CN108508255A - 基于固定采样率的工频交流信号测量方法 - Google Patents
基于固定采样率的工频交流信号测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108508255A CN108508255A CN201711416773.8A CN201711416773A CN108508255A CN 108508255 A CN108508255 A CN 108508255A CN 201711416773 A CN201711416773 A CN 201711416773A CN 108508255 A CN108508255 A CN 108508255A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample rate
- fixed sample
- industrial frequency
- sampling number
- measurement method
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/02—Measuring effective values, i.e. root-mean-square values
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于固定采样率的工频交流信号测量方法，包括根据输入测频算法、均方根计算有效值算法，平衡校正算法，适用在硬件采样率固定和一个周期内采样点数少的交流采样测量装置上应用，无需增加硬件校正补偿电路，避免了成本和干扰等问题，通过软件校正补偿，保证了测控采样精度，测试操作方便，且便于调整，根据需要进行修正，容易实现，可靠性高，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及交流采样技术领域，具体涉及一种基于固定采样率的工频交流信号测量方法。
背景技术
交流采样测量装置，是将工频交流电量(电流、电压、有功功率、无功功率、频率、相位角和功率因数等参数)经数据采集、转换、计算，转变为数字信号传送至本地或远端显示装置的测量装置。因此，交流采样测量装置的采集电量的准确性，直接影响到电网的安全调度。
根据《国网公司交流采样装置鉴定方法》DL/T630-1997中5.4.3.3的规定，改变被测量信号频率在45Hz～55Hz时，测量误差允许改变量不能超过100％，但是，由于工频交流电量的测量信号频率是不断变化的，变化的频率对交流采样信号的周期产生影响，以致产生更大的的误差。
目前，市面上的交流采样测量装置，为了保证在1个周期内均匀、等分地采集，利用锁相环及计数器构成采样频率自动跟踪被测信号频率变化来调整采样点之间的间隔，使被测量信号的频率在 45Hz～55Hz范围内变化时，误差能满足测量要求。但是，通过锁相环及计数器的硬件电路校正补偿的方法，无疑会增加交流采样测量装置的制作成本，且不便于根据实际情况进行调节，因此，如何通过软件可靠的校正补偿手段解决频率变化时对固定采样点数及采样精度的影响，是当前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有交流采样测量装置中，通过锁相环及计数器的硬件电路校正补偿频率变化时对固定采样点数及采样精度的影响的方法，存在的问题。本发明的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，适用在硬件采样率固定和一个周期内采样点数少的交流采样测量装置上应用，无需增加硬件校正补偿电路，避免了成本和干扰等问题，通过软件校正补偿，保证了测控采样精度，测试操作方便，且便于调整，根据需要进行修正，容易实现，可靠性高，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于固定采样率的工频交流信号测量方法，包括以下步骤，
步骤(A)，根据输入测频算法，计算出的被测工频交流信号的频率f；
步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD，并得到固定采样率下的采样间隔Δt；
步骤(C)，根据公式(1)，计算得到当前频率的下一个周期内的新采样点数V，
V＝1000/(f*Δt) (1)；
步骤(D)，对步骤(C)得到的的新采样点数V，根据公式 (2)，得到五个周期内的中间变量F_Va，
F_Val＝V*10*5 (2)，
通过公式(3)，对中间变量F_Va取整，中间整数变量sma，
sma＝(int)F_Val (3)，
通过公式(4)，对中间整数变量sma对10取余得到余数V1，
VI＝sma％10 (4)，
若余数V1≥5，则将中间整数变量sma缩小10倍并加1，得到五个周期内的总采样点数V2；否则，直接将中间整数变量sma 缩小10倍，得到五个周期内的总采样点数V2；
步骤(E)，判断五个周期内的总采样点数V2是否在最低越限阈值、最高越限阈值之间，若不在，则以标准的50.0Hz频率，计算出的五个周期内的固定采样点数100，进行采样；若在，执行步骤 (F)；
步骤(F)，通过五个周期内的总采样点数V2和每个采样点对应的采样值xi，结合公式(5)，根据均方根计算有效值算法，得到被测工频交流信号的有效值Val_temp，
根据平衡校正算法，将被测工频交流信号的有效值Val_temp乘以采样系数kAD，得出被测工频交流信号的修正有效值。
前述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD为20。
前述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，步骤(E)，所述最低越限阈值为85，所述最高越限阈值为125。
前述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，所述采样系数kAD，根据公式(6)，得到，
kAD＝1.0+0.0005*(f-50.0) (6)。
前述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD，并得到固定采样率下的采样间隔Δt，Δt＝20ms/SamD，其中，20ms为固定采样周期。
前述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，步骤(D)，对步骤(C)得到的的新采样点数V，根据公式(2)，得到五个周期内的中间变量F_Val，根据需要，可选择计算五的倍数周期内的中间变量。
本发明的有益效果是：本发明的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，适用在硬件采样率固定和一个周期内采样点数少的交流采样测量装置上应用，无需增加硬件校正补偿电路，避免了成本和干扰等问题，通过软件校正补偿，保证了测控采样精度，测试操作方便，且便于调整，根据需要进行修正，容易实现，可靠性高，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的基于固定采样率的工频交流信号测量方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的说明。
本发明的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，适用在硬件采样率固定和一个周期内采样点数少的交流采样测量装置上应用，无需增加硬件校正补偿电路，避免了成本和干扰等问题，通过软件校正补偿，保证了测控采样精度，测试操作方便，且便于调整，根据需要进行修正，容易实现，可靠性高，如图1所示，具体包括以下步骤，
步骤(A)，根据输入测频算法，计算出的被测工频交流信号的频率f；
步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD，并得到固定采样率下的采样间隔Δt，Δt＝20ms/SamD，其中，20ms为固定采样周期。
步骤(C)，根据公式(1)，计算得到当前频率的下一个周期内的新采样点数V，
V＝1000/(f*Δt) (1)；
步骤(D)，对步骤(C)得到的的新采样点数V，根据公式 (2)，得到五个周期内的中间变量F_Va，这里根据需要，可选择计算五的倍数周期内的中间变量，
F_Val＝V*10*5 (2)，
通过公式(3)，对中间变量F_Va取整，中间整数变量sma，
sma＝(int)F_Val (3)，
通过公式(4)，对中间整数变量sma对10取余得到余数V1，
Vl＝sma％10 (4)，
若余数V1≥5，则将中间整数变量sma缩小10倍并加1，得到五个周期内的总采样点数V2；否则，直接将中间整数变量sma 缩小10倍，得到五个周期内的总采样点数V2；
步骤(E)，判断五个周期内的总采样点数V2是否在最低越限阈值、最高越限阈值之间，若不在，则以标准的50.0Hz频率，计算出的五个周期内的固定采样点数100，进行采样；若在，执行步骤 (F)；
步骤(F)，通过五个周期内的总采样点数V2和每个采样点对应的采样值xi，结合公式(5)，根据均方根计算有效值算法，得到被测工频交流信号的有效值Val_temp，
根据平衡校正算法，将被测工频交流信号的有效值Val_temp乘以采样系数kAD，得出被测工频交流信号的修正有效值。
优选的，步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD为 20，所述最低越限阈值为85，所述最高越限阈值为125。
优选的，所述采样系数kAD，根据公式(6)，得到，
kAD＝1.0+0.0005*(f-50.0) (6)。
本发明的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，通过均方根计算有效值算法，将缓冲区中的5个周期的采样值平方和除以5 个周波的总采样点数后开平方的结果，即得到被测工频交流信号的有效值；所述平衡校正算法是为了解决固定采样率测量电量时，被测量工频交流信号的频率变小时，测量电流量、电压量变大，被测量工频交流信号的频率变大时，测量电流量、电压量变小的问题，如下表1所示，
表1频率变化与采样点数的关系表
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.基于固定采样率的工频交流信号测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤(A)，根据输入测频算法，计算出的被测工频交流信号的频率f；
步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD，并得到固定采样率下的采样间隔Δt；
步骤(C)，根据公式(1)，计算得到当前频率的下一个周期内的新采样点数V，
V＝1000/(f*Δt) (1)；
步骤(D)，对步骤(C)得到的的新采样点数V，根据公式(2)，得到五个周期内的中间变量F_Val，
F_Val＝V*10*5 (2)，
通过公式(3)，对中间变量F_Val取整，中间整数变量sma，
sma＝(int)F_Val (3)，
通过公式(4)，对中间整数变量sma对10取余得到余数V1，
VI＝sma％10 (4)，
若余数V1≥5，则将中间整数变量sma缩小10倍并加1，得到五个周期内的总采样点数V2；否则，直接将中间整数变量sma缩小10倍，得到五个周期内的总采样点数V2；
步骤(E)，判断五个周期内的总采样点数V2是否在最低越限阈值、最高越限阈值之间，若不在，则以标准的50.0Hz频率，计算出的五个周期内的固定采样点数100，进行采样；若在，执行步骤(F)；
步骤(F)，通过五个周期内的总采样点数V2和每个采样点对应的采样值xi，结合公式(5)，根据均方根计算有效值算法，得到被测工频交流信号的有效值Val_temp，
根据平衡校正算法，将被测工频交流信号的有效值Val_temp乘以采样系数kAD，得出被测工频交流信号的修正有效值。
2.根据权利要求1所述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，其特征在于：步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD为20。
3.根据权利要求2所述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，其特征在于：步骤(E)，所述最低越限阈值为85，所述最高越限阈值为125。
4.根据权利要求2所述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，其特征在于：所述采样系数kAD，根据公式(6)，得到，
kAD＝1.0+0.0005*(f-50.0) (6)。
5.根据权利要求1所述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，其特征在于：步骤(B)，设定固定采样率下的采样点数SamD，并得到固定采样率下的采样间隔△t，△t＝20ms/SamD，其中，20ms为固定采样的周期。
6.根据权利要求1所述的基于固定采样率的工频交流信号测量方法，其特征在于：步骤(D)，对步骤(C)得到的的新采样点数V，根据公式(2)，得到五个周期内的中间变量F_Val，根据需要，可选择计算五的倍数周期内的中间变量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711416773.8A CN108508255B (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 基于固定采样率的工频交流信号测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711416773.8A CN108508255B (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 基于固定采样率的工频交流信号测量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108508255A true CN108508255A (zh) | 2018-09-07 |
| CN108508255B CN108508255B (zh) | 2020-10-16 |
Family
ID=63375492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711416773.8A Active CN108508255B (zh) | 2017-12-25 | 2017-12-25 | 基于固定采样率的工频交流信号测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108508255B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58208671A (ja) * | 1982-05-31 | 1983-12-05 | Toshiba Corp | デイジタル実効値演算における周波数変動誤差補正方法 |
| US20040034512A1 (en) * | 2002-08-14 | 2004-02-19 | Bakul Damle | Fast and accurate AC RMS and DC measurement |
| CN102539892A (zh) * | 2012-01-16 | 2012-07-04 | 南京磐能电力科技股份有限公司 | 一种获得交流信号真有效值方法 |
| CN102914687A (zh) * | 2012-11-05 | 2013-02-06 | 冶金自动化研究设计院 | 一种精确计算电压或电流有效值的方法 |
| CN104237622A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-24 | 北京东方计量测试研究所 | 基于软件频率跟踪的采样方法和宽频电压/功率校准装置 |
| CN105301402A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-03 | 积成电子股份有限公司 | 一种交流信号采集及自动校准方法 |
| CN105486901A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-04-13 | 深圳市科陆电子科技股份有限公司 | 交流信号测量的方法、装置及交流信号测量仪 |
-
2017
- 2017-12-25 CN CN201711416773.8A patent/CN108508255B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58208671A (ja) * | 1982-05-31 | 1983-12-05 | Toshiba Corp | デイジタル実効値演算における周波数変動誤差補正方法 |
| US20040034512A1 (en) * | 2002-08-14 | 2004-02-19 | Bakul Damle | Fast and accurate AC RMS and DC measurement |
| CN102539892A (zh) * | 2012-01-16 | 2012-07-04 | 南京磐能电力科技股份有限公司 | 一种获得交流信号真有效值方法 |
| CN102914687A (zh) * | 2012-11-05 | 2013-02-06 | 冶金自动化研究设计院 | 一种精确计算电压或电流有效值的方法 |
| CN104237622A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-24 | 北京东方计量测试研究所 | 基于软件频率跟踪的采样方法和宽频电压/功率校准装置 |
| CN105301402A (zh) * | 2015-11-12 | 2016-02-03 | 积成电子股份有限公司 | 一种交流信号采集及自动校准方法 |
| CN105486901A (zh) * | 2015-11-24 | 2016-04-13 | 深圳市科陆电子科技股份有限公司 | 交流信号测量的方法、装置及交流信号测量仪 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108508255B (zh) | 2020-10-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101706532B (zh) | 一种谐波阻抗测量方法及测量装置 | |
| CN109633262A (zh) | 基于组合窗多谱线fft的三相谐波电能计量方法、装置 | |
| CN106055000B (zh) | 智能集成低压无功模块高精度锁相方法 | |
| Paris et al. | The sinefit spectral envelope preprocessor | |
| Sinha et al. | A pre-filter based PLL for three-phase grid connected applications | |
| CN102520385A (zh) | 单相电能表误差自动调校方法 | |
| CN104155517B (zh) | 一种数字化电能表非整周期采样误差补偿方法及系统 | |
| CN105487034A (zh) | 一种0.05级电子式互感器校验方法及系统 | |
| CN109709390A (zh) | 一种三相高精度谐波电能表 | |
| CN103063913A (zh) | 用于傅里叶变换的频率跟踪方法 | |
| CN102981049A (zh) | 一种用于微电网系统的频率检测方法 | |
| CN104181391A (zh) | 数字功率计谐波检测的方法 | |
| CN102841244B (zh) | 电网电压骤变的快速检测方法 | |
| KR20010052843A (ko) | 전력계에서 주파수 보상에 대한 시스템 및 방법 | |
| CN201569704U (zh) | 谐波阻抗测量装置 | |
| CN109581045A (zh) | 一种满足iec标准框架的间谐波功率计量方法 | |
| CN109100672B (zh) | 适用于非侵入式负荷监测的电压电流采样模块的调校方法 | |
| Alfonso-Gil et al. | Measurement system for a power quality improvement structure based on IEEE Std. 1459 | |
| CN207472983U (zh) | 一种基于prbs扰动注入的电网阻抗在线辨识装置 | |
| CN103884910B (zh) | 一种适用于频率偏移的电力系统相量计算方法 | |
| CN108508255A (zh) | 基于固定采样率的工频交流信号测量方法 | |
| CN110007129B (zh) | 一种应用于动态电能计量的三相电压实时估计方法 | |
| CN201319041Y (zh) | 一种交流采样测量的频率自动跟踪电路 | |
| Bucci et al. | Development of a low cost power meter based on a digital signal controller | |
| Kunac et al. | Grid Voltage Amplitude and Frequency Real-Time Estimation using Linear Kalman Filter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |