CN109283383B - 矩形调制电压的电压波动值测量方法与装置、存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于软件技术领域，提供了一种矩形调制电压的电压波动值测量方法与装置、存储介质。本发明通过对采集的矩形调制电压信号U(t)进行采样后获取时域离散信号U(n)，并对该时域离散信号U(n)进行全波整流，进而根据全波整流后的全波整流信号|U(n)|和时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|，进而根据信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点后，根据时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值，从而根据电压最大值和全波整流信号|U(n)|获取序列U1'(n)和序列U'2(n)，并根据序列U1'(n)和序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值，以此实现满足高精度的矩形调制电压的电压波动值测量。

Description

矩形调制电压的电压波动值测量方法与装置、存储介质
技术领域
本发明属于软件技术领域，尤其涉及一种矩形调制电压的电压波动值测量方法与装置、存储介质。
背景技术
作为影响电压稳定性的重要因素，闪变是电压波动在一段时间内的累计效果，其主要由供电系统中的波动性负荷引起的，而当负荷为周期性等间隔矩形波(或阶跃波)时，闪变可通过其电压波动ΔV和频度r进行计算。
目前，现有技术中，闪变的测量和计算主要采用IEC推荐的平方检波法，由于该平方检波法使用了0.05Hz～35Hz带通滤波器滤去直流分量和工频以上的分量，因此该平方检波法在测量闪变时会产生较大的误差，对测量精度造成一定的影响，进而通常被用于测量精度要求为5％的闪变测量，并且在用于矩形调制波测量方面误差更大，即现有的平方检波法难以满足高精度的电能功率源电压波动值测量。
故，有必要提供一种技术方案，以解决上述技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种矩形调制电压的电压波动值测量方法与装置、存储介质，其可满足高精度的矩形调制电压的电压波动值测量。
本发明实施例的第一方面提供了一种矩形调制电压的电压波动值测量方法，所述电压波动值测量方法包括：
采集被测电能功率源输出的矩形调制电压信号U(t)，并对所述矩形调制电压信号U(t)进行采样，以获取所述矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)；
对所述时域离散信号U(n)进行全波整流，以获取全波整流信号|U(n)|，并根据所述全波整流信号|U(n)|和所述时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|；
根据所述信号|U’(n)|查找所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，并根据所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在所述全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值；
根据所述电压最大值和所述全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U′2(n)，并根据所述第一有限长序列U′1(n)和所述第二有限长序列U'2(n)计算所述矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
本发明实施例的第二方面提供了一种矩形调制电压的电压波动值测量装置，所述电压波动值测量装置包括：
采样模块，用于采集被测电能功率源输出的矩形调制电压信号U(t)，并对所述矩形调制电压信号U(t)进行采样，以获取所述矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)；
获取模块，用于对所述时域离散信号U(n)进行全波整流，以获取全波整流信号|U(n)|，并根据所述全波整流信号|U(n)|和所述时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|；
查找模块，用于根据所述信号|U’(n)|查找所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，并根据所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在所述全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值；
计算模块，用于根据所述电压最大值和所述全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)，并根据所述第一有限长序列U′1(n)和所述第二有限长序列U'2(n)计算所述矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
本发明实施例的第三方面提供了一种矩形调制电压的电压波动值测量装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述矩形调制电压的电压波动值测量方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述矩形调制电压的电压波动值测量方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明通过对采集的矩形调制电压信号U(t)进行采样后获取时域离散信号U(n)，并对该时域离散信号U(n)进行全波整流，进而根据全波整流后的信号|U(n)|和时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|，进而根据信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点后，根据时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值，从而根据电压最大值和全波整流信号|U(n)|获取序列U′1(n)和序列U'2(n)，并根据序列U′1(n)和序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值，以此实现满足高精度的矩形调制电压的电压波动值测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的矩形调制电压的电压波动值测量方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例二提供的矩形调制电压的电压波动值测量方法实现流程示意图；
图3是本发明实施例提供的矩形调制电压的电压波动值测量方法中的时域离散信号U(n)的波形示意图；
图4是本发明实施例提供的矩形调制电压的电压波动值测量方法中的全波整流信号|U(n)|的波形示意图；
图5是本发明实施例提供的矩形调制电压的电压波动值测量方法中的信号|U’(n)|在初值小于零时的波形示意图；
图6是本发明实施例提供的矩形调制电压的电压波动值测量方法中的信号|U’(n)|在初值大于零时的波形示意图；
图7是本发明实施例提供的矩形调制电压的电压波动值测量方法中的时域离散信号U(n)在初值小于零时的波形示意图；
图8是本发明实施例提供的矩形调制电压的电压波动值测量方法中的时域离散信号U(n)在初值大于零时的波形示意图；
图9是本发明实施例提供的矩形调制电压的电压波动值测量方法中的第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)的波形示意图；
图10是本发明实施例三提供的矩形调制电压的电压波动值测量装置的结构示意图；
图11是本发明实施例四提供的矩形调制电压的电压波动值测量装置的结构示意图；
图12是本发明实施例五提供的矩形调制电压的电压波动值测量装置的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参见图1，是本发明实施例一提供的一种矩形调制电压的电压波动值测量方法的示意流程图。如图1所示，该矩形调制电压的电压波动值测量方法可包括以下步骤：
步骤S11：采集被测电能功率源输出的矩形调制电压信号U(t)，并对所述矩形调制电压信号U(t)进行采样，以获取所述矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)。
其中，在本发明实施例中，矩形调制信号U(t)是由FLUKE6105A电能功率源输出的，该矩形调制信号U(t)的表达式为：
Figure BDA0001835257310000051
其中，0.402％是电压波动值百分比，f是载波信号的频率值，其为50Hz，fr是调制信号的频率值，其为13.5Hz，而由于该矩形调制信号U(t)的波动是根据载波信号的变化而变化的，且载波信号的频率f为50Hz，因此在对该矩形调制信号U(t)进行电压波动测量时，需要使用中等速度的AC滤波器，而由于该中等速度的AC滤波器读取一个交流电压读数的时间至少是0.625s，即在0.625s时间内输出信号不能变动，故矩形调制信号U(t)每分钟的电压变动次数不能大于60除以0.625的值，即矩形调制信号U(t)每分钟的电压变动次数不能大于96，而由于本发明实施例中FLUKE6105A电能功率源输出的矩形调制电压信号U(t)的每分钟变化率为1620，远远大于96，因此不能采用现有技术对其进行电压波动测量，故提出了本发明的矩形调制电压的电压波动值测量方法。
进一步地，在采集到矩形调制电压信号U(t)后，本发明提供的电压波动值测量方法首先对该矩形调制电压信号U(t)进行采样，以获取到矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)，该时域离散信号U(n)的波形图如图3所示；需要说明的是，在本发明实施例中，采样频率为100k/s，即1×10-5s采集一个数据点，而采样时间为1秒，电压量程为1000V，并且采样之后的时域离散信号U(n)(n＝0，1，......，1×105，n为采样次数)的周期为0.02s，即一个周期采集接近2000个数据点，1秒采样时间内采样的周期数量为50个。
步骤S12：对所述时域离散信号U(n)进行全波整流，以获取全波整流信号|U(n)|，并根据所述全波整流信号|U(n)|和所述时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|。
其中，在本发明实施例中，在步骤S11中获取到矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)后，本发明实施例提供的电压波动值测量方法需要对时域离散信号U(n)进行全波整流，以获取全波整流信号|U(n)|，全波整流信号|U(n)|的波形图如图4所示。
进一步地，在获取到全波整流信号|U(n)|后，本发明提供的电压波动值测量方法根据公式
Figure BDA0001835257310000054
获取信号|U’(n)|，并且根据公式
Figure BDA0001835257310000053
可知，信号|U’(n)|的负半周期数值全部为零，并且在信号|U’(n)|的初值小于零时，其波形图如图5所示，在信号|U’(n)|的初值大于零时，其波形图如图6所示。
步骤S13：根据所述信号|U’(n)|查找所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，并根据所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在所述全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值。
其中，在本发明实施例中，在获取到信号|U’(n)|后，本发明提供的电压波动值测量方法便可根据信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，并在查找到时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点后，根据时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值。
需要说明的是，在本发明实施例中，由于信号的一个周期均是由正半周期和负半周期组成的，因此时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点指的是：时域离散信号U(n)中的每个正半周期的开始和终止，以及每个负半周期的开始和终止；此外，电压最大值指的是在全波整流信号|U(n)|的每个半周波起始和终止范围内，电压最大的值。
步骤S14：根据所述电压最大值和所述全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)，并根据所述第一有限长序列U′1(n)和所述第二有限长序列U'2(n)计算所述矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
其中，在本发明实施例中，第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)都是正弦波信号，其具体的表达式以及如何根据第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值后续将进行详细描述，此处不再赘述。
当在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值后，本发明实施例提供的电压波动值测量方法将根据电压最大值和全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)，并在获取到第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)后，根据第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
在本实施例中，本发明通过对采集的矩形调制电压信号U(t)进行采样后获取时域离散信号U(n)，并对该时域离散信号U(n)进行全波整流，进而根据全波整流后的信号和时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|，进而根据信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点后，根据时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值，从而根据电压最大值和全波整流信号|U(n)|获取序列U′1(n)和序列U'2(n)，并根据序列U′1(n)和序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值，以此实现满足高精度的矩形调制电压的电压波动值测量。
参见图2，是本发明实施例二提供的一种矩形调制电压的电压波动值测量方法的示意流程图。如图2所示，该矩形调制电压的电压波动值测量方法可包括以下步骤：
步骤S21：采集被测电能功率源输出的矩形调制电压信号U(t)，并对所述矩形调制电压信号U(t)进行采样，以获取所述矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)。
其中，在本发明实施例中，步骤S21的具体实施过程和图1所示的矩形调制电压的电压波动值测量方法相同中的步骤S11相同，具体请参考图1中的步骤S11，此处不再赘述。
步骤S22：对所述时域离散信号U(n)进行全波整流，以获取全波整流信号|U(n)|，并根据所述全波整流信号|U(n)|和所述时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|。
其中，在本发明实施例中，步骤S22的具体实施过程和图1所示的矩形调制电压的电压波动值测量方法相同中的步骤S12相同，具体请参考图1中的步骤S12，此处不再赘述。步骤S23：根据所述信号|U’(n)|查找所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，并根据所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在所述全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值。
其中，在本发明实施例中，步骤S23中相关过程的实施和详细解释和图1所示的矩形调制电压的电压波动值测量方法相同中的步骤S13相同，具体请参考图1中的步骤S13，此处不再赘述。
进一步地，作为本发明一优选实施方式，步骤S23中的根据所述信号|U’(n)|查找所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点具体为：
判断所述时域离散信号U(n)的初值是否大于零；
若所述时域离散信号U(n)的初值小于零，则在所述信号|U’(n)|的序列中查找大于零的第一个数据点位置，并将所述大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n1；
获取循环判断窗的循环次数i，并以
Figure BDA0001835257310000081
为起点，在
Figure BDA0001835257310000082
起点之后的循环判断窗内查找所述信号|U’(n)|的序列中等于零的第一个数据点位置，并将所述等于零的第一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n2；
以
Figure BDA0001835257310000083
为起点，在
Figure BDA0001835257310000087
起点之后的循环判断窗内查找所述信号|U’(n)|的序列中大于零的第一个数据点位置，并将所述大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n3，以此类推，直至找到所述时域离散信号U(n)最后一个负半周期起点或止点；其中，所述循环次数i的取值大于零；
根据查找到的所述时域离散信号U(n)的全部负半周期起点和止点，获取所述时域离散信号U(n)的全部正半周期起点和止点。
其中，在本发明实施例中，当获取到信号|U(n)|后，若根据该信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，则首先需要判断时域离散信号U(n)的初值是否大于零，需要说明的是，此处所说的时域离散信号U(n)的初值指的是采样时所采集到的时域离散信号U(n)的初始值。
若该时域离散信号U(n)的初值小于零(时域离散信号U(n)的初值小于零时的具体波形图请参考图7)，则在信号|U’(n)|的序列中查找大于零的第一个数据点位置a1，并在查找到该数据点位置a1后，将该数据点位置a1的前一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n1。
进一步地，由于在步骤S21中得知，时域离散信号U(n)的周期为0.02s，而采样频率为100k/s，因此其一个循环判断窗内的循环次数i则等于二分之一周期与采样时间间隔的商，即循环次数
Figure BDA0001835257310000085
在获取到该循环次数i之后，以
Figure BDA0001835257310000086
为起点，在
Figure BDA0001835257310000091
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中等于零的第一个数据点位置a2，并将等于零的第一个数据点位置a2标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n2。
进一步地，在找到时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n2后，则以
Figure BDA0001835257310000092
为起点，在
Figure BDA0001835257310000097
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中大于零的第一个数据点位置a3，并将大于零的第一个数据点位置a3的前一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n3；在找到时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n3后，则以
Figure BDA0001835257310000094
为起点，在
Figure BDA0001835257310000098
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中等于零的第一个数据点位置a4，并将等于零的第一个数据点位置a4标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n4。
重复执行上述过程，直到找到时域离散信号U(n)最后一个负半周期起点或止点，而由于正半周期的起点为负半周期止点加一，正半周期的止点为负半周期起点减一，因此在找到时域离散信号U(n)的全部负半周期起点和止点后，便可在相应负半周期的起点减一得到正半周期的止点，而在相应的负半周期的止点加一得到正半周期的起点，以此获取时域离散信号U(n)的全部正半周期起点和止点，具体可参考表1和表2。
表1：U(n)正负半周波起点和止点位置
Figure BDA0001835257310000096
Figure BDA0001835257310000101
表2：U(n)半周波起点和止点位置
Figure BDA0001835257310000102
Figure BDA0001835257310000111
进一步地，作为本发明另一优选实施方式，步骤S23中的根据所述信号|U’(n)|查找所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点具体为：
若所述时域离散信号U(n)的初值大于零，则在所述信号|U’(n)|的序列中查找等于零的第一个数据点位置，并将所述等于零的第一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n1；
获取循环判断窗的循环次数i，并以
Figure BDA0001835257310000112
为起点，在
Figure BDA0001835257310000113
起点之后的循环判断窗内查找所述信号|U’(n)|的序列中大于零的第一个数据点位置，并将所述大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n2；
以
Figure BDA0001835257310000129
为起点，在
Figure BDA0001835257310000128
起点之后的循环判断窗内查找所述信号|U’(n)|的序列中等于零的第一个数据点位置，并将所述等于零的第一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n3，以此类推，直至找到所述时域离散信号U(n)最后一个负半周期起点或止点；其中，所述循环次数i的取值大于零；
根据查找到的所述时域离散信号U(n)的全部负半周期起点和止点，获取所述时域离散信号U(n)的全部正半周期起点和止点。
其中，在本发明实施例中，当获取到信号|U’(n)|后，若根据该信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，则首先需要判断时域离散信号U(n)的初值是否大于零，需要说明的是，此处所说的时域离散信号U(n)的初值指的是采样时所采集到的时域离散信号U(n)的初始值。
若该时域离散信号U(n)的初值大于零(时域离散信号U(n)的初值大于零时的具体波形图请参考图8)，则在信号|U’(n)|的序列中查找等于零的第一个数据点位置a1，并在查找到该数据点位置a1后，将该数据点位置a1标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n1。
进一步地，由于在步骤S21中得知，时域离散信号U(n)的周期为0.02s，而采样频率为100k/s，因此其一个循环判断窗内的循环次数i则等于二分之一周期与采样时间间隔的商，即循环次数
Figure BDA0001835257310000123
在获取到该循环次数i之后，以
Figure BDA0001835257310000124
为起点，在
Figure BDA0001835257310000125
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中大于零的第一个数据点位置a2，并将大于零的第一个数据点位置a2的前一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n2。
进一步地，在找到时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n2后，则以
Figure BDA0001835257310000126
为起点，在
Figure BDA00018352573100001210
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中等于零的第一个数据点位置a3，并将该等于零的第一个数据点位置a3标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n3；在找到时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n3后，则以
Figure BDA0001835257310000131
为起点，在
Figure BDA0001835257310000132
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中大于零的第一个数据点位置a4，并将该大于零的第一个数据点位置a4的前一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n4。
重复执行上述过程，直到找到时域离散信号U(n)最后一个负半周期起点或止点，而由于正半周期的起点为负半周期止点加一，正半周期的止点为负半周期起点减一，因此在找到时域离散信号U(n)的全部负半周期起点和止点后，便可在相应负半周期的起点减一得到正半周期的止点，而在相应的负半周期的止点加一得到正半周期的起点，以此获取时域离散信号U(n)的全部正半周期起点和止点，具体可参考表1和表2。
步骤S24：根据所述电压最大值和所述全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)，并根据所述第一有限长序列U′1(n)和所述第二有限长序列U'2(n)计算所述矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
其中，在本发明实施例中，步骤S24中相关过程的实施和详细解释和图1所示的矩形调制电压的电压波动值测量方法相同中的步骤S14相同，具体请参考图1中的步骤S14，此处不再赘述。
进一步地，作为本发明一优选实施方式，步骤S24中的根据所述电压最大值和所述全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)具体为：
将所述电压最大值与预设阈值进行比较，若所述最大电压值大于预设阈值，则将所述全波整流信号|U(n)|中相应的半周波标记为上波峰，若所述最大电压值小于所述预设阈值，则将所述全波整流信号|U(n)|中相应的半周波标记为下波峰；
将所述全波整流信号|U(n)|中所有的上波峰按照先后顺序进行编号，并连接组合成第一序列，且对所述第一序列中编号为偶数的半周波取正值，对所述第一序列中编号为奇数的半周波取负值，以此获取所述第一有限长序列U′1(n)；
将所述全波整流信号|U(n)|中所有的下波峰按照先后顺序进行编号，并连接组合成第二序列，且对所述第二序列中编号为偶数的半周波取正值，对所述第二序列中编号为奇数的半周波取负值，以此获取所述第二有限长序列U′2(n)。
其中，在本发明实施例中，预设阈值则是步骤S21中的载波信号的峰值电压a，该峰值电压a的电压值为
Figure BDA0001835257310000141
在查找到全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内的电压最大值后，本发明实施例提供的电压波动值测量方法将该电压最大值与325.269V进行比较，若该电压最大值大于325.269V，则将查找到该电压最大值所在的半周波标记为上波峰|U1(n)|，若该电压最大值小于325.269V，则将查找到该电压最大值所在的半周波标记为下波峰|U2(n)|。
在根据上述方法获取得到全波整流信号|U(n)|中所有的上波峰|U1(n)|后，对所有的上波峰|U1(n)|按照先后顺序进行编号(从0开始编号)，并连接组合成有限长序列，该有限长序列表达式如下：
Figure BDA0001835257310000142
其中，n为半周波采样次数，m为1秒采样时间内可以采样的周期个数。
进一步地，对该公式(2)所表达的有限长序列|U1(n)|进行取值，具体的将该有限长序列|U1(n)|中偶数编号的半周波取正值，而奇数编号的半周波取负值，得到如下第一有限长序列：
Figure BDA0001835257310000143
进一步地，因为sin(n)周期为2π，并且当n＝0......1000时，
Figure BDA0001835257310000144
N＝1000......2000时，
Figure BDA0001835257310000145
所以：
Figure BDA0001835257310000146
Figure BDA0001835257310000151
根据公式(4)和公式(5)可以推导出如下公式：
Figure BDA0001835257310000152
由公式(6)可知，第一有限长序列U′1(n)可以看作是有限长时间正弦信号
Figure BDA0001835257310000153
在整数采样时间间隔采样点上的采样值，由于U′1(t)是周期为
Figure BDA0001835257310000154
的周期信号，因此U′1(n)也是周期为：
Figure BDA0001835257310000155
的周期序列，也就是说，U′1(t)与U′1(n)的周期完全同步，因此有限长序列U′1(n)可以看作周期为2000×1×10-5s＝0.02s，幅值为a1的正弦波信号，如图9所示。
同样的，在获取到第一有限长序列U′1(n)，可根据相同的方法得到第二有限长序列U'2(n)，该第二有限长序列U'2(n)的获取过程与第一有限长序列U′1(n)的获取过程相似，具体可参考第一有限长序列U′1(n)，此处不再赘述，此外，第二有限长序列U'2(n)的波形图可参考图9。
进一步地，作为本发明一优选实施方式，步骤S24中的根据所述第一有限长序列U′1(n)和所述第二有限长序列U'2(n)计算所述矩形调制电压信号U(t)的电压波动值具体为：
获取所述第一有限长序列U′1(n)的峰值，以及所述第二有限长序列U′2(n)的峰值，并根据所述第一有限长序列U′1(n)的峰值和所述第二有限长序列U'2(n)的峰值计算所述矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
其中，在本发明实施例中，当获取到第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U′2(n)后，本发明实施例调用在NI Labview软件开发平台的“周期平均值和均方根”模块，分别测量第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)的峰值a′1和a'2，并根据公式(7)计算电压波动值。
ΔU/a＝(a′1-a′2)/a；(7)
其中，a的取值为
Figure BDA0001835257310000161
步骤S25：对所述电压波动值进行测量不确定度评定。
其中，在本发明实施例中，对电压波动值进行不确定度评定指的是测量所计算出的电压波动值的精确度。
进一步地，作为本发明一优选实施方式，对所述电压波动值进行测量不确定度评定包括：
获取所述电压波动值的测量读数重复性不确定分量、标准多功能源模拟输出的上波峰测量读数重复性不确定分量和下波峰测量读数重复性不确定分量，以及标准多功能源模拟输出的上波峰交流电压示值误差不确定度分量和下波峰交流电压示值误差不确定度分量；
根据所述电压波动值的测量读数重复性不确定分量、标准多功能源模拟输出的上波峰测量读数重复性不确定分量、下波峰测量读数重复性不确定分量，以及标准多功能源模拟输出的上波峰交流电压示值误差不确定度分量和下波峰交流电压示值误差不确定度分量，合成标准不确定度，并根据所述标准不确定度计算所述电压波动值的测量扩展不确定度；
根据所述电压波动值的测量扩展不确定度换算所述电压波动值的测量相对扩展不确定度。
其中，在本发明实施例中，测量电压波动值的不确定度主要由测量结果的重复性与标准设备输出标准值误差二者构成。
具体实施时，本发明实施例提供的电压波动值测量方法对被测对象FLUKE 6105A电能功率源输出的电压波动值进行10次重复性测量，以获取电压波动值的测量读数重复性不确定分量u1(ΔU)＝0.0060V。另外，本发明实施例提供的电压波动值测量方法对FLUKE5730A标准多功能源模拟输出的上波峰有效值
Figure BDA0001835257310000162
进行10次重复性测量，以获取标准多功能源模拟输出的上波峰的测量读数重复性不确定分量u2(a′1)＝0.0020V；此外，本发明实施例提供的电压波动值测量方法对FLUKE 5730A标准多功能源模拟输出的下波峰有效值
Figure BDA0001835257310000163
进行10次重复性测量，以获取标准多功能源模拟输出的下波峰的测量读数重复性不确定分量u3(a′2)＝0.0020V。
进一步地，本发明实施例提供的电压波动值测量方法从FLUKE5730A标准多功能源的交流电压技术指标中获取标准多功能源在输出上波峰交流电压有效值为230.462V，频率为50Hz时，其一年的测量相对扩展不确定度为：±(70×10-5×读数+3.5mV)，置信水准为95％，取包含因子k＝2，则上波峰交流电压示值误差不确定度分量为：
Figure BDA0001835257310000171
进一步地，本发明实施例提供的电压波动值测量方法从FLUKE5730A标准多功能源的交流电压技术指标中获取多功能标准源在输出下波峰交流电压有效值为229.538V，频率为50Hz时，其一年的测量相对扩展不确定度为：±(70×10-5×读数+3.5mV)，置信水准为95％，取包含因子k＝2，则下波峰交流电压示值误差不确定度分量为：
Figure BDA0001835257310000172
进而根据电压波动值的测量读数重复性不确定分量u1(ΔU)、上波峰测量读数重复性不确定分量u2(a′1)、下波峰测量读数重复性分量u3(a′2)、上波峰交流电压示值误差不确定度u4(a′1)以及下波峰交流电压示值误差不确定度u5(a′2)合成标准不确定度uc(Δ)，具体合成可参考如下公式：
Figure BDA0001835257310000173
在获取了标准不确定度uc(Δ)后，可根据标准不确定度uc(Δ)计算电压波动值的测量扩展不确定度U，具体的该测量扩展不确定度U的计算公式如下：
U＝k×uc(Δ)＝0.01537×2＝0.03073(V)；
其中，k为包含因子，其取值为2。
在计算获取到电压波动值的测量扩展不确定度U后，根据如下公式换算得到电压波动值的测量相对扩展不确定度：
Figure BDA0001835257310000174
从上述公式可以看到，电压波动值的测量相对扩展不确定度为0.013％(k＝2)。即测量矩形电压调制深度的测量相对扩展不确定度为0.013％(k＝2)，其相较于国内现有技术所测得的不确定度为0.03％(k＝2)而言，精度更高。
在本实施例中，本发明通过对采集的矩形调制电压信号U(t)进行采样后获取时域离散信号U(n)，并对该时域离散信号U(n)进行全波整流，进而根据全波整流后的信号|U(n)|和时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|，进而根据信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点后，根据时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值，从而根据电压最大值和全波整流信号|U(n)|获取序列U′1(n)和序列U'2(n)，并根据序列U′1(n)和序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值，以此实现满足高精度的矩形调制电压的电压波动值测量。
此外，在本实施例中，本发明通过对获取的电压波动值进行不确定度评定，可以获知采用本发明实施例提供的电压波动值测量方法测量得到的电压波动值的精度相较于现有技术而言精度更高，从而使得本发明实施例提供的电压波动值测量方法在满足高精度的矩形调制电压的电压波动值测量的同时可以获取更高精度的测量结果，从而满足电能功率源矩形调制电压信号的溯源。
参见图10，是本发明实施例三提供的矩形调制电压的电压波动值测量装置3的示意性框图。本发明实施例提供的矩形调制电压的电压波动值测量装置3包括的各模块用于执行图1对应的实施例中的各步骤，具体请参阅图1，以及图1对应的实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例提供的矩形调制电压的电压波动值测量装置3包括采样模块31、获取模块32、查找模块33以及计算模块34。
其中，采样模块31，用于采集被测电能功率源输出的矩形调制电压信号U(t)，并对矩形调制电压信号U(t)进行采样，以获取矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)。
获取模块32，用于对时域离散信号U(n)进行全波整流，以获取全波整流信号|U(n)|，并根据全波整流信号|U(n)|和时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|。
查找模块33，用于根据信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，并根据时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值。
计算模块34，用于根据电压最大值和全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)，并根据第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
在本实施例中，矩形调制电压的电压波动值测量装置3通过对采集的矩形调制电压信号U(t)进行采样后获取时域离散信号U(n)，并对该时域离散信号U(n)进行全波整流，进而根据全波整流后的信号|U(n)|和时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|，进而根据信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点后，根据时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值，从而根据电压最大值和全波整流信号|U(n)|获取序列U′1(n)和序列U'2(n)，并根据序列U′1(n)和序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值，以此实现满足高精度的矩形调制电压的电压波动值测量。
参见图11，是本发明实施例四提供的矩形调制电压的电压波动值测量装置4的示意性框图。本发明实施例提供的矩形调制电压的电压波动值测量装置4包括的各模块用于执行图2对应的实施例中的各步骤，具体请参阅图2，以及图2对应的实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例提供的矩形调制电压的电压波动值测量装置4包括采样模块41、获取模块42、查找模块43、计算模块44以及评定模块45。
其中，采样模块41，用于采集被测电能功率源输出的矩形调制电压信号U(t)，并对矩形调制电压信号U(t)进行采样，以获取矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)。
获取模块42，用于对时域离散信号U(n)进行全波整流，以获取全波整流信号|U(n)|，并根据全波整流信号|U(n)|和时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|。
查找模块43，用于根据信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，并根据时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值。
计算模块44，用于根据电压最大值和全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)，并根据第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
评定模块45，用于对电压波动值进行测量不确定度评定。
进一步地，查找模块43具体用于判断时域离散信号U(n)的初值是否大于零；若时域离散信号U(n)的初值小于零，则在信号|U’(n)|的序列中查找大于零的第一个数据点位置，并将大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n1；获取循环判断窗的循环次数i，并以
Figure BDA0001835257310000191
为起点，在
Figure BDA0001835257310000192
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中等于零的第一个数据点位置，并将等于零的第一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n2；以
Figure BDA0001835257310000201
为起点，在
Figure BDA0001835257310000202
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中大于零的第一个数据点位置，并将大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n3，以此类推，直至找到时域离散信号U(n)最后一个负半周期起点或止点；其中，循环次数i的取值大于零；根据查找到的时域离散信号U(n)的全部负半周期起点和止点，获取时域离散信号U(n)的全部正半周期起点和止点。
进一步地，查找模块43还具体用于若时域离散信号U(n)的初值大于零，则在信号|U’(n)|的序列中查找等于零的第一个数据点位置，并将等于零的第一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n1；获取循环判断窗的循环次数i，并以
Figure BDA0001835257310000203
为起点，在
Figure BDA0001835257310000207
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中大于零的第一个数据点位置，并将大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n2；以
Figure BDA0001835257310000208
为起点，在
Figure BDA0001835257310000209
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中等于零的第一个数据点位置，并将等于零的第一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n3，以此类推，直至找到时域离散信号U(n)最后一个负半周期起点或止点；其中，循环次数i的取值大于零；根据查找到的时域离散信号U(n)的全部负半周期起点和止点，获取时域离散信号U(n)的全部正半周期起点和止点。
进一步地，计算模块44具体用于将电压最大值与预设阈值进行比较，若最大电压值大于预设阈值，则将全波整流信号|U(n)|中相应的半周波标记为上波峰，若最大电压值小于预设阈值，则将全波整流信号|U(n)|中相应的半周波标记为下波峰；将全波整流信号|U(n)|中所有的上波峰按照先后顺序进行编号，并连接组合成第一序列，且对第一序列中编号为偶数的半周波取正值，对第一序列中编号为奇数的半周波取负值，以此获取第一有限长序列U′1(n)；将全波整流信号|U(n)|中所有的下波峰按照先后顺序进行编号，并连接组合成第二序列，且对第二序列中编号为偶数的半周波取正值，对第二序列中编号为奇数的半周波取负值，以此获取第二有限长序列U'2(n)。
进一步地，计算模块44还具体用于获取第一有限长序列U′1(n)的峰值，以及第二有限长序列U′2(n)的峰值，并根据第一有限长序列U′1(n)的峰值和第二有限长序列U'2(n)的峰值计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
进一步地，评定模块45具体用于获取所述电压波动值的测量读数重复性不确定分量、标准多功能源模拟输出的上波峰测量读数重复性不确定分量和下波峰测量读数重复性不确定分量，以及标准多功能源模拟输出的上波峰交流电压示值误差不确定度分量和下波峰交流电压示值误差不确定度分量；根据所述电压波动值的测量读数重复性不确定分量、标准多功能源模拟输出的上波峰测量读数重复性不确定分量、下波峰测量读数重复性不确定分量，以及标准多功能源模拟输出的上波峰交流电压示值误差不确定度分量和下波峰交流电压示值误差不确定度分量，合成标准不确定度，并根据所述标准不确定度计算所述电压波动值的测量扩展不确定度；根据所述电压波动值的测量扩展不确定度换算所述电压波动值的测量相对扩展不确定度。
在本实施例中，矩形调制电压的电压波动值测量装置4通过对采集的矩形调制电压信号U(t)进行采样后获取时域离散信号U(n)，并对该时域离散信号U(n)进行全波整流，进而根据全波整流后的信号|U(n)|和时域离散信号U(n)获取信号|U(n)|，进而根据信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点后，根据时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值，从而根据电压最大值和全波整流信号|U(n)|获取序列U′1(n)和序列U'2(n)，并根据序列U′1(n)和序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值，以此实现满足高精度的矩形调制电压的电压波动值测量。
此外，在本实施例中，矩形调制电压的电压波动值测量装置4通过对获取的电压波动值进行不确定度评定，可以获知采用本发明实施例提供的电压波动值测量方法测量得到的电压波动值的精度相较于现有技术而言精度更高，从而使得本发明实施例提供的电压波动值测量方法在满足高精度的矩形调制电压的电压波动值测量的同时可以获取更高精度的测量结果，从而满足电能功率源矩形调制电压信号的溯源。
图12是本发明实施例五提供的矩形调制电压的电压波动值测量装置5的示意图。如图5所示，该实施例的矩形调制电压的电压波动值测量装置5包括：处理器50、存储器51以及存储在所述存储器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序52，例如矩形调制电压的电压波动值测量方法程序。所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各个矩形调制电压的电压波动值测量方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤11至14，或者图2所示的步骤21至25。或者，所述处理器50执行所述计算机程序52时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示模块31至34的功能或者如图4所示模块41至45的功能。
示例性的，所述计算机程序52可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器51中，并由所述处理器50执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序52在所述矩形调制电压的电压波动值测量装置5中的执行过程。例如，所述计算机程序52可以被分割为采样模块、获取模块、查找模块以及计算模块，或者被分割为采样模块、获取模块、查找模块、计算模块以及测量模块(装置中的虚拟模块)，各模块具体功能如下：
采样模块，用于采集被测电能功率源输出的矩形调制电压信号U(t)，并对矩形调制电压信号U(t)进行采样，以获取矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)。
获取模块，用于对时域离散信号U(n)进行全波整流，以获取全波整流信号|U(n)|，并根据全波整流信号|U(n)|和时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|。
查找模块，用于根据信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，并根据时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值。
计算模块，用于根据电压最大值和全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)，并根据第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。或者：
采样模块，用于采集被测电能功率源输出的矩形调制电压信号U(t)，并对矩形调制电压信号U(t)进行采样，以获取矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)。
获取模块，用于对时域离散信号U(n)进行全波整流，以获取全波整流信号|U(n)|，并根据全波整流信号|U(n)|和时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|。
查找模块，用于根据信号|U’(n)|查找时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，并根据时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值。
计算模块，用于根据电压最大值和全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)，并根据第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
评定模块，用于对电压波动值进行测量不确定度评定。
进一步地，查找模块具体用于判断时域离散信号U(n)的初值是否大于零；若时域离散信号U(n)的初值小于零，则在信号|U’(n)|的序列中查找大于零的第一个数据点位置，并将大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n1；获取循环判断窗的循环次数i，并以
Figure BDA0001835257310000231
为起点，在
Figure BDA0001835257310000232
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中等于零的第一个数据点位置，并将等于零的第一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n2；以
Figure BDA0001835257310000233
为起点，在
Figure BDA0001835257310000234
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中大于零的第一个数据点位置，并将大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n3，以此类推，直至找到时域离散信号U(n)最后一个负半周期起点或止点；其中，循环次数i的取值大于零；根据查找到的时域离散信号U(n)的全部负半周期起点和止点，获取时域离散信号U(n)的全部正半周期起点和止点。
进一步地，查找模块还具体用于若时域离散信号U(n)的初值大于零，则在信号|U’(n)|的序列中查找等于零的第一个数据点位置，并将等于零的第一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n1；获取循环判断窗的循环次数i，并以
Figure BDA0001835257310000235
为起点，在
Figure BDA0001835257310000236
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中大于零的第一个数据点位置，并将大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n2；以
Figure BDA00018352573100002310
为起点，在
Figure BDA0001835257310000239
起点之后的循环判断窗内查找信号|U’(n)|的序列中等于零的第一个数据点位置，并将等于零的第一个数据点位置标记为时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n3，以此类推，直至找到时域离散信号U(n)最后一个负半周期起点或止点；其中，循环次数i的取值大于零；根据查找到的时域离散信号U(n)的全部负半周期起点和止点，获取时域离散信号U(n)的全部正半周期起点和止点。
进一步地，计算模块具体用于将电压最大值与预设阈值进行比较，若最大电压值大于预设阈值，则将全波整流信号|U(n)|中相应的半周波标记为上波峰，若最大电压值小于预设阈值，则将全波整流信号|U(n)|中相应的半周波标记为下波峰；将全波整流信号|U(n)|中所有的上波峰按照先后顺序进行编号，并连接组合成第一序列，且对第一序列中编号为偶数的半周波取正值，对第一序列中编号为奇数的半周波取负值，以此获取第一有限长序列U′1(n)；将全波整流信号|U(n)|中所有的下波峰按照先后顺序进行编号，并连接组合成第二序列，且对第二序列中编号为偶数的半周波取正值，对第二序列中编号为奇数的半周波取负值，以此获取第二有限长序列U'2(n)。
进一步地，计算模块还具体用于获取第一有限长序列U′1(n)的峰值，以及第二有限长序列U'2(n)的峰值，并根据第一有限长序列U′1(n)的峰值和第二有限长序列U'2(n)的峰值计算矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
进一步地，评定模块具体用于获取所述电压波动值的测量读数重复性不确定分量、标准多功能源模拟输出的上波峰测量读数重复性不确定分量和下波峰测量读数重复性不确定分量，以及标准多功能源模拟输出的上波峰交流电压示值误差不确定度分量和下波峰交流电压示值误差不确定度分量；根据所述电压波动值的测量读数重复性不确定分量、标准多功能源模拟输出的上波峰测量读数重复性不确定分量、下波峰测量读数重复性不确定分量，以及标准多功能源模拟输出的上波峰交流电压示值误差不确定度分量和下波峰交流电压示值误差不确定度分量，合成标准不确定度，并根据所述标准不确定度计算所述电压波动值的测量扩展不确定度；根据所述电压波动值的测量扩展不确定度换算所述电压波动值的测量相对扩展不确定度。
所述矩形调制电压的电压波动值测量装置5可以是各种处理器，也可以是处理器内部的一个模块。所述矩形调制电压的电压波动值测量装置5可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是矩形调制电压的电压波动值测量装置5的示例，并不构成对矩形调制电压的电压波动值测量装置5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述矩形调制电压的电压波动值测量装置5还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器50可以是微控制单元(Micro controller Unit，MCU)、中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器51可以是所述矩形调制电压的电压波动值测量装置5的内部存储单元，例如矩形调制电压的电压波动值测量装置5的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述矩形调制电压的电压波动值测量装置5的外部存储设备，例如所述矩形调制电压的电压波动值测量装置5上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。
进一步地，所述存储器51还可以既包括所述矩形调制电压的电压波动值测量装置5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序以及所述矩形调制电压的电压波动值测量装置5所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矩形调制电压的电压波动值测量方法，其特征在于，所述电压波动值测量方法包括：
采集被测电能功率源输出的矩形调制电压信号U(t)，并对所述矩形调制电压信号U(t)进行采样，以获取所述矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)；
对所述时域离散信号U(n)进行全波整流，以获取全波整流信号|U(n)|，并根据所述全波整流信号|U(n)|和所述时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|；
根据所述信号|U’(n)|查找所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，并根据所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在所述全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值；
根据所述电压最大值和所述全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)，并根据所述第一有限长序列U′1(n)和所述第二有限长序列U'2(n)计算所述矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
2.根据权利要求1所述的电压波动值测量方法，其特征在于，所述根据所述信号|U’(n)|查找所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点包括：
判断所述时域离散信号U(n)的初值是否大于零；
若所述时域离散信号U(n)的初值小于零，则在所述信号|U’(n)|的序列中查找大于零的第一个数据点位置，并将所述大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n1；
获取循环判断窗的循环次数i，并以
Figure FDA0002511063870000011
为起点，在
Figure FDA0002511063870000012
起点之后的循环判断窗内查找所述信号|U’(n)|的序列中等于零的第一个数据点位置，并将所述等于零的第一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n2；
以
Figure FDA0002511063870000021
为起点，在
Figure FDA0002511063870000022
起点之后的循环判断窗内查找所述信号|U’(n)|的序列中大于零的第一个数据点位置，并将所述大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n3，以此类推，直至找到所述时域离散信号U(n)最后一个负半周期起点或止点；其中，所述循环次数i的取值大于零；
根据查找到的所述时域离散信号U(n)的全部负半周期起点和止点，获取所述时域离散信号U(n)的全部正半周期起点和止点。
3.根据权利要求2所述的电压波动值测量方法，其特征在于，所述根据所述信号|U’(n)|查找所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点包括：
若所述时域离散信号U(n)的初值大于零，则在所述信号|U’(n)|的序列中查找等于零的第一个数据点位置，并将所述等于零的第一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n1；
获取循环判断窗的循环次数i，并以
Figure FDA0002511063870000023
为起点，在
Figure FDA0002511063870000024
起点之后的循环判断窗内查找所述信号|U’(n)|的序列中大于零的第一个数据点位置，并将所述大于零的第一个数据点位置的前一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期止点n2；
以
Figure FDA0002511063870000025
为起点，在
Figure FDA0002511063870000026
起点之后的循环判断窗内查找所述信号|U’(n)|的序列中等于零的第一个数据点位置，并将所述等于零的第一个数据点位置标记为所述时域离散信号U(n)的一个负半周期起点n3，以此类推，直至找到所述时域离散信号U(n)最后一个负半周期起点或止点；其中，所述循环次数i的取值大于零；
根据查找到的所述时域离散信号U(n)的全部负半周期起点和止点，获取所述时域离散信号U(n)的全部正半周期起点和止点。
4.根据权利要求1所述的电压波动值测量方法，其特征在于，所述根据所述电压最大值和所述全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)包括：
将所述电压最大值与预设阈值进行比较，若所述电压最大值大于预设阈值，则将所述全波整流信号|U(n)|中相应的半周波标记为上波峰，若所述电压最大值小于所述预设阈值，则将所述全波整流信号|U(n)|中相应的半周波标记为下波峰；
将所述全波整流信号|U(n)|中所有的上波峰按照先后顺序进行编号，并连接组合成第一序列，且对所述第一序列中编号为偶数的半周波取正值，对所述第一序列中编号为奇数的半周波取负值，以此获取所述第一有限长序列U1'(n)；
将所述全波整流信号|U(n)|中所有的下波峰按照先后顺序进行编号，并连接组合成第二序列，且对所述第二序列中编号为偶数的半周波取正值，对所述第二序列中编号为奇数的半周波取负值，以此获取所述第二有限长序列U'2(n)。
5.根据权利要求4所述的电压波动值测量方法，其特征在于，所述根据所述第一有限长序列U′1(n)和所述第二有限长序列U'2(n)计算所述矩形调制电压信号U(t)的电压波动值包括：
获取所述第一有限长序列U′1(n)的峰值，以及所述第二有限长序列U'2(n)的峰值，并根据所述第一有限长序列U′1(n)的峰值和所述第二有限长序列U'2(n)的峰值计算所述矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
6.根据权利要求1至5任一项所述的电压波动值测量方法，其特征在于，所述电压波动值测量方法还包括：
对所述电压波动值进行测量不确定度评定。
7.根据权利要求6所述的电压波动值测量方法，其特征在于，所述对所述电压波动值进行测量不确定度评定包括：
获取所述电压波动值的测量读数重复性不确定分量、标准多功能源模拟输出的上波峰测量读数重复性不确定分量和下波峰测量读数重复性不确定分量，以及标准多功能源模拟输出的上波峰交流电压示值误差不确定度分量和下波峰交流电压示值误差不确定度分量；
根据所述电压波动值的测量读数重复性不确定分量、标准多功能源模拟输出的上波峰测量读数重复性不确定分量、下波峰测量读数重复性不确定分量，以及标准多功能源模拟输出的上波峰交流电压示值误差不确定度分量和下波峰交流电压示值误差不确定度分量，合成标准不确定度，并根据所述标准不确定度计算所述电压波动值的测量扩展不确定度；
根据所述电压波动值的测量扩展不确定度换算所述电压波动值的测量相对扩展不确定度。
8.一种矩形调制电压的电压波动值测量装置，其特征在于，所述电压波动值测量装置包括：
采样模块，用于采集被测电能功率源输出的矩形调制电压信号U(t)，并对所述矩形调制电压信号U(t)进行采样，以获取所述矩形调制电压信号U(t)的时域离散信号U(n)；
获取模块，用于对所述时域离散信号U(n)进行全波整流，以获取全波整流信号|U(n)|，并根据所述全波整流信号|U(n)|和所述时域离散信号U(n)获取信号|U’(n)|；
查找模块，用于根据所述信号|U’(n)|查找所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，并根据所述时域离散信号U(n)的全部正半周期和全部负半周期的起点和止点，在所述全波整流信号|U(n)|的每个半周波数据起点和止点位置范围内查找电压最大值；
计算模块，用于根据所述电压最大值和所述全波整流信号|U(n)|获取第一有限长序列U′1(n)和第二有限长序列U'2(n)，并根据所述第一有限长序列U′1(n)和所述第二有限长序列U'2(n)计算所述矩形调制电压信号U(t)的电压波动值。
9.一种矩形调制电压的电压波动值测量装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的矩形调制电压的电压波动值测量方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的矩形调制电压的电压波动值测量方法的步骤。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002252976A (ja) * 2001-02-26 2002-09-06 Tdk Corp スイッチング電源装置
CN106410813A (zh) * 2016-11-29 2017-02-15 西南交通大学 一种分析低频调制信号在hxd型机车整流器传播规律的方法
CN108028660A (zh) * 2015-07-09 2018-05-11 于利奇研究中心有限公司 用于对模数转换器的输入信号进行滤波的滤波器电路
CN108362940A (zh) * 2018-03-14 2018-08-03 贵州电网有限责任公司 一种半周波畸变信号的动态谐波频率提取方法
CN108445288A (zh) * 2018-03-14 2018-08-24 贵州电网有限责任公司 一种适合于半周波畸变情况的电能计量方法
CN108596416A (zh) * 2017-12-29 2018-09-28 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心 获取用电负荷基准量的方法和系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002252976A (ja) * 2001-02-26 2002-09-06 Tdk Corp スイッチング電源装置
CN108028660A (zh) * 2015-07-09 2018-05-11 于利奇研究中心有限公司 用于对模数转换器的输入信号进行滤波的滤波器电路
CN106410813A (zh) * 2016-11-29 2017-02-15 西南交通大学 一种分析低频调制信号在hxd型机车整流器传播规律的方法
CN108596416A (zh) * 2017-12-29 2018-09-28 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心 获取用电负荷基准量的方法和系统
CN108362940A (zh) * 2018-03-14 2018-08-03 贵州电网有限责任公司 一种半周波畸变信号的动态谐波频率提取方法
CN108445288A (zh) * 2018-03-14 2018-08-24 贵州电网有限责任公司 一种适合于半周波畸变情况的电能计量方法

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