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专利名称：一种基于软件抗谐波干扰并自动换相测量电网频率的方法
技术领域：
本发明属于仪器仪表测量技术领域，尤其涉及一种测量电网频率的方法。
背景技术：
在电力系统中，数字化电力仪表广泛应用于各种控制系统、能源管理系统、变电站自动化和配电网自动化的开关柜中。电力仪表的各类参数中基本上所有测量参数的计算都和频率参数有关，如何准确有效快速的计算出电网频率成为计算其它电网参数的基础。当前，电力系统中频率测量方法有硬件和软件两类。传统的硬件测量由过零比较器、方波形成电路和计数器构成，需要增加硬件测频电路，容易受器件零点漂移和高次谐波的影响。在软件测频算法中，目前已经提出了许多不同的频率测量算法，它们各有优缺点，这其中基本上都需要对三相电压的频率分别进行计算，之后通过软件判断当前相电压是否出现缺相等问题，如果出现则放弃该相电压计算的相关频率。这造成了一个频率数据必须要进行三次测量(三相电压)的问题，浪费大量处理器资源。同时电网中的谐波也时刻影响着频率的测量精度。

发明内容
发明目的针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种基于软件抗谐波干扰并自动换相测量电网频率的方法，通过矢量运算及数字低通滤波器保证软件能够自适应用于计算频率的输入电压，无需分别计算三相电压的频率，同时可避免谐波对频率测量造成的影响。技术方案为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种基于软件抗谐波干扰并自动换相测量电网频率的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)通过A/D采样单元获得三相电压同步瞬时采样值Ua，Ub, Uc ；(2)对所述步骤(1)中的同步瞬时采样值进行矢量运算(Ua-Ub-Uc)/2，生成新的瞬时值；(3)对所述步骤( 新生成的瞬时值通过低通滤波器进行低通滤波；(4)判断所述步骤(3)中的低通滤波器输出的数据是否过零点，若没有出现过零点则返回步骤(1)，若出现过零点则将过零点次数加1，继续判断过零点次数是否为1，若过零点次数为1，则开始计时并返回步骤(1)；(5)判断所述步骤(4)中过零点的次数是否达到事先设定的数值N，N为正整数， 若过零点的次数没有达到N，则返回所述步骤(1)，若过零点的次数等于N，则结束计时，计算间隔时间T ；(6)通过步骤(5)所述间隔时间T和该段时间经过的过零点次数N计算电网频率
f:f=N/2*T 所述低通滤波器可以为数字低通滤波器。
还可包括步骤(7)清除所述步骤( 统计的过零点次数N并继续执行步骤(1)。有益效果本发明对同步瞬时采样值进行矢量运算(Ua-Ub-Uc)/2可保证只要任何一相电压有信号，该矢量运算数据就有信号，系统无需任何辅助判断即可自动适应电压的相序。滤波器的采用可以保证最终用于测量频率的信号基本为正弦波，无需考虑电网中谐波的干扰。


图1为本发明的流程图；图2为传递函数的幅值图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图1所示，本发明公开了一种基于软件抗谐波干扰并自动换相测量电网频率的方法，包括以下步骤步骤(1)，通过A/D采样单元获得三相电压同步瞬时采样值fe，W3，Uc ；步骤O)，对同步瞬时采样值进行矢量运算(Ua-Ub-Uc)/2生成新的瞬时值；步骤(3)，对新生成的瞬时值进行数字低通滤波，保证信号中基波频率(50Hz或 60Hz)信号可以通过，大于该频率的信号分量被滤除；步骤，对数字低通滤波器输出的数据进行零点判断，若出现第一次过零点时启动处理器内部定时器开始计时，若没有出现过零点则返回步骤(1)；步骤(5)，判断步骤中过零点的次数是否达到事先设定的数值N，N为正整数， 若过零点的次数没有达到N，则返回步骤(1)，若过零点的次数等于N，则结束定时器计时， 计算间隔时间T ；步骤(6)，通过间隔时间T和该段时间经过的过零点数量N计算出电网频率f 步骤(7)，清除步骤(5)统计的过零点次数N并重复步骤(1)。在电力设备领域、特别是三相电力网络仪表技术领域，频率的测量至关重要，在某一相或某两相电压缺少的情况下仪表应该能够转而测量出有电压信号相的频率，并以此作为电网的频率。通常的做法是分别测量三相电压的频率，通过软件判断每一相的电压是否小于限值来决定采用或者放弃该相测出的频率。所谓自动换相即无需软件的辅助判断，无需分别测量三相电压的频率，可自动转换用于测量电网频率的电压相序。低通滤波器的设计主要是为了解决电网谐波所带来的干扰，做到根据电网谐波的特点尽量用阶数低的滤波器且滤波器的参数可用16位定点数表示而不至于导致震荡等问题。举例如下理想的三相电压的公式如下所示
Ua = u*sin (ω t)
权利要求
1. 一种基于软件抗谐波干扰并自动换相测量电网频率的方法，其特征在于，包括以下步骤(1)通过A/D采样单元获得三相电压同步瞬时采样值fe，Ub,Uc ；(2)对所述步骤(1)中的同步瞬时采样值进行矢量运算(Ua-Ub-Uc)/2，生成新的瞬时值；(3)对所述步骤( 新生成的瞬时值通过低通滤波器进行低通滤波；(4)判断所述步骤(3)中的低通滤波器输出的数据是否过零点，若没有出现过零点则返回步骤(1)，若出现过零点则将过零点次数加1，继续判断过零点次数是否为1，若过零点次数为1，则开始计时并返回步骤(1)；(5)判断所述步骤中过零点的次数是否达到事先设定的数值N，N为正整数，若过零点的次数没有达到N，则返回所述步骤(1)，若过零点的次数等于N，则结束计时，计算间隔时间T ；(6)通过步骤(5)所述间隔时间T和该段时间经过的过零点次数N计算电网频率f:
2.根据权利要求1所述一种基于软件抗谐波干扰并自动换相测量电网频率的方法，其特征在于所述低通滤波器为数字低通滤波器。
3.根据权利要求1所述一种基于软件抗谐波干扰并自动换相测量电网频率的方法，其特征在于还包括步骤(7)清除所述步骤( 统计的过零点次数N并继续执行步骤
全文摘要
本发明公开了一种基于软件抗谐波干扰并自动换相测量电网频率的方法，包括以下步骤通过A/D采样单元获得三相电压同步瞬时采样值；对同步瞬时采样值进行矢量运算，生成新的瞬时值；对新生成的瞬时值进行低通滤波；对低通滤波器输出的数据进行零点判断，出现第一次过零点时开始计时；当低通滤波输出的数据过零点的数量达到预定值后结束计时，计算间隔时间；通过间隔时间和该段时间经过的过零点次数计算电网频率。本发明对同步瞬时采样值进行矢量运算，可保证只要任何一相电压有信号，该矢量运算数据就有信号，系统无需任何辅助判断即可自动适应电压的相序。滤波器的采用可以保证最终用于测量频率的信号基本为正弦波，无需考虑电网中谐波的干扰。
文档编号G01R23/10GK102253281SQ20111010494
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月26日 优先权日2011年4月26日
发明者张凤雏, 张守尚, 王小健, 祝臻 申请人:江苏斯菲尔电气股份有限公司