CN104198825A - 检测电力系统中信号幅值的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测电力系统中信号幅值的方法及系统，所述方法包括：对电力系统中的信号进行平方运算处理，获得第一信号；将所述信号输入移相电路，对所述信号进行九十度相位移相，生成九十度移相信号；对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得第二信号；对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得第三信号；对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值。实施本发明的方法及系统，使得幅值检测的时间过程平滑无波动，耗费时间少、极大地提高了检测效率。

Description

检测电力系统中信号幅值的方法及系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种检测电力系统中信号幅值的方法及系统。

背景技术

在火电厂的部分热控装置中，输入信号与输出信号的性质不同，其输入信号恒定无波动，而输出为正弦波信号。当这些热控装置构成负反馈控制装置时，其正弦波信号不能直接作为负反馈控制装置的过程反馈信号使用，必须通过幅值计算，得到正弦波信号的幅值信号后，再将幅值信号作为负反馈控制装置的过程反馈信号使用。

而目前的幅值检测环节输出的信号存在较大的波动量，为了适应负反馈控制的需要，必须对幅值信号进行平滑，常用的信号平滑通过对幅值信号进行低通滤波实现。但在频率较低时，典型的如5Hz，需要较大时间常数的低通滤波环节，耗费时间多、检测效率低，相当于增加了负反馈控制对象的阶数和时间常数，会降低负反馈控制装置的控制效率和控制质量。

发明内容

基于此，有必要针对上述幅值计算，需要较大时间常数的低通滤波环节，耗费时间多、检测效率低的问题，提供一种检测电力系统中信号幅值的方法及系统。

一种检测电力系统中信号幅值的方法，包括以下步骤：

对电力系统中的信号进行平方运算处理，获得第一信号；

将所述信号输入移相电路，对所述信号进行九十度相位移相，生成九十度移相信号；

对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得第二信号；

对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得第三信号；

对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值。

一种检测电力系统中信号幅值的系统，包括：

第一信号模块，用于对电力系统中的信号进行平方运算处理，获得第一信号；

移相信号模块，用于将所述信号输入移相电路，对所述信号进行九十度相位移相，生成九十度移相信号；

第二信号模块，用于对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得第二信号；

第三信号模块，用于对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得第三信号；

幅值获取模块，用于对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值。

上述检测电力系统中信号幅值的方法及系统，对信号进行平方运算、通过移相电路进行九十度相位移相，将信号转换为第一信号和第二信号，进而对第一信号和第二信号进行加法运算与开根运算，获得信号的幅值，使得幅值检测的时间过程平滑无波动，耗费时间少、极大地提高了检测效率。

附图说明

图1是本发明检测电力系统中信号幅值的方法第一实施方式的流程示意图；

图2是本发明检测电力系统中信号幅值的方法中使用的移相电路的结构示意图；

图3是本发明检测电力系统中信号幅值的方法第二实施方式的流程示意图；

图4是本发明检测电力系统中信号幅值的系统第一实施方式的结构示意图；

图5是本发明检测电力系统中信号幅值的系统第二实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是可以调整的。

请参阅图1，图1是本发明的检测电力系统中信号幅值的方法第一实施方式的流程示意图。

本实施方式的所述检测电力系统中信号幅值的方法包括以下步骤：

步骤S101，对电力系统中的信号进行平方运算处理，获得第一信号。

步骤S102，将所述信号输入移相电路，对所述信号进行九十度相位移相，生成九十度移相信号。

步骤S103，对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得第二信号。

步骤S104，对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得第三信号。

步骤S105，对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值。

本实施方式，对信号进行平方运算、通过移相电路进行九十度相位移相，将信号转换为第一信号和第二信号，进而对第一信号和第二信号进行加法运算与开根运算，获得信号的幅值，使得幅值检测的时间过程平滑无波动，耗费时间少、极大地提高了检测效率。

其中，对于步骤S101，所述信号优选地可包括用于工频电压测量的电压互感器的输出信号、用于工频电流测量的电流互感器的输出信号或用于火电厂旋转机械振动测量的振动测量探头的输出信号。

在一个实施例中，对信号进行平方运算处理，获得第一信号的步骤包括以下步骤：

通过以下所述公式对所述信号进行平方运算处理，获得第一信号：

$U_1\left(t\right)={U_i}^2\left(t\right)=\frac{A^2}{2}[1-\cos \left(2\stackrel{25}{\mathrm{\ωt}}\right)];$

其中，U₁(t)为所述第一信号。

在其他实施方式中，还可采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，对信号进行平方运算处理。

在另一个实施例中，在对电力系统中的信号进行平方运算处理，获得第一信号的步骤之前，还包括以下步骤：

采集电力系统的信号。

优选地，可接收电力系统的热控装置的输出信号作为所述信号。

对于步骤S102，所述移相电路优选地为LCR电路，将所述信号作为所述LCR电路的输入信号。

在一个实施例中，如图2所示，LCR电路包括电感L、电容C和电阻R，将所述信号输入移相电路，对所述信号进行九十度相位移相，生成九十度移相信号的步骤包括以下步骤：

使LCR电路电感L的感抗与电容C的容抗均等于电阻R的电阻值，将所述信号输入所述LCR电路。

将所述电容C两端的电压作为移相信号，根据欧姆定律和LCR移相环节的向量关系，通过以下所述公式对信号进行九十度相位移相，获得九十度移相信号：

U_i(t)＝Asin(ωt)；

$U_{-\mathrm{\π}/4}\left(t\right)=A\sin (\mathrm{\ωt}-\frac{\mathrm{\π}}{4});$

其中，U_i(t)为所述信号，U_-π/4(t)为所述九十度移相信号，t为过程时间，A为信号峰值，ω为信号频率，-π/4标识移相-90度。

在其他实施例中，还可采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，通过移相电路对所述信号进行九十度相位移相。

优选地，所述过程时间为九十度相位移相的过程时间，单位为s，信号峰值A优选地为正弦波信号峰值，单位V，信号频率ω优选地为正弦波信号频率，单位rad/s，-π/4标识移相-90度，单位rad。

对于步骤S103，在一个实施例中，对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得第二信号的步骤包括以下步骤：

通过以下所述公式对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得所述第二信号：

$U_2\left(t\right)={U_{-\mathrm{\π}/4}}^2\left(t\right)=\frac{A^2}{2}[1+\cos \left(2\mathrm{\ωt}\right)];$

其中，U₂(t)为所述第二信号。

在其他实施例中，还可采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，对所述九十度移相信号进行平方运算处理。

对于步骤S104，在一个实施例中，对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得第三信号的步骤包括以下步骤：

通过以下所述公式对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得所述第三信号:

U₊(t)＝U₁(t)+U₂(t)＝A²；

其中，U₊(t)为所述第三信号。

在其他实施例中，还可采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理。

对于步骤S105，在一个实施例中，对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值的步骤包括以下步骤：

通过以下所述公式对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值：

$U_0\left(t\right)=\sqrt{U_{+}\left(t\right)}=A;$

其中，U₀(t)为所述幅值。

在其他实施例中，还可采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，对所述第三信号进行开根运算处理。

请参阅图3，图3是本发明的检测电力系统中信号幅值的方法第二实施方式的流程示意图。

本实施方式的所述检测电力系统中信号幅值的方法与第一实施方式的区别在于：在对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值的步骤之后，还包括以下步骤：

步骤S201，根据获得的幅值，生成所述信号的幅值信号。

步骤S202，将所述幅值信号作为输入负反馈控制装置作为过程反馈信号，进行负反馈控制。

本实施方式，通过检测所得幅值生成所述信号的幅值信号，并通过所述幅值信号进行负反馈控制，可降低负反馈控制所消耗的时间、提高负反馈控制效率和控制质量。

在其他实施方式中，还可通过本发明检测电力系统中信号幅值的方法对低频率信号幅值包络的检波，或对电网电压闪变计算等。

请参阅图4，图4是本发明的检测电力系统中信号幅值的系统第一实施方式的结构示意图。

本实施方式的所述检测电力系统中信号幅值的系统包括第一信号模块100、移相信号模块200、第二信号模块300、第三信号模块400和幅值获取模块500，其中：

第一信号模块100，用于对电力系统中的信号进行平方运算处理，获得第一信号。

移相信号模块200，用于将所述信号输入移相电路，对所述信号进行九十度相位移相，生成九十度移相信号。

第二信号模块300，用于对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得第二信号。

第三信号模块400，用于对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得第三信号。

幅值获取模块500，用于对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值。

本实施方式，对信号进行平方运算、通过移相电路进行九十度相位移相，将信号转换为第一信号和第二信号，进而对第一信号和第二信号进行加法运算与开根运算，获得信号的幅值，使得幅值检测的时间过程平滑无波动，耗费时间少、极大地提高了检测效率。

其中，对于第一信号模块100，所述信号优选地可包括用于工频电压测量的电压互感器的输出信号、用于工频电流测量的电流互感器的输出信号或用于火电厂旋转机械振动测量的振动测量探头的输出信号。

在一个实施例中，第一信号模块100可用于：

通过以下所述公式对所述信号进行平方运算处理，获得第一信号：

$U_1\left(t\right)={U_i}^2\left(t\right)=\frac{A^2}{2}[1-\cos \left(2\mathrm{\ωt}\right)];$

其中，U₁(t)为所述第一信号。

在其他实施方式中，还可采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，对信号进行平方运算处理。

对于移相信号模块200，所述移相电路优选地为LCR电路，将所述信号作为所述LCR电路的输入信号。

在一个实施例中，如图2所示，LCR电路包括电感L、电容C和电阻R，移相信号模块200可用于：

使LCR电路电感L的感抗与电容C的容抗均等于电阻R的电阻值，将所述信号输入所述LCR电路。

将所述电容C两端的电压作为移相信号，根据欧姆定律和LCR移相环节的向量关系，通过以下所述公式对信号进行九十度相位移相，获得九十度移相信号：

U_i(t)＝Asin(ωt)；

$U_{-\mathrm{\π}/4}\left(t\right)=A\sin (\mathrm{\ωt}-\frac{\mathrm{\π}}{4});$

其中，U_i(t)为所述信号，U_-π/4(t)为所述九十度移相信号，t为过程时间，A为信号峰值，ω为信号频率，-π/4标识移相-90度。

在其他实施方式中，还可采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，通过移相电路对所述信号进行九十度相位移相。

在另一个实施例中，第二信号模块300可用于：

通过以下所述公式对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得所述第二信号：

$U_2\left(t\right)={U_{-\mathrm{\π}/4}}^2\left(t\right)=\frac{A^2}{2}[1+\cos \left(2\mathrm{\ωt}\right)];$

其中，U₂(t)为所述第二信号。

在其他实施方式中，还可采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，对所述九十度移相信号进行平方运算处理。

在其他实施例中，第三信号模块400可用于：

通过以下所述公式对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得所述第三信号:

U₊(t)＝U₁(t)+U₂(t)＝A²；

其中，U₊(t)为所述第三信号。

在其他实施方式中，还可采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理。

进一步地，幅值获取模块500可用于：

通过以下所述公式对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值：

$U_0\left(t\right)=\sqrt{U_{+}\left(t\right)}=A;$

其中，U₀(t)为所述幅值。

在其他实施方式中，还可采取本领域技术人员惯用的其他技术手段，对所述第三信号进行开根运算处理。

请参阅图5，图5是本发明的检测电力系统中信号幅值的系统第二实施方式的结构示意图。

本实施方式的所述检测电力系统中信号幅值的系统与第一实施方式的区别在于：还包括反馈控制模块600，用于：

根据获得的幅值，生成所述信号的幅值信号。

将所述幅值信号作为输入负反馈控制装置作为过程反馈信号，进行负反馈控制。

本实施方式，通过检测所得幅值生成所述信号的幅值信号，并通过所述幅值信号进行负反馈控制，可降低负反馈控制所消耗的时间、提高负反馈控制效率和控制质量。

在其他实施方式中，还可通过本发明检测电力系统中信号幅值的方法对低频率信号幅值包络的检波，或对电网电压闪变计算等。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种检测电力系统中信号幅值的方法，其特征在于，包括以下步骤：

对电力系统中的信号进行平方运算处理，获得第一信号；

将所述信号输入移相电路，对所述信号进行九十度相位移相，生成九十度移相信号；

对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得第二信号；

对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得第三信号；

对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值。

2.根据权利要求1所述的检测电力系统中信号幅值的方法，其特征在于，将所述信号输入移相电路，对所述信号进行九十度相位移相，生成九十度移相信号的步骤包括以下步骤：

使LCR电路电感的感抗与电容的容抗均等于电阻的电阻值，将所述信号输入所述LCR电路；

将所述电容两端的电压作为移相信号，根据欧姆定律和LCR移相环节的向量关系，通过以下所述公式对信号进行九十度相位移相，获得九十度移相信号：

U_i(t)＝Asin(ωt)；

$U_{-\mathrm{\π}/4}\left(t\right)=A\sin (\mathrm{\ωt}-\frac{\mathrm{\π}}{4});$

其中，U_i(t)为所述信号，U_-π/4(t)为所述九十度移相信号，t为过程时间，A为信号峰值，ω为信号频率，-π/4标识移相-90度。

3.根据权利要求2所述的检测电力系统中信号幅值的方法，其特征在于，对信号进行平方运算处理，获得第一信号的步骤包括以下步骤：

通过以下所述公式对所述信号进行平方运算处理，获得第一信号：

$U_1\left(t\right)={U_i}^2\left(t\right)=\frac{A^2}{2}[1-\cos \left(2\mathrm{\ωt}\right)];$

其中，U₁(t)为所述第一信号。

4.根据权利要求3所述的检测电力系统中信号幅值的方法，其特征在于，对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得第二信号的步骤包括以下步骤：

通过以下所述公式对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得所述第二信号：

$U_2\left(t\right)={U_{-\mathrm{\π}/4}}^2\left(t\right)=\frac{A^2}{2}[1+\cos \left(2\mathrm{\ωt}\right)];$

其中，U₂(t)为所述第二信号。

5.根据权利要求4所述的检测电力系统中信号幅值的方法，其特征在于，对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得第三信号的步骤包括以下步骤：

通过以下所述公式对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得所述第三信号:

U₊(t)＝U₁(t)+U₂(t)＝A²；

其中，U₊(t)为所述第三信号。

6.根据权利要求5所述的检测电力系统中信号幅值的方法，其特征在于，对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值的步骤包括以下步骤：

通过以下所述公式对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值：

$U_0\left(t\right)=\sqrt{U_{+}\left(t\right)}=A;$

其中，U₀(t)为所述幅值。

7.根据权利要求1所述的检测电力系统中信号幅值的方法，其特征在于，所述信号包括用于工频电压测量的电压互感器的输出信号、用于工频电流测量的电流互感器的输出信号或用于火电厂旋转机械振动测量的振动测量探头的输出信号。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的检测电力系统中信号幅值的方法，其特征在于，对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值的步骤之后，还包括以下步骤：

根据获得的幅值，生成所述信号的幅值信号；

将所述幅值信号输入负反馈控制装置作为过程反馈信号，进行负反馈控制。

9.一种检测电力系统中信号幅值的系统，其特征在于，包括：

第一信号模块，用于对电力系统中的信号进行平方运算处理，获得第一信号；

移相信号模块，用于将所述信号输入移相电路，对所述信号进行九十度相位移相，生成九十度移相信号；

第二信号模块，用于对所述九十度移相信号进行平方运算处理，获得第二信号；

第三信号模块，用于对所述第一信号和所述第二信号进行加法运算处理，获得第三信号；

幅值获取模块，用于对所述第三信号进行开根运算处理，获得所述信号的幅值。

10.根据权利要求9所述的检测电力系统中信号幅值的系统，其特征在于，还包括反馈控制模块，用于：

根据获得的幅值，生成所述信号的幅值信号；

将所述幅值信号作为输入负反馈控制装置作为过程反馈信号，进行负反馈控制。