University of China
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2013-08-07

Abstract

本发明提供了一种通过计算机软件算法实现三相交流电频率采样方法，包括：对信号的通道模拟量值采样，获得信号采样值序列依次为A1、A2、A3、A4，对应采样值A1、A2、A3、A4的采样时间为T1、T2、T3、T4；设定A1、A2两采样点近似直线，根据A1、A2两采样点的采样值和采样时间T1、T2计算第一点过零时刻；设定A3、A4两采样点近似直线，根据A3、A4两采样点的采样值和采样时间T3、T4计算第二点过零时刻；根据所述第一点过零时刻和第二点过零时刻计算频率F；判断频率F是否超出特定阈值，如是则判断为无效计算；如果频率F在所述特定阈值范围内，根据频率F所在区间确定系统额定频率。本发明具有自取样、自适应性，通过软件滤波，可自动辨别故障的优点。

Description

一种软件算法实现的三相交流电频率采样方法

技术领域

本发明涉及三相交流电频率采样技术领域，更具体地，涉及一种三相交流电频率采样方法。

背景技术

现有三相交流电频率采样方法通常包括：

一、软件频率采样：采用傅里叶算法，通过频谱转换计算频率。缺点是需要的采样点较多，算法复杂。

二、硬件频率采样：采用比较器，比较信号的过零点，同时用迟滞电路滤波，通过两次过零点的时间差来计算周期，然后计算出频率。缺点是需要增加硬件比较器、滤波电路，硬件成本会增加，占用PCB空间，同时智能判断效果差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种软件算法实现的三相交流电频率采样的算法，通过模拟通道采样点，软件计算出三相交流电的频率，具有自取样、自适应性，通过软件滤波，可自动辨别故障的优点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种软件算法实现的三相交流电频率采样方法，利用通道模拟量计算出采样信号频率，所述频率采样方法包括以下步骤：

步骤1，对信号的通道模拟量值采样，每个信号周期采样点数保证在32点以上，对采样值进行分析获得过零点的信号采样值序列，所述信号采样值序列依次为A1、A2、A3、A4，对应采样值A1、A2、A3、A4的采样时间为T1、T2、T3、T4；

步骤2，设定A1、A2两采样点近似直线，根据A1、A2两采样点的采样值和采样时间T1、T2计算第一点过零时刻；设定A3、A4两采样点近似直线根据A3、A4两采样点的采样值和采样时间T3、T4计算第二点过零时刻；

步骤3，根据所述第一点过零时刻和第二点过零时刻计算频率F；

步骤4，判断频率F是否超出特定阈值，如是则判断为无效计算；如果频率F在所述特定阈值范围内，根据频率F所在区间确定系统额定频率。

优选地，步骤2中所述第一点过零时刻t1的计算方法为t1＝(T2-T1)*A1/(A1+A2)，所述第二点过零时刻t2的计算方法为t2＝(T4-T3)*A3/(A3+A4)。进一步优选地，步骤3中计算信号周期T＝2*(t2-t1)，所述频率F＝1/T。

优选地，步骤1中对信号的通道模拟量值采样获得的所述信号采样值如果小于额定值的10％，则自动停止频率计算。

优选地，步骤4中如果所述频率F＜45Hz或者F＞65Hz则认为是无效计算。进一步优选地，如果45Hz＜F＜55Hz，则确定系统额定频率为50Hz，如果55Hz＜F＜65Hz，则确定系统额定频率为60Hz。

优选地，所述通道为电压采样通道。

可见，本发明通过模拟通道采样并利用软件算法实现了三相交流电的频率计算，具有自取样、自适应性，通过软件滤波，消除了采样点不合适造成的误差，排除错误计算结果，可自动辨别故障，改进了三相交流电的频率计算。

附图说明

图1是本发明具体实施方式的频率采样原理图

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施方式并配合附图详予说明。

图1是本发明具体实施方式的频率采样原理图。本发明的频率采样方法依靠计算机软件算法实现，包括以下步骤：

步骤1，对信号的通道模拟量值采样，每个信号周期采样点数保证在32点以上，对采样值进行分析获得过零点的信号采样值序列，所述信号采样值序列依次为A1、A2、A3、A4，对应采样值A1、A2、A3、A4的采样时间为T1、T2、T3、T4；采样点的采样值和采样时间的关系可参见图1所示。对每个信号周期采样超过32点是为了保证采样密度，同时由于交流电信号每周波势必有两次过零点，将每个采样周期32个点的采样数据中与所述两次过零点有关的数据提取出来作为所述信号采样值序列。本实施例中所述通道为电压采样通道。

步骤2，设定A1、A2两采样点近似直线，根据A1、A2两采样点的采样值和采样时间T1、T2计算第一点过零时刻t1＝(T2-T1)*A1/(A1+A2)；设定A3、A4两采样点近似直线，根据A3、A4两采样点的采样值和采样时间T3、T4计算第二点过零时刻t2＝(T4-T3)*A3/(A3+A4)。

步骤3，根据所述第一点过零时刻和第二点过零时刻计算信号周期T＝2*(t2-t1)，信号频率F＝1/T。

步骤4，判断频率F是否超出特定阈值，即如果所述频率F＜45Hz或者F＞65Hz，则认为是无效计算则判断为无效计算，因为电力系统频率偏差不会超过5Hz。如果频率F在所述特定阈值范围内，即如果45Hz＜F＜65Hz，根据频率F所在区间确定系统额定频率，即如果45Hz＜F＜55Hz，则确定系统额定频率为50Hz，如果55Hz＜F＜65Hz，则确定系统额定频率为60Hz。

步骤1中对信号的通道模拟量值采样获得的所述信号采样值如果小于额定值的10％，则自动停止频率计算。例如：如果通道为电压采样通道，额定电压为100V，如果通道电压小于10V，则不进行频率计算，从而防止采样点不合适给计算带来误差。

本发明通过模拟通道采样并利用软件算法实现了三相交流电的频率计算，具有自取样、自适应性，通过软件滤波，消除了采样点不合适造成的误差，排除错误计算结果，可自动辨别故障，改进了三相交流电的频率计算。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种软件算法实现的三相交流电频率采样方法，利用通道模拟量计算出采样信号频率，其特征在于，所述频率采样方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中所述第一点过零时刻t1的计算方法为t1＝(T2-T1)*A1/(A1+A2)，所述第二点过零时刻t2的计算方法为t2＝(T4-T3)*A3/(A3+A4)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3中计算信号周期T＝2*(t2-t1)，所述频率F＝1/T。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中对信号的通道模拟量值采样获得的所述信号采样值如果小于额定值的10％，则自动停止频率计算。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4中如果所述频率F＜45Hz或者F＞65Hz则认为是无效计算。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，如果45Hz＜F＜55Hz，则确定系统额定频率为50Hz，如果55Hz＜F＜65Hz，则确定系统额定频率为60Hz。

7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述通道为电压采样通道。