CN109557366A - 一种获取电网频率的方法、装置和电网频率的监控系统 - Google Patents

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曾春山
孙志远
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • G01R23/04—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage adapted for measuring in circuits having distributed constants

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Abstract

本发明公开了一种获取电网频率的方法、装置和电网频率的监控系统，其通过同时获取供电网络中的多路波形信号，选择多路波形信号中失真度最小的波形信号的频率作为当前电网频率，解决了现有技术中获取电网频率不够准确导致无法有效对电网频率进行监控的技术问题，提供了一种能够精确、有效的获取电网频率的方法、装置和电网频率的监控系统。

Description

一种获取电网频率的方法、装置和电网频率的监控系统
技术领域
本发明涉及电网供电技术领域，尤其是涉及一种获取电网频率的方法、装置和电网频率的监控系统。
背景技术
电网频率是供电网络中重要的参数之一，如何获取准确的电网频率和对电网频率进行监控成为安全准确对电网运行调节控制不可缺少的依据。
现有技术中，对于具有3路电流波形信号和3路电压波形信号的三相电，只是按照A相电压→B相电压→C相电压→A相电流→B相电流→C相电流的顺序来找出其中一路的过零点后选取该路信号的频率作为电网频率来进行监控，当该路波形信号出现谐波含量大的情况下，所获取的该路波形信号的频率是不准确的，导致无法有效监控电网频率。因此，如何取得电网频率的准确数值来对电网频率进行有效的监控为本领域需解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种精准、有效的获取电网频率的方法。
为此，本发明的第二个目的是提供一种精准、有效的获取电网频率的装置。
为此本发明的第三个目的是提供一种精准、有效的电网频率的监控系统。
本发明所采用的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种获取电网频率的方法，其包括以下步骤：
S1、获取多路波形信号；
S2、选取所述多路波形信号失真度最小的波形信号；
S3、获取所述失真度最小的波形信号的周期；
S4、通过所述周期获得电网频率。
进一步地，步骤S1中的多路波形包括3路三相电压波形信号和3路三相电流波形信号。
进一步地，步骤S2具体通过公式：来获取信号失真度最小的波形信号；其中，THD为波形信号总失真度，H为最高谐波次数，G1为基波分量有效值，Gn为除基波外的所有谐波有效值，取得多路波形信号中THD值最小的波形信号即信号失真度最小的波形信号。
进一步地，步骤S3具体包括：
S31、获取失真度最小的波形的相邻两个上升过零点或相邻两个下降过零点；上升过零点为在时间顺序的方向上，波形信号从负值变为正值的过零点处；下降过零点为在时间顺序的方向上，波形信号从正值变为负值的过零点处；
S32、相邻两个上升过零点的时间差即为周期或相邻两个下降过零点的时间差即为周期。
进一步地，步骤S4具体为通过取周期的倒数即可得到电网频率。
第二方面，本发明提供一种获取电网频率的装置，其包括波形信号获取模块、波形信号选择模块和波形信号处理模块；其中，波形信号获取模块的输出端与波形信号选择模块的输入端连接，波形信号选择模块的输出端与波形信号处理模块的输入端连接。
进一步地，波形信号处理模块用于获取多路波形信号，波形信号选择模块用于选择失真度最小的波形信号，波形信号处理模块用于处理所述失真度最小的波形信号。、
进一步地，波形信号获取模块用于获取3路三相电压波形信号和3路三相电流波形信号。
第三方面，本发明提供一种电网频率的监控系统，其包括处理器、显示模块和所述的获取电网频率的装置；其中，获取电网频率的装置的输出端与处理器连接，处理器的输出端与显示模块连接。
本发明的有益效果是：
本发明通过同时获取供电网络中的多路波形信号，选择多路波形信号中失真度最小的波形信号的频率作为当前电网频率，解决了现有技术中获取电网频率不够准确导致无法有效对电网频率进行监控的技术问题，提供了一种能够精确、有效的获取电网频率的方法、装置和电网频率的监控系统。
附图说明
图1是本发明中一种获取电网频率的方法的一具体实施例流程图；
图2是本发明中一种获取电网频率的装置的一具体实施例模块框图；
图3是本发明中一种电网频率的监控系统的一具体实施例框架结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本发明中一种获取电网频率的方法，其包括步骤：
S1、获取多路波形信号；
S2、选取所述多路波形信号失真度最小的波形信号；
S3、获取所述失真度最小的波形信号的周期；
S4、通过所述周期获得电网频率。
其中，多路波形信号包括3路三相电压波形信号和3路三相电流波形信号，将获取得的6路波形信号进行失真度比较，采用公式：对每一路波形信号进行失真度的计算，其中THD为波形信号总失真度，H为最高谐波次数，G1为基波分量有效值，Gn为除基波外的所有谐波有效值，获取THD值最小的一路波形信号及信号失真度最小的一路波形信号。再获取信号失真度最小的一路波形信号的周期，其中，通过获取该波形信号的相邻两个上升过零点或相邻两个下降过零点，通过相邻两个上升过零点的时间差或相邻两个下降过零点的时间差取得该波形信号的周期，其中：上升过零点为在时间顺序方向上，波形信号从负值变为正值的过零点处，下降过零点为在时间顺序上，波形信号从正值变为负值的过零点处。通过以上上述两种方法之一获取的失真度最小的波形信号的周期后，再取周期的倒数即为该失真度最小的波形信号的频率，以该失真度最小的波形信号的频率作为当前的电网频率。通过获取失真度最小波形信号的频率作为当前电网的频率解决了现有技术中获取电网频率不够准确导致无法有效对电网频率进行监控的技术问题，提供了一种能够精确、有效的获取电网频率的方法。
如图2所示，本发明中一种获取电网频率的装置，其包括波形信号获取模块、波形信号选择模块和波形信号处理模块；其中，波形信号获取模块的输出端与波形信号选择模块的输入端连接，波形信号选择模块的输出端与波形信号处理模块的输入端连接。在本实施例中：波形信号处理模块提供对外接口获取3路三相电压波形信号和3路三相电流波形信号，波形信号获取模块将获取的6路信号传输至波形信号选择模块，波形信号选择模块对接收的6路波形信号进行失真度的比较，输出失真度最小的一路波形至波形信号处理模块，波形信号选择模块通过对6路波形进行失真度计算，依据公式计算的结果对THD值最小的波形信号输出至波形信号处理模块，其中THD为波形信号总失真度，H为最高谐波次数，G1为基波分量有效值，Gn为除基波外的所有谐波有效值，波形信号处理模块对失真度最小的波形信号的处理原理流程与上述本发明中获取电网频率的方法中获取失真度最小的波形信号后通过获取过零点处获得该波信号的周期后获取该波形信号的频率从而取得电网频率基本一致，在此不做过多赘述。本发明中一种获取电网频率的装置，其通过设置波形信号获取模块获得多路波形信号输入，取得多路波形信号中最小的失真度波形信号的频率当做当前电网频率，解决了现有技术中获取电网频率不够准确导致无法有效对电网频率进行监控的技术问题，提供了一种能够精确、有效的获取电网频率的装置。
如图3所示，本发明中一种电网频率的监控系统，其包括处理器、显示模块和所述的获取电网频率的装置，其中，获取电网频率的装置的输出端与处理器的输入端连接，处理器的输出端与显示模块连接。获取电网频率的装置通过获取3路三相电压波形信号和3路三相电流波形信号后输出失真度最小波形信号的频率至处理模块，处理模块将接收到的失真度最小波形信号的频率信息传输至显示模块进行显示，对电网频率实施了实时监控；在本实施例中，显示模块为液晶显示屏，处理器可将历史电网频率数据呈现为表格或折线图等形式在显示模块中进行显示，使得监控人员能够清楚直观的看出电网频率的变化波动。本发明中一种电网频率的监控系统，其通过将获取电网频率的装置获得当前失真度最小波形信号的频率作为当前电网频率，将获得的电网频率通过处理器进行数据处理后传输至显示模块以图表和/或数值的方式进行显示，解决了现有技术中无法有效对电网频率进行监控的技术问题，提供了一种精确、实时、有效、直观的电网频率监控系统。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种获取电网频率的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取多路波形信号；
S2、选取所述多路波形信号失真度最小的波形信号；
S3、获取所述失真度最小的波形信号的周期；
S4、通过所述周期获得电网频率。
2.根据权利要求1所述的获取电网频率的方法，其特征在于，步骤S1中所述多路波形包括3路三相电压波形信号和3路三相电流波形信号。
3.根据权利要求1或2所述的获取电网频率的方法，其特征在于，所述步骤S2具体通过公式：来获取所述信号失真度最小的波形信号；其中，THD为波形信号总失真度，H为最高谐波次数，G1为基波分量有效值，Gn为除基波外的所有谐波有效值，取得所述多路波形信号中THD值最小的波形信号即所述信号失真度最小的波形信号。
4.根据权利要求3所述的获取电网频率的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
S31、获取所述失真度最小的波形的相邻两个上升过零点或相邻两个下降过零点；所述上升过零点为在时间顺序的方向上，波形信号从负值变为正值的过零点处；所述下降过零点为在时间顺序的方向上，波形信号从正值变为负值的过零点处；
S32、所述相邻两个上升过零点的时间差即为所述周期或所述相邻两个下降过零点的时间差即为所述周期。
5.根据权利要求4所述的获取电网频率的方法，其特征在于，所述步骤S4具体为通过取所述周期的倒数即可得到所述电网频率。
6.一种获取电网频率的装置，其特征在于，包括波形信号获取模块、波形信号选择模块和波形信号处理模块；所述波形信号获取模块的输出端与所述波形信号选择模块的输入端连接，所述波形信号选择模块的输出端与所述波形信号处理模块的输入端连接。
7.根据权利要求6所述的获取电网频率的装置，其特征在于，所述波形信号获取模块用于获取多路波形信号，所述波形信号选择模块用于选择失真度最小的波形信号，所述波形信号处理模块用于处理所述失真度最小的波形信号。
8.根据权利要求6或7所述的获取电网频率的装置，其特征在于，所述波形信号获取模块用于获取3路三相电压波形信号和3路三相电流波形信号。
9.一种电网频率的监控系统，其特征在于，包括处理器、显示模块和如权利要求6至8任一项所述的获取电网频率的装置；所述获取电网频率的装置的输出端与所述处理器连接，所述处理器的输出端与所述显示模块连接。
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