CN105629060A - 基于最优基带滤波的电网频率测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于最优基带滤波的电网频率测量方法和装置，在首次获取三个连续时刻的采样数据序列后，采用N个基带滤波器对当前时刻的采样数据序列进行滤波，从N个滤波值中挑选滤波值最大的滤波器作为最优基带滤波器；然后用最优基带滤波器对三个连续时刻的采样数据序列进行滤波，根据三个滤波值计算得到当前电网信号的瞬时频率；对于之后的采样数据序列，以最优基带滤波器及其之后M个基带滤波器作为备选基带滤波器，对当前时刻采样序列进行滤波，从M+1个滤波值中挑选滤波值最大的滤波器作为最优基带滤波器，用于滤波并计算瞬时频率。本发明通过搜索最优滤波器，使得滤波后的电网采样信号始终具有较高的幅值，从而使计算得到的电网频率更加准确。

Description

基于最优基带滤波的电网频率测量方法和装置

技术领域

本发明属于电力装置技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于最优基带滤波的电网频率测量方法和装置。

背景技术

电网频率是反映电力装置运行状态的重要参数。很多针对电力装置的操作、控制和保护都依赖于对电网频率的精确测量。世界上绝大部分国家的电网标准频率(基频)为50Hz，少数北美国家电网频率为60Hz。但在实际运行过程中，受电磁暂态、谐波负载、高低频电磁干扰、非线性设备等因素的影响，电网频率会随时间变化，在基频附近较小的范围内波动。

目前针对电网频率的测量方法主要有：电压过零点周期法、双正交滤波相位差分法、比例积分法、三点法等。李军等在专利《电力装置中正弦波信号的频率测量方法及装置》中提出的电压过零点法，容易受测量设备及谐波干扰，测量误无法得到保证。路文喜等在专利《改进双正交滤波器组的电网频率跟踪算法》中提出的基于双正交滤波器电网频率测量改进算法，李军等在专利《电力装置频率测量方法及装置》中提出的基于比例积分的频率测量方法，叶松等在专利《一种电力装置频率测量的方法》中提出的基于积分求频率的方法，以及其它一些基于相位差分和积分的方法，大多存在对采样信号幅值变化敏感、参照起点选取困难等缺点。

此外，还有一类基于三点法的频率测量方法，利用正弦信号任意三个连续采样点之间的固定关系，计算正弦信号的角频率，从而得到电网频率。经过基带滤波的电网采样信号可以理想化为正弦时变信号：其中，A为信号幅值；ω为归一化的角频率(即两个采样时刻间的角度差)，其与瞬时频率成正比；为初相角。利用三角函数和角公式可得：

s(k)＝s(k-1)cosω+s(k-1)sinω

s(k-2)＝s(k-1)cosω-s(k-1)sinω

故有：

$cos\mathrm{\ω}=\frac{s\left(k\right)+s(k-2)}{s(k-1)}$

求上式的反三角函数后得到当前时刻的归一化角频率ω，从而得到电网频率。上述三点法，计算简单，实时性好。但是实际应用中，电网采样信号中不可避免的含有测量噪声和谐波分量，当三点的幅值s(k)、s(k-1)和s(k-2)较小时，s(k)和s(k-2)中含有的噪声和谐波，在除以一个较小的分子s(k-1)后，将被大幅放大，引入较大测量误差。极端情况下，当s(k-1)＝0时，甚至无法获得测量值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于最优基带滤波的电网频率测量方法和装置，通过构建正弦基带滤波器组，从中搜索最优的基带滤波器，使得滤波后的电网采样信号始终具有较高的幅值，克服了三点法周期性的测量误差增大的问题，使计算得到的电网频率更加准确。

为实现上述发明目的，本发明基于最优基带滤波的电网频率测量方法包括以下步骤：

S1：根据预设采样频率对电网信号进行采样，一旦采样数据达到N+2个，则记当前采样时刻为k，根据当前时刻的采样数据s(k)和之前的N+1个采样数据构建三个连续时刻的采样数据序列S(k-i)＝{s(k-N+1-i),…,s(k-i-1),s(k-i)}，其中i＝0,1,2，N＝f_s/f₀，f_s是电网信号的采样频率，f₀是电网基频；

S2：分别用N个基带滤波器{h₁,h₂,…,h_N}对采样数据序列S(k)进行滤波，获得N个滤波值s_n(k)，n＝1,2,…,N，其中序号为n的滤波器的表达式为：

$h_n\left(l\right)=sin\left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right(l-n\left)\right),l=1,2,...,N$

从N个滤波值中挑选滤波值最大的滤波器作为最优基带滤波器h_X；

S3：利用搜索得到的最优基带滤波器h_X对三个采样数据序列S(k-i)进行滤波，获得滤波值s_X(k-i)；

S4：计算k时刻两采样点间的瞬时角度差ω(k)：

$\mathrm{\ω}\left(k\right)=\arccos \left(\frac{s_X\left(k\right)+s_X(k-2)}{2s_X(k-1)}\right)$

然后计算k时刻电网信号的瞬时频率：

$f\left(k\right)=\frac{\mathrm{\ω}\left(k\right)}{2\mathrm{\π}}{f}_s;$

S5：判断采样是否结束，如果是，则频率测量结束，否则进入步骤S6；

S6：采样下一数据，采用时刻k＝k+1的采样数据和之前的N+1个采样数据构成三个连续时刻的采样数据序列S(k-i)＝{s(k-N+1-i),…,s(k-i-1),s(k-i)}；

S7：从N个基带滤波器选择M+1个基带滤波器h_n′，其中n′＝X+m-d×N，m＝0,1,…,M，表示向下取整；采用这M+1个基带滤波器对当前时刻的采样数据序列S(k)进行滤波，获得M+1个滤波值s_n′(k)，从中挑选滤波值最大的滤波器作为最优基带滤波器h_X，返回步骤S3。

本发明还提供基于最优基带滤波的电网频率测量装置，其特征在于，包括信号采样模块、控制模块、选通模块、N个基带滤波器和频率计算模块，其中：

信号采样模块根据预设采样频率对电网信号进行采样，当采样数据达到N+2个，开始在每次采样结束后向控制模块发送采样完成信号，记当前采样时刻为k，根据当前时刻的采样数据s(k)和之前的N+1个采样数据构成三个连续时刻的采样数据序列S(k-i)＝{s(k-N+1-i),…,s(k-i-1),s(k-i)}，其中i＝0,1,2，N＝f_s/f₀，f_s是电网信号的采样频率，f₀是电网基频；信号采样模块接收控制模块发送的采样数据序列的发送控制信号，向选通模块发送对应的采样数据序列；

控制模块每当接收到信号采样模块发送的采样完成信号，则判断当前是否存在最优基带滤波器h_X，X表示最优基带滤波器的序号，如果不存在则生成基带滤波器全选通的选通控制信号，如果存在则生成选通M+1个基带滤波器h_n′的选通控制信号，其中n′＝X+m-d×N，m＝0,1,…,M，表示向下取整，将选通控制信号发送给选通模块，并向信号采样模块发送采样数据序列S(k)的发送控制信号；控制模块接收基带滤波器输出的滤波值，挑选滤波值最大的滤波器，将其作为新的最优基带滤波器h_X，生成最优基带滤波器选通的选通控制信号发送给选通模块，同时向信号采样模块发送三个采样数据序列的发送控制信号；

选通模块接收信号采样模块发送的采样数据序列，根据控制模块2发送的选通控制信号，将采样数据序列发送给被选通的基带滤波器；

N个基带滤波器中序号为n的基带滤波器的表达式为：

$h_n\left(l\right)=sin\left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right(l-n\left)\right),l=1,2,...,N$

其中，n＝1,2,…,N；

基带滤波器对接收到的采样数据序列进行滤波，如果一次只对单个采样数据序列进行滤波，则将滤波值发送给控制模块，如果一次对三个采样数据序列进行滤波，则将三个滤波值发送给频率计算模块；

频率计算模块接收基带滤波器发送的三个滤波值，计算得到当前电网信号的瞬时频率，其计算方法为：

记三个采样数据序列S(k-i)对应的滤波值为S_X(k-i)，计算k时刻两采样点间的瞬时角度差ω(k)：

$\mathrm{\ω}\left(k\right)=\arccos \left(\frac{s_X\left(k\right)+s_X(k-2)}{2s_X(k-1)}\right)$

计算k时刻电网信号的瞬时频率：

$f\left(k\right)=\frac{\mathrm{\ω}\left(k\right)}{2\mathrm{\π}}{f}_s.$

本发明基于最优基带滤波的电网频率测量方法和装置，在首次获取三个连续时刻的采样数据序列后，采用N个基带滤波器对当前时刻的采样数据序列进行滤波，从N个滤波值中挑选滤波值最大的滤波器作为最优基带滤波器；然后用最优基带滤波器对三个连续时刻的采样数据序列进行滤波，根据三个滤波值计算得到当前电网信号的瞬时频率；对于之后的采样数据序列，以最优基带滤波器及其之后M个基带滤波器作为备选基带滤波器，对当前时刻采样序列进行滤波，从M+1个滤波值中挑选滤波值最大的滤波器作为最优基带滤波器，用于滤波并计算瞬时频率。

本发明具有以下有益效果：

1)从不同相位的正弦基带滤波器中搜索最优基带滤波器，使其与当前电力采样信号相匹配，确保在每一采样时刻均能获得较大的滤波值，从而在进行基于三点法的瞬时频率计算时，能获得较高的测量精度，克服了现有单一基带滤波器其滤波值随采样时刻正弦变化，导致瞬时频率计算结果在滤波值接近零时误差极大的缺点；

2)提供了一种迭代的最优基带滤波器搜索算法，在首次确定最优基带滤波器时进行全局搜索，之后的采样时刻，基于前一时刻的最优基带滤波器进行局部搜索，算法计算量小、运算效率高，实时性好；

3)由于采用最优基带滤波，大幅降低了谐波和测量噪声对频率测量的影响，提高了频率测量的准确性和可靠性。

附图说明

图1是本发明基于最优基带滤波的电网频率测量方法的具体实施方式流程图；

图2是本发明基于最优基带滤波的电网频率测量装置的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

本发明的基本思想是：利用不同相位的正弦基带滤波器对电网采样信号滤波，搜索最优的基带滤波器以在当前时刻获得比较大的滤波值，利用这些滤波值计算电网瞬时频率时，谐波和测量噪声的影响被降到了最低，从而获得准确的频率测量值。为此，本发明方法提供了一种迭代的最优基带滤波器搜索算法，充分利用电网瞬时频率范围有限的特点，基于前一采样时刻获取的最优基带滤波器，缩小当前时刻最优滤波器搜索范围，从三个滤波器及其滤波值中，快速确定出最优的滤波器。

图1是本发明基于最优基带滤波的电网频率测量方法的具体实施方式流程图。如图1所示，本发明基于最优基带滤波的电网频率测量方法包括以下步骤：

S101：电网信号采样：

根据预设采样频率对电网信号进行采样，其采样对象可以是电压也可以是电流，一旦采样数据达到N+2个，则记当前采样时刻为k，根据当前时刻的采样数据s(k)和之前的N+1个采样数据构建三个连续时刻的采样数据序列S(k-i)＝{s(k-N+1-i),…,s(k-i-1),s(k-i)}，其中s(k)表示时刻k的采样数据，i＝0,1,2，N＝f_s/f₀，f_s是电网信号的采样频率，f₀是电网基频，然后进入步骤S102。也就是说，三个采样数据序列分别为S(k)＝{s(k-N+1),…,s(k-1),s(k)}，S(k-1)＝{s(k-N),…,s(k-2),s(k-1)}，S(k-2)＝{s(k-N-1),…,s(k-3),s(k-2)}。

S102：搜索最优基带滤波器：

分别用N个基带滤波器{h₁,h₂,…,h_N}对采样数据序列S(k)进行滤波，获得N个滤波值s_n(k)，n＝1,2,…,N，其中序号为n的滤波器的表达式为：

$h_n\left(l\right)=sin\left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right(l-n\left)\right),l=1,2,...,N.$

滤波值s_n(k)的计算公式可以表示为：

$s_n\left(k\right)=\underset{l=1}{\overset{N}{\Σ}}\[s(k-l+1)h_n\left(l\right)\]$

从N个滤波值中挑选滤波值最大的滤波器作为最优基带滤波器h_X，也就是若序号为X的滤波器的滤波值s_X(k)最大，则最优基带滤波器为h_X。

本步骤仅在首次确定最优滤波器时执行，此时需要遍历N个基带滤波器，从中挑选出最优滤波器，因此可称之为“全局搜索”。

S103：最优基带滤波器三连点滤波：

利用步骤S102搜索得到的最优基带滤波器h_X对三个采样数据序列S(k-i)进行滤波，获得k、k-1、k-2三个连续时刻的滤波值s_X(k-i)，具体计算公式为：

$s_X(k-i)=\underset{l=1}{\overset{N}{\Σ}}\[s(k-l+1)h_X\left(l\right)\]$

S104：计算瞬时频率：

利用步骤S103得到的三个连续时刻的滤波值，计算当前的电网频率。首先，根据正弦信号连续三点间的关系，计算k时刻两采样点间的瞬时角度差ω(k)：

$\mathrm{\ω}\left(k\right)=\arccos \left(\frac{s_X\left(k\right)+s_X(k-2)}{2s_X(k-1)}\right)$

然后，计算k时刻电网信号的瞬时频率f(k)：

$f\left(k\right)=\frac{\mathrm{\ω}\left(k\right)}{2\mathrm{\π}}{f}_s$

在本步骤中，由瞬时角度差的计算公式可知，当分母s_X(k-1)的值接近零时，分子s_X(k)+s_X(k-2)中含有的测量噪声和谐波分量将会被放大，导致极大的测量误差。极端情况下，当s_X(k-1)＝0时，上式无解。而本发明方法通过搜索最优基带滤波器，确保s_X(k)、s_X(k-1)和s_X(k-2)始终位于正弦信号的波峰位置，最大程度的减小了谐波和测量噪声对频率测量的影响。

S105：判断采样是否结束，如果是，则频率测量结束，否则进入步骤S106。

S106：采样下一数据，即采样时刻为k＝k+1，同样地，采用当前时刻的采样数据和之前的N+1个采样数据构成三个连续时刻的采样数据序列S(k-i)＝{s(k-N+1-i),…,s(k-i-1),s(k-i)}。

S107：局部搜索最优滤波器：

将上一时刻的最优基波h_X及其之后的M个滤波器作为备选基带滤波器，M≥1，按滤波器序号由小到大排序，h_N之后返回接续h₁。也就是说，局部搜索时共搜索M+1个基带滤波器，即局部搜索是对应M+1个基带滤波器h_n′，其中n′＝X+m-d×N，其中m＝0,1,…,M，表示向下取整。由于电网信号频率的波动范围不会太大，因此M的取值通常可以设置为2≤M≤5，可以保证搜索准确的同时尽可能地减少计算量。

然后分别采用这M+1个基带滤波器对当前时刻的采样数据序列S(k)进行滤波，获得M+1个滤波值s_n′(k)，从中挑选滤波值最大的滤波器作为最优基带滤波器h_X，此时X为新的最优基带滤波器序号。然后返回步骤S103。

将步骤S107与步骤S102相比可知，步骤S107仅从前一时刻的最优基带滤波器及其之后的M个基带滤波器中搜索最优基带滤波器，与步骤S102相比，大幅缩小了搜索空间，因此称为“局部搜索”。由于电网频率的变化范围有限，且采样频率又较高，电网信号在一个采样周期内的相位增加非常小；因此，只需在上一时刻最优基带滤波器的基础上，向后(对应相位增加的方向)再搜索M个滤波器即可找到当前时刻的最优基带滤波器，从而大提高了算法运算效率。

根据本发明提出的基于最优基带滤波的电网频率测量方法，本发明还设计了基于最优基带滤波的电网频率测量装置。图2是本发明基于最优基带滤波的电网频率测量装置的结构图。如图2所示，本发明基于最优基带滤波的电网频率测量装置包括信号采样模块1、控制模块2、选通模块3、N个基带滤波器4和频率计算模块5，各模块的具体说明如下：

信号采样模块1根据预设采样频率对电网信号进行采样，其采样对象可以是电压也可以是电流，当采样数据达到N+2个，开始在每次采样结束后向控制模块2发送采样完成信号，记当前采样时刻为k，根据当前时刻的采样数据s(k)和之前的N+1个采样数据构成三个连续时刻的采样数据序列S(k-i)＝{s(k-N+1-i),…,s(k-i-1),s(k-i)}，其中s(k)表示时刻k的采样数据，i＝0,1,2，N＝f_s/f₀，f_s是电网信号的采样频率，f₀是电网基频。信号采样模块1接收控制模块2发送的采样数据序列的发送控制信号，向选通模块3发送对应的采样数据序列，当需要发送三个采样数据序列时，最好是按照既定顺序发送，便于后续处理。

控制模块2每当接收到信号采样模块1发送的采样完成信号，则判断当前是否存在最优基带滤波器h_X，X表示最优基带滤波器的序号，也就是判断是否是首次接收到采样完成信号，如果不存在则说明是首次接收到采样完成信号，则生成基带滤波器全选通的选通控制信号，如果最优基带滤波器h_X存在，则生成选通M+1个基带滤波器h_n′的选通控制信号，其中n′＝X+m-d×N，m＝0,1,…,M，表示向下取整，将选通控制信号发送给选通模块3，并向信号采样模块1发送采样数据序列S(k)的发送控制信号。控制模块2还需要对基带滤波器4输出的滤波值进行处理，即接收基带滤波器4输出的滤波值，挑选滤波值最大的滤波器，将其作为新的最优基带滤波器h_X，生成最优基带滤波器选通的选通控制信号发送给选通模块3，同时向信号采样模块1发送三个采样数据序列的发送控制信号。

选通模块3接收信号采样模块1发送的采样数据序列，根据控制模块2发送的选通控制信号，将采样数据序列发送给被选通的基带滤波器4。

N个基带滤波器4中序号为n的基带滤波器4的表达式为：

$h_n\left(l\right)=sin\left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right(l-n\left)\right),l=1,2,...,N$

其中，n＝1,2,…,N。

基带滤波器4对接收到的采样数据序列进行滤波，如果一次只对单个采样数据序列进行滤波，则将滤波值发送给控制模块2，如果一次对三个采样数据序列进行滤波，则将三个滤波值发送给频率计算模块5。

频率计算模块5接收基带滤波器4发送的三个滤波值，计算当前电网信号的瞬时频率，其计算方法为：

记三个采样数据序列S(k-i)对应的滤波值为S_X(k-i)，计算k时刻两采样点间的瞬时角度差ω(k)：

$\mathrm{\ω}\left(k\right)=\arccos \left(\frac{s_X\left(k\right)+s_X(k-2)}{2s_X(k-1)}\right)$

然后，计算k时刻电网信号的瞬时频率：

$f\left(k\right)=\frac{\mathrm{\ω}\left(k\right)}{2\mathrm{\π}}{f}_s.$

为了更好地说明本发明的技术效果，采用一个具体的实施例进行实验验证，对某小区入户的220V、50Hz市电的电压信号进行频率测量。由于我国电网基频为50Hz，本实施例采用的采样频率为5000Hz，故有N＝100。

采样时刻从1开始计数，当采样时刻达到102，即采样数据达到102个时，构建三个连续时刻的采样数据序列S(100)、S(101)、S(102)，每个采样数据序列均有100个采样数据。构建100个基带滤波器{h₁,h₂,…,h₁₀₀}，其中各滤波器系数由如下方程定义：

$h_n\left(l\right)=sin\left(\frac{2\mathrm{\π}}{100}\right(l-n\left)\right),l=1,2,...,100$

然后用100个基带滤波器对S(102)进行滤波，得到100个滤波值，经搜索得到第56个滤波器最大，从而确定最优基带滤波器为h₅₆。然后利用h₅₆对S(100)、S(101)、S(102)进行三连点滤波：

$s_{56}\left(102\right)=\underset{l=1}{\overset{100}{\Σ}}\[s(102-l+1)h_{56}\left(l\right)\]$

$s_{56}\left(101\right)=\underset{l=1}{\overset{100}{\Σ}}\[s(101-l+1)h_{56}\left(l\right)\]$

$s_{56}\left(100\right)=\underset{l=1}{\overset{100}{\Σ}}\[s(100-l+1)h_{56}\left(l\right)\]$

然后计算瞬时角度差：

$\mathrm{\ω}\left(102\right)=\arccos \left(\frac{s_{56}\left(102\right)+s_{56}\left(100\right)}{2s_{56}\left(101\right)}\right)=0.06287$

然后，计算当前时刻(102)的瞬时频率：

$f\left(102\right)=\frac{\mathrm{\ω}\left(102\right)}{2\mathrm{\π}}5000=50.03Hz$

然后得到采样时刻103的采样数据，构建三个采样数据序列S(101)、S(102)、S(103)。

本实施例中，设置M＝2，那么用上一时刻(k＝102)的最优基波滤波器h₅₆及其之后的2个滤波器h₅₇、h₅₈对S(103)进行滤波，获得103时刻的3个滤波值；

$s_{56}\left(103\right)=\underset{l=1}{\overset{100}{\Σ}}\[s(103-l+1)h_{56}\left(l\right)\]$

$s_{57}\left(103\right)=\underset{l=1}{\overset{100}{\Σ}}\[s(103-l+1)h_{57}\left(l\right)\]$

$s_{58}\left(103\right)=\underset{l=1}{\overset{100}{\Σ}}\[s(103-l+1)h_{57}\left(l\right)\]$

比较后发现s₅₇(103)的值最大，则X＝57，当前时刻新的最优基带滤波器为h₅₇。利用h₅₇进行三连点滤波，获得103、102、101三个连续时刻的滤波值：

$s_{57}\left(103\right)=\underset{l=1}{\overset{100}{\Σ}}\[s(103-l+1)h_{57}\left(l\right)\]$

$s_{57}\left(102\right)=\underset{l=1}{\overset{100}{\Σ}}\[s(102-l+1)h_{57}\left(l\right)\]$

$s_{57}\left(101\right)=\underset{l=1}{\overset{100}{\Σ}}\[s(101-l+1)h_{57}\left(l\right)\]$

计算两采样点间的瞬时角度差：

$\mathrm{\ω}\left(103\right)=\arccos \left(\frac{s_{57}\left(103\right)+s_{57}\left(101\right)}{2s_{57}\left(102\right)}\right)=0.06264$

然后，计算当前时刻(103)的瞬时频率：

$f\left(103\right)=\frac{\mathrm{\ω}\left(103\right)}{2\mathrm{\π}}5000=49.85Hz$

继续采样，重复采样时刻103的过程，计算每个采样时刻对应的瞬时频率，直到采样结束。

根据以上实例可知，本发明可以排除测量噪声和谐波干扰，快速、准确地进行频率测量。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种基于最优基带滤波的电网频率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据预设采样频率对电网信号进行采样，一旦采样数据达到N+2个，则记当前采样时刻为k，根据当前时刻的采样数据s(k)和之前的N+1个采样数据构建三个连续时刻的采样数据序列S(k-i)＝{s(k-N+1-i),…,s(k-i-1),s(k-i)}，其中i＝0,1,2，N＝f_s/f₀，f_s是电网信号的采样频率，f₀是电网基频；

S2：分别用N个基带滤波器{h₁,h₂,...,h_N}对采样数据序列S(k)进行滤波，获得N个滤波值s_n(k)，n＝1,2,…,N，其中序号为n的滤波器的表达式为：

$h_n\left(l\right)=sin\left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\left(l-n\right)\right),l=1,2,...,N$

从N个滤波值中挑选滤波值最大的滤波器作为最优基带滤波器h_X；

S3：利用搜索得到的最优基带滤波器h_X对三个采样数据序列S(k-i)进行滤波，获得滤波值s_X(k-i)；

S4：计算k时刻两采样点间的瞬时角度差ω(k)：

$\mathrm{\ω}\left(k\right)=\arccos \left(\frac{s_X\left(k\right)+s_X(k-2)}{2s_X(k-1)}\right)$

然后计算k时刻电网信号的瞬时频率f(k)：

$f\left(k\right)=\frac{\mathrm{\ω}\left(k\right)}{2\mathrm{\π}}{f}_s;$

S5：判断采样是否结束，如果是，则频率测量结束，否则进入步骤S6；

S6：采样下一数据，采用时刻k＝k+1的采样数据和之前的N+1个采样数据构成三个连续时刻的采样数据序列S(k-i)＝{s(k-N+1-i),…,s(k-i-1),s(k-i)}；

S7：从N个基带滤波器选择M+1个基带滤波器h_n′，其中n′＝X+m-d×N，m＝0,1,…,M， 表示向下取整；采用这M+1个基带滤波器对当前时刻的采样数据序列S(k)进行序列，获得M+1个滤波值s_n′(k)，从中挑选滤波值最大的滤波器作为最优基带滤波器h_X，返回步骤S3。

2.根据权利要求1所述的电网频率测量方法，其特征在于，所述步骤S7中参数M的取值范围为2≤M≤5。

3.一种基于最优基带滤波的电网频率测量装置，其特征在于，包括信号采样模块、控制模块、选通模块、N个基带滤波器和频率计算模块，其中：

信号采样模块根据预设采样频率对电网信号进行采样，当采样数据达到N+2个，开始在每次采样结束后向控制模块发送采样完成信号，记当前采样时刻为k，根据当前时刻的采样数据s(k)和之前的N+1个采样数据构成三个连续时刻的采样数据序列S(k-i)＝{s(k-N+1-i),…,s(k-i-1),s(k-i)}，其中i＝0,1,2，N＝f_s/f₀，f_s是电网信号的采样频率，f₀是电网基频；信号采样模块接收控制模块发送的采样数据序列的发送控制信号，向选通模块发送对应的采样数据序列；

控制模块每当接收到信号采样模块发送的采样完成信号，则判断当前是否存在最优基带滤波器h_X，如果不存在则生成基带滤波器全选通的选通控制信号，如果存在则生成选通M+1个基带滤波器h_n′的选通控制信号，其中n′＝X+m-d×N，m＝0,1,…,M， 表示向下取整，将选通控制信号发送给选通模块，并向信号采样模块发送采样数据序列S(k)的发送控制信号；控制模块接收基带滤波器输出的滤波值，挑选滤波值最大的滤波器，将其作为新的最优基带滤波器h_X，生成最优基带滤波器选通的选通控制信号发送给选通模块，同时向信号采样模块发送三个采样数据序列的发送控制信号；

选通模块接收信号采样模块发送的采样数据序列，根据控制模块2发送的选通控制信号，将采样数据序列发送给被选通的基带滤波器；

N个基带滤波器中序号为n的基带滤波器的表达式为：

$h_n\left(l\right)=sin\left(\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right(l-n\left)\right),l=1,2,...,N$

其中，n＝1,2,…,N；

基带滤波器对接收到的采样数据序列进行滤波，如果一次只对单个采样数据序列进行滤波，则将滤波值发送给控制模块，如果一次对三个采样数据序列进行滤波，则将三个滤波值发送给频率计算模块；

频率计算模块接收基带滤波器发送的三个滤波值，计算得到当前电网信号的瞬时频率，其计算方法为：

记三个采样数据序列S(k-i)对应的滤波值为S_X(k-i)，计算k时刻两采样点间的瞬时角度差ω(k)：

$\mathrm{\ω}\left(k\right)=\arccos \left(\frac{s_X\left(k\right)+s_X(k-2)}{2s_X(k-1)}\right)$

计算k时刻电网信号的瞬时频率f(k)：

$f\left(k\right)=\frac{\mathrm{\ω}\left(k\right)}{2\mathrm{\π}}{f}_s.$