CN105203843B - 电力信号的平均初相位检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力信号的平均初相位检测方法和系统，所述方法包括：根据电力信号频率下限、预设采样频率和初设整数信号周期数，获得初步序列长度，进一步获得初步序列；对初步序列进行频率初测，获得参考频率；根据预设采样频率和参考频率，获得单位周期序列长度，进一步获得预设序列长度；根据预设序列起始点和预设序列长度，获得正向序列，进一步获得反褶序列；分别将参考频率的余弦、正弦函数与正向序列相乘，生成第一实频、虚频向量序列，再与反褶序列相乘，生成第二实频、虚频向量序列；分别对上述向量序列进行积分，得到第一、第二相位，再将其转换为正向序列的平均初相位。本发明提高正弦参数计算的准确度和抗谐波、噪声干扰性。

Description

电力信号的平均初相位检测方法和系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种电力信号的平均初相位检测方法和系统。

背景技术

电力系统的频率测量、相位测量、幅值测量等在本质上均为正弦参数的测量。傅里叶变换是实现正弦参数测量的基本方法，在电力系统中有广泛的应用。但随着正弦参数测量技术的发展，傅里叶变换存在的问题越显突出，其难以进一步满足电力系统对正弦参数高准确度计算的要求。

在电力系统正弦参数测量方面，有多种测量方法，如零交法、基于滤波的测量法、基于小波变换法、基于神经网络的测量法、基于DFT变换的测量法等。但是电网运行额定工频在50Hz附近，属于频率较低的正弦频率。由于实际信号处理技术的局限性和信号构成的复杂性，上述测量方法对正弦参数测量精度低，抗谐波和噪声干扰性差。

发明内容

基于上述情况，本发明提出了一种电力信号的平均初相位检测方法和系统，获得平均初相位，提高正弦参数计算的准确度和抗谐波、噪声干扰性。

为了实现上述目的，本发明技术方案的实施例为：

一种电力信号的平均初相位检测方法，包括以下步骤：

根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和初设整数信号周期数，获得所述电力信号的初步序列长度；

根据所述初步序列长度对所述电力信号进行初步采样，获得所述电力信号的初步序列；

对所述初步序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并根据所述初步频率设定所述电力信号的参考频率；

根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；

根据所述初设整数信号周期数得到所述电力信号的预设整数信号周期数，并根据所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，获得所述电力信号的预设序列长度；

根据预设序列起始点和所述预设序列长度，从所述初步序列中获得所述电力信号的正向序列；

将所述正向序列反向输出，获得与所述正向序列对应的反褶序列；

分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述正向序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；

分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述反褶序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；

分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行积分计算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；

分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行积分计算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；

根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；

根据预设的序列平均初相位转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述正向序列的平均初相位。

一种电力信号的平均初相位检测系统，包括：

初步序列长度模块，用于根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和初设整数信号周期数，获得所述电力信号的初步序列长度；

初步序列模块，用于根据所述初步序列长度对所述电力信号进行初步采样，获得所述电力信号的初步序列；

频率初测模块，用于对所述初步序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并根据所述初步频率设定所述电力信号的参考频率；

单位周期序列长度模块，用于根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；

预设序列长度模块，用于根据所述初设整数信号周期数得到所述电力信号的预设整数信号周期数，并根据所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，获得所述电力信号的预设序列长度；

正向序列模块，用于根据预设序列起始点和所述预设序列长度，从所述初步序列中获得所述电力信号的正向序列；

反褶序列模块，用于将所述正向序列反向输出，获得与所述正向序列对应的反褶序列；

第一向量序列生成模块，用于分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述正向序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；

第二向量序列生成模块，用于分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述反褶序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；

第一向量积分值生成模块，用于分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行积分计算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；

第二向量积分值生成模块，用于分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行积分计算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；

相位模块，用于根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；

相位检测模块，用于根据预设的序列平均初相位转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述正向序列的平均初相位。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明电力信号的平均初相位检测方法和系统，根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和初设整数信号周期数，获得初步序列长度，并对电力信号进行初步采样，获得初步序列；对初步序列进行频率初测，生成初步频率，设定参考频率；根据预设采样频率和参考频率，获得单位周期序列长度；根据预设整数信号周期数和单位周期序列长度，获得预设序列长度；从初步序列中获得正向序列，进一步获得反褶序列；分别将参考频率的余弦函数和正弦函数与正向序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列，再分别与反褶序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；通过分别对上述生成的向量序列进行积分计算，进而得到所述第一相位和第二相位，进行相位检测。获得平均初相位，满足获得高准确度正交序列幅值的前提条件，提高正弦参数计算的准确度和抗谐波、噪声干扰性。

附图说明

图1为一个实施例中电力信号的平均初相位检测方法流程图；

图2为一个实施例中正向序列和反褶序列示意图；

图3为一个实施例中电力信号的平均初相位检测系统结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

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。

一个实施例中电力信号的平均初相位检测方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S101：根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和初设整数信号周期数，获得所述电力信号的初步序列长度；

步骤S102：根据所述初步序列长度对所述电力信号进行初步采样，获得所述电力信号的初步序列；

步骤S103：对所述初步序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并根据所述初步频率设定所述电力信号的参考频率；

步骤S104：根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；

步骤S105：根据所述初设整数信号周期数得到所述电力信号的预设整数信号周期数，并根据所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，获得所述电力信号的预设序列长度；

步骤S106：根据预设序列起始点和所述预设序列长度，从所述初步序列中获得所述电力信号的正向序列；

步骤S107：将所述正向序列反向输出，获得与所述正向序列对应的反褶序列；

步骤S108：分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述正向序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；

步骤S109：分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述反褶序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；

步骤S110：分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行积分计算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；

步骤S111：分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行积分计算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；

步骤S112：根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；

步骤S113：根据预设的序列平均初相位转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述正向序列的平均初相位。

从以上描述可知，本发明获得平均初相位，满足获得高准确度正交序列幅值的前提条件，提高正弦参数计算的准确度和抗谐波、噪声干扰性。

其中，对于步骤S101，根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和初设整数信号周期数，获得所述电力信号的初步序列长度；

所述电力信号是一种基波成分为主的正弦信号。正弦信号广指正弦函数信号和余弦函数信号。

在一个实施例中，电力系统频率范围在45Hz-55Hz，取电力信号频率下限f_min为45Hz；根据实际需要设置所述初设整数信号周期数C_2π-start，优选地，取C_2π-start为整数13。

在一个实施例中，获得所述初步序列长度为式(1)：

式中，N_start为所述初步序列长度，单位无量纲；(int)表示取整数；C_2π-start为所述初设整数信号周期数，单位无量纲；f_min为所述信号频率范围的下限，单位Hz；f_n为所述预设采样频率，单位Hz。

对于步骤S102，根据所述初步序列长度对所述电力信号进行初步采样，获得所述电力信号的初步序列。在一个实施例中，所述电力信号为单基波频率的余弦函数信号，获得所述电力信号的初步序列为式(2)：

其中，X_start(n)为初步序列；A为所述电力信号的幅值，单位v；ω为所述电力信号的频率，单位rad/s；T_n为采样间隔，单位s；f_n为所述预设采样频率，单位Hz；n为所述电力信号的序列离散数，单位无量纲；为信号(初步序列)初相位，单位rad；N_start为初步序列长度，单位无量纲。

对于步骤S103，可通过零交法、基于滤波的算法、基于小波变换算法、基于神经网络的算法、基于DFT变换的频率算法或基于相位差的频率算法对所述初步序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率。

在一个实施例中，生成所述初步频率为式(3)：

ω_o (3)；

其中，ω_o为所述初步频率，单位rad/s；

优选地，所述参考频率等于所述初步频率为式(4)：

ω_s＝ω_o (4)；

其中，ω_s为参考频率，单位rad/s；ω_o为初步频率，单位rad/s。

对于步骤S104，根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；

在一个实施例中，获得所述电力信号的单位周期序列长度为式(5)：

式中，N_2π为所述单位周期序列长度，单位无量纲；(int)表示取整数；f_n为所述预设采样频率，单位Hz；f_s为Hz单位的参考频率；ω_s为rad/s单位的参考频率。

所述单位周期序列长度整数化存在1个采样间隔内的误差。

对于步骤S105，根据所述初设整数信号周期数得到所述电力信号的预设整数信号周期数，并根据所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，获得所述电力信号的预设序列长度；

在一个实施例中，将所述初设整数信号周期数减1获得预设整数信号周期数，根据预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，获得预设序列长度，原则上要求预设序列长度对应整数信号周期数；

在一个实施例中，获得所述预设序列长度为式(6)：

其中，N为所述预设序列长度，单位无量纲；(int)表示取整数；N_2π为所述单位周期序列长度，单位无量纲；C_2π为所述预设整数信号周期数，单位无量纲；C_2π-start为所述初设整数信号周期数，单位无量纲；由于存在误差，所述预设序列长度包含所述单位周期序列长度整数存在的误差。

对于步骤S106，根据预设序列起始点和所述预设序列长度，从所述初步序列中获得所述电力信号的正向序列，在一个实施例中，预设序列起始点值为所述单位周期序列长度的0.5倍；

在一个实施例中，获得所述正向序列为式(7)：

其中，X₁(n)为正向序列；X_start(n)为初步序列；N_set为无量纲单位的预设序列起始点，初值为0.5N_2π；(int)为取整数；A为信号幅值，单位v；ω为信号频率，单位rad/s；T_n为采样间隔，单位s；n为序列离散数，单位无量纲；为信号初相位，单位rad；为正向序列初相位，单位rad；N所述预设序列长度；N_start为初步序列长度，单位无量纲。

所述正向序列的图形表达，如图2所示。

对于步骤S107，将所述正向序列反向输出，获得与所述正向序列对应的反褶序列；

在一个实施例中，获得反褶序列为式(8)：

式中，X_-1(-n)为反褶序列；β1为反褶序列初相位，单位rad。关系上，反褶序列初相位是正向序列的截止相位；N为所述预设序列长度。

所述反褶序列的图形表达，如图2所示。

对于步骤S108，分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述正向序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；

在一个实施例中，在不考虑所述混频干扰频率成分时，得到混频序列为式(9)：

式中，R₁(n)为第一实频向量序列；I₁(n)为第一虚频向量序列；Ω为rad/s单位的信号频率与参考频率的频差；N为所述预设序列长度。

对于步骤S109，分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述反褶序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；

在一个实施例中，在不考虑所述混频干扰频率成分时，得到混频序列为式(10)：

式中，R₂(n)为第二实频向量序列；I₂(n)为第二虚频向量序列；Ω为rad/s单位的信号频率与参考频率的频差；N所述预设序列长度。

对于步骤S110，分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行积分计算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；

在一个实施例中，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值，为式(11)：

其中，R₁为第一实频向量积分值；I₁为第一虚频向量积分值。

对于步骤S111，分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行积分计算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；

在一个实施例中，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值，为式(12)：

其中，R₂为第二实频向量积分值；I₂为第二虚频向量积分值。

对于步骤S112，根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；

在一个实施例中，可通过以下公式(13)-(14)将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；

其中，PH₁为第一相位，单位rad；R₁为第一实频向量积分值；I₁为第一虚频向量积分值，PH₂为第二相位，单位rad；R₂为第二实频向量积分值；I₂为第二虚频向量积分值。

在一个实施例中，根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位的步骤包括：

获取所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值的第一比值和所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值的第二比值；

获取所述第一比值的反正切函数值的相反数，生成所述第一相位，获取所述第二比值的反正切函数值的相反数，生成所述第二相位。

对于步骤S113，根据预设的序列平均初相位转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述正向序列的平均初相位；

在一个实施例中，可通过以下公式(15)将所述第一相位和所述第二相位转换为所述正向序列的平均初相位：

其中，PH₀₁为正向序列的平均初相位，单位rad；PH₁为rad单位的第一相位；PH₂为rad单位的第二相位。

所述平均初相位为所述正向序列初相位与所述反褶序列初相位的平均值。

一个实施例中电力信号的平均初相位检测系统，如图3所示，包括：

初步序列长度模块301，用于根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和初设整数信号周期数，获得所述电力信号的初步序列长度；

初步序列模块302，用于根据所述初步序列长度对所述电力信号进行初步采样，获得所述电力信号的初步序列；

频率初测模块303，用于对所述初步序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并根据所述初步频率设定所述电力信号的参考频率；

单位周期序列长度模块304，用于根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；

预设序列长度模块305，用于根据所述初设整数信号周期数得到所述电力信号的预设整数信号周期数，并根据所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，获得所述电力信号的预设序列长度；

正向序列模块306，用于根据预设序列起始点和所述预设序列长度，从所述初步序列中获得所述电力信号的正向序列；

反褶序列模块307，用于将所述正向序列反向输出，获得与所述正向序列对应的反褶序列；

第一向量序列生成模块308，用于分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述正向序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；

第二向量序列生成模块309，用于分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述反褶序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；

第一向量积分值生成模块310，用于分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行积分计算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；

第二向量积分值生成模块311，用于分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行积分计算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；

相位模块312，用于根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；

相位检测模块313，用于根据预设的序列平均初相位转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述正向序列的平均初相位。

基于图3所示的本实施例的系统，一个具体的工作过程可以是如下所述：

初步序列长度模块301根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和初设整数信号周期数，获得初步序列长度；初步序列模块302根据初步序列长度对所述电力信号进行初步采样，获得初步序列；频率初测模块303对初步序列进行频率初测，生成初步频率，并根据初步频率设定参考频率；单位周期序列长度模块304根据预设采样频率和参考频率，获得单位周期序列长度；预设序列长度模块305根据初设整数信号周期数得到预设整数信号周期数，并根据预设整数信号周期数和单位周期序列长度，获得预设序列长度；正向序列模块306根据预设序列起始点和预设序列长度，从初步序列中获得正向序列；反褶序列模块307将正向序列反向输出，获得反褶序列；第一向量序列生成模块308分别将参考频率的余弦函数和正弦函数与正向序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；第二向量序列生成模块309分别将参考频率的余弦函数和正弦函数与反褶序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；第一向量积分值生成模块310分别对第一实频向量序列和第一虚频向量序列进行积分计算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；第二向量积分值生成模块311分别对第二实频向量序列和第二虚频向量序列进行积分计算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；相位模块312根据预设的相位转换规则，将第一虚频向量积分值与第一实频向量积分值转换为第一相位，将第二虚频向量积分值与第二实频向量积分值转换为第二相位；相位检测模块313根据预设的序列平均初相位转换规则，将第一相位和第二相位转换为正向序列的平均初相位。

从以上描述可知，本发明获得平均初相位，满足正交序列幅值高度一致的前提条件，提高正弦参数计算的准确度和抗谐波、噪声干扰性，满足实际需要。

其中，初步序列长度模块301根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和初设整数信号周期数，获得所述电力信号的初步序列长度；

所述电力信号是一种基波成分为主的正弦信号。正弦信号广指正弦函数信号和余弦函数信号。

在一个实施例中，电力系统频率范围在45Hz-55Hz，取电力信号频率下限f_min为45Hz；根据实际需要设置所述初设整数信号周期数C_2π-start，优选地，取C_2π-start为整数13。

在一个实施例中，所述初步序列长度模块301获得所述初步序列长度为式(1)：

式中，N_start为所述初步序列长度，单位无量纲；(int)表示取整数；C_2π-start为所述初设整数信号周期数，单位无量纲；f_min为所述信号频率范围的下限，单位Hz；f_n为所述预设采样频率，单位Hz。

所述初步序列模块302根据所述初步序列长度对所述电力信号进行初步采样，获得所述电力信号的初步序列。在一个实施例中，所述电力信号为单基波频率的余弦函数信号，获得所述电力信号的初步序列为式(2)：

其中，X_start(n)为初步序列；A为所述电力信号的幅值，单位v；ω为所述电力信号的频率，单位rad/s；T_n为采样间隔，单位s；f_n为所述预设采样频率，单位Hz；n为所述电力信号的序列离散数，单位无量纲；为信号(初步序列)初相位，单位rad；N_start为初步序列长度，单位无量纲。

所述频率初测模块303可通过零交法、基于滤波的算法、基于小波变换算法、基于神经网络的算法、基于DFT变换的频率算法或基于相位差的频率算法对所述初步序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率。

在一个实施例中，生成所述初步频率为式(3)：

ω_o (3)；

其中，ω_o为所述初步频率，单位rad/s；

优选地，所述参考频率等于所述初步频率为式(4)：

ω_s＝ω_o (4)；

其中，ω_s为参考频率，单位rad/s；ω_o为初步频率，单位rad/s。

所述单位周期序列长度模块304根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；

在一个实施例中，获得所述电力信号的单位周期序列长度为式(5)：

式中，N_2π为所述单位周期序列长度，单位无量纲；(int)表示取整数；f_n为所述预设采样频率，单位Hz；f_s为Hz单位的参考频率；ω_s为rad/s单位的参考频率。

所述单位周期序列长度整数化存在1个采样间隔内的误差。

所述预设序列长度模块305根据所述初设整数信号周期数得到所述电力信号的预设整数信号周期数，并根据所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，获得所述电力信号的预设序列长度；

在一个实施例中，将所述初设整数信号周期数减1获得预设整数信号周期数，根据预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，获得预设序列长度，原则上要求预设序列长度对应整数信号周期数；

在一个实施例中，获得所述预设序列长度为式(6)：

其中，N为所述预设序列长度，单位无量纲；(int)表示取整数；N_2π为所述单位周期序列长度，单位无量纲；C_2π为所述预设整数信号周期数，单位无量纲；C_2π-start为所述初设整数信号周期数，单位无量纲；由于存在误差，所述预设序列长度包含所述单位周期序列长度整数存在的误差。

所述正向序列模块306根据预设序列起始点和所述预设序列长度，从所述初步序列中获得所述电力信号的正向序列，在一个实施例中，预设序列起始点值为所述单位周期序列长度的0.5倍；

在一个实施例中，获得所述正向序列为式(7)：

其中，X₁(n)为正向序列；X_start(n)为初步序列；N_set为无量纲单位的预设序列起始点，初值为0.5N_2π；(int)为取整数；A为信号幅值，单位v；ω为信号频率，单位rad/s；T_n为采样间隔，单位s；n为序列离散数，单位无量纲；为信号初相位，单位rad；为正向序列初相位，单位rad；N所述预设序列长度；N_start为初步序列长度，单位无量纲。

所述正向序列的图形表达，如图2所示。

所述反褶序列模块307将所述正向序列反向输出，获得与所述正向序列对应的反褶序列；

在一个实施例中，获得反褶序列为式(8)：

式中，X_-1(-n)为反褶序列；β1为反褶序列初相位，单位rad。关系上，反褶序列初相位是正向序列的截止相位；N为所述预设序列长度。

所述反褶序列的图形表达，如图2所示。

所述第一向量序列生成模块308分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述正向序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；

在一个实施例中，在不考虑所述混频干扰频率成分时，得到混频序列为式(9)：

式中，R₁(n)为第一实频向量序列；I₁(n)为第一虚频向量序列；Ω为rad/s单位的信号频率与参考频率的频差；N为所述预设序列长度。

所述第二向量序列生成模块309分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述反褶序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；

在一个实施例中，在不考虑所述混频干扰频率成分时，得到混频序列为式(10)：

式中，R₂(n)为第二实频向量序列；I₂(n)为第二虚频向量序列；Ω为rad/s单位的信号频率与参考频率的频差；N所述预设序列长度。

所述第一向量积分值生成模块310分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行积分计算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；

在一个实施例中，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值，为式(11)：

其中，R₁为第一实频向量积分值；I₁为第一虚频向量积分值。

所述第二向量积分值生成模块311分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行积分计算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；

在一个实施例中，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值，为式(12)：

其中，R₂为第二实频向量积分值；I₂为第二虚频向量积分值。

所述相位模块312根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；

在一个实施例中，可通过以下公式(13)-(14)将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；

其中，PH₁为第一相位，单位rad；R₁为第一实频向量积分值；I₁为第一虚频向量积分值，PH₂为第二相位，单位rad；R₂为第二实频向量积分值；I₂为第二虚频向量积分值。

在一个实施例中，根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位的步骤包括：

获取所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值的第一比值和所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值的第二比值；

获取所述第一比值的反正切函数值的相反数，生成所述第一相位，获取所述第二比值的反正切函数值的相反数，生成所述第二相位。

所述相位检测模块313根据预设的序列平均初相位转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述正向序列的平均初相位；

在一个实施例中，可通过以下公式(15)将所述第一相位和所述第二相位转换为所述正向序列的平均初相位：

其中，PH₀₁为正向序列的平均初相位，单位rad；PH₁为rad单位的第一相位；PH₂为rad单位的第二相位。

所述平均初相位为所述正向序列初相位与所述反褶序列初相位的平均值。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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 (8)

1.一种电力信号的平均初相位检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和初设整数信号周期数，获得所述电力信号的初步序列长度；

根据所述初步序列长度对所述电力信号进行初步采样，获得所述电力信号的初步序列；

对所述初步序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并根据所述初步频率设定所述电力信号的参考频率；

根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；

根据所述初设整数信号周期数得到所述电力信号的预设整数信号周期数，并根据所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，获得所述电力信号的预设序列长度；

根据预设序列起始点和所述预设序列长度，从所述初步序列中获得所述电力信号的正向序列；

将所述正向序列反向输出，获得与所述正向序列对应的反褶序列；

分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述正向序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；

分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述反褶序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；

分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行积分计算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；

分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行积分计算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；

根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；

根据预设的序列平均初相位转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述正向序列的平均初相位；其中，所述正向序列的平均初相位为所述第一相位和所述第二相位的平均值；

根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位的步骤包括：

获取所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值的第一比值和所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值的第二比值；

获取所述第一比值的反正切函数值的相反数，生成所述第一相位，获取所述第二比值的反正切函数值的相反数，生成所述第二相位。

2.根据权利要求1所述的电力信号的平均初相位检测方法，其特征在于，根据表达式N＝(int)(C_2πN_2π)获得所述预设序列长度N，其中(int)表示取整数，C_2π＝C_2π-start-1，C_2π为所述预设整数信号周期数，C_2π-start为所述初设整数信号周期数，N_2π为所述单位周期序列长度。

3.根据权利要求1或2所述的电力信号的平均初相位检测方法，其特征在于，所述电力信号为单基波频率的余弦函数信号，当N≤N_start时，根据表达式获得所述正向序列X₁(n)，其中N为所述预设序列长度，N_start为所述初步序列长度，X_start(n)为所述初步序列，N_set为所述预设序列起始点，n为所述电力信号的序列离散数，n＝0,1,2,3,...,N-1，A为所述电力信号的幅值，ω为所述电力信号的频率， 为所述电力信号的初相位，T_n为采样间隔，f_n为所述预设采样频率。

4.根据权利要求1所述的电力信号的平均初相位检测方法，其特征在于，根据表达式获得所述正向序列的平均初相位PH₀₁，其中PH₁为所述第一相位，PH₂为所述第二相位。

5.一种电力信号的平均初相位检测系统，其特征在于，包括：

初步序列长度模块，用于根据电力信号频率范围的下限、预设采样频率和初设整数信号周期数，获得所述电力信号的初步序列长度；

初步序列模块，用于根据所述初步序列长度对所述电力信号进行初步采样，获得所述电力信号的初步序列；

频率初测模块，用于对所述初步序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并根据所述初步频率设定所述电力信号的参考频率；

单位周期序列长度模块，用于根据所述预设采样频率和所述参考频率，获得所述电力信号的单位周期序列长度；

预设序列长度模块，用于根据所述初设整数信号周期数得到所述电力信号的预设整数信号周期数，并根据所述预设整数信号周期数和所述单位周期序列长度，获得所述电力信号的预设序列长度；

正向序列模块，用于根据预设序列起始点和所述预设序列长度，从所述初步序列中获得所述电力信号的正向序列；

反褶序列模块，用于将所述正向序列反向输出，获得与所述正向序列对应的反褶序列；

第一向量序列生成模块，用于分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述正向序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；

第二向量序列生成模块，用于分别将所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数与所述反褶序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；

第一向量积分值生成模块，用于分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行积分计算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；

第二向量积分值生成模块，用于分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行积分计算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；

相位模块，用于根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相位；

相位检测模块，用于根据预设的序列平均初相位转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述正向序列的平均初相位；其中，所述正向序列的平均初相位为所述第一相位和所述第二相位的平均值；

所述相位模块获取所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值的第一比值和所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值的第二比值；获取所述第一比值的反正切函数值的相反数，生成所述第一相位，获取所述第二比值的反正切函数值的相反数，生成所述第二相位。

6.根据权利要求5所述的电力信号的平均初相位检测系统，其特征在于，所述预设序列长度模块根据表达式N＝(int)(C_2πN_2π)获得所述预设序列长度N，其中(int)表示取整数，C_2π＝C_2π-start-1，C_2π为所述预设整数信号周期数，C_2π-start为所述初设整数信号周期数，N_2π为所述单位周期序列长度。

7.根据权利要求5或6所述的电力信号的平均初相位检测系统，其特征在于，所述电力信号为单基波频率的余弦函数信号，当N≤N_start时，所述正向序列模块根据表达式获得所述正向序列X₁(n)，其中N为所述预设序列长度，N_start为所述初步序列长度，X_start(n)为所述初步序列，N_set为所述预设序列起始点，n为所述电力信号的序列离散数，n＝0,1,2,3,...,N-1，A为所述电力信号的幅值，ω为所述电力信号的频率， 为所述电力信号的初相位，T_n为采样间隔，f_n为所述预设采样频率。

8.根据权利要求5所述的电力信号的平均初相位检测系统，其特征在于，所述相位检测模块根据表达式获得所述正向序列的平均初相位PH₀₁，其中PH₁为所述第一相位，PH₂为所述第二相位。