亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：一种电力监测信号的采样方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数据处理领域，尤其涉及一种电力监测信号的采样方法和装置。
背景技术：
现有的电力监测终端设备，一般包含有模拟电压信号、模拟电流信号的采样电路以及相关采样数据的处理分析。在这些处理分析算法中，DFT (Discrete FourierTransform,离散傅立叶变换)是最基本的算法，通过DFT算法能得到模拟电压信号和模拟电流信号的实部和虚部，在此基础上，可以进一步计算其幅值和相位值等等。众所周知，DFT算法有一个基本条件，就是用于计算的数据必须满足周期延拓的特性，否则，它的计算结果是不准确的；此外，电力监测终端设备还普遍要求能在一定频率范围内满足一定的计算精度。为了满足以上两点，现有的电力监测终端设备通常都采用固定运算点数下的变采样率DFT算法，也就是通过改变采样率，使用来计算的采样数据满足周期延拓的特性。 固定运算点数下的变采样率DFT算法，一般是通过硬件方法或软件方法先求出一路模拟量(例如一相电压)的实际工作频率，根据该频率来调整采样率，这样，在不同的模拟量频率下，确保每个周波的采样数据点数是固定不变的。采用该方法，在一定程度上能满足电力监测终端设备的要求，但存在以下几点不足(I)现在的一个信号处理板，例如DSP、ARM芯片等等，一般需要采集多路处理信号，并且如果有两条以上母线，其频率不同，这时，上述方法就难以满足设计要求；(2)如果有多个信号处理板，也存在上述类似问题，同时也会引发功率计算同步处理的问题；(3)上述方法要求采样信号受CPU控制，如果该CPU出现故障，会导致整个设备的工作异常；另外，影响采样精度的因数也较多；有时，变采样率本身对其它算法也有影响，所以某些情况下不宜采用变采样率。

发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中某些情况不宜采用变采样率的缺陷，提供一种具有普遍性和适用性的电力监测信号的采样方法和装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种电力监测信号的采样方法，所述方法包括以下步骤
51.接收电力监测信号，并采用固定采样率对所述电力监测信号进行采样；
52.计算采样后的电力监测信号的频率f，并确定拟合点的位置，假设该频率f每周波的实际采样点数为N,则确定N个拟合点的位置,其中，N为自然数；
53.计算N个拟合点的数值。优选地，所述步骤S3之后还包括以下步骤
54.将所述N个拟合点的数值应用于DFT算法中进行各种基本运算。优选地，所述各种基本运算包括计算电参量的实部、虚部、幅值以及相位；其中，所述电参量包括模拟电压信号和模拟电流信号。优选地，所述步骤S2中计算采样后的电力监测信号的频率的方法包括硬件方法和软件方法。优选地，所述硬件方法具体为通过对采样后的电力监测信号进行整形变换，CPU通过定时器检测整形脉冲间隔来计算采样后的电力监测信号的频率。优选地，所述软件方法具体为通过采样后的电力监测信号的零点时间间隔来计算采样后的电力监测信号的频率。优选地，所述步骤S2中确定拟合点的位置具体包括以下步骤
521.确定实际采样点的位置，假设对应于所述固定采样率的采样间隔为l/(fO*N)，则实际采样点的位置为Y[n0]=n0/(f0*N)，n0=0, 1,2, ...，N，N+1，…，其中，N为标准每周波采样点数，f0为标准电力监测信号频率；
522.根据频率f确定拟合点的位置，假设对应于所述频率f的采样间隔为l/(f*N)，则拟合点的位置为X[n]=n/(f*N)，其中，n=0, 1,2,…，N。·
优选地，所述步骤S3具体包括以下步骤
531.根据所述拟合点的位置X[η]和处于实际采样点的位置Υ[η0]相邻的两个点计算线性比例常数k;
532.根据线性比例常数k和实际的相邻采样值拟合计算N个拟合点的数值。本发明还提供一种电力信号的采样装置，所述装置包括依次连接的采样单元、确定单元以及计算单元；其中
采样单元，用于接收电力监测信号，并采用固定采样率对所述电力监测信号进行采
样；
确定单元，用于计算采样后的电力监测信号的频率f，并确定拟合点的位置，假设该频率f每周波的实际采样点数为N，则确定N个拟合点的位置，其中，N为自然数；
计算单元，用于计算N个拟合点的数值。优选地，所述装置还包括与所述计算单元连接的用于将所述N个拟合点的数值应用于DFT算法中进行各种基本运算的DFT算法单元。实施本发明的技术方案，具有以下有益效果在固定采样率的条件下，通过拟合采样点的方式来产生可周期延拓的采样数据，并将该采样数据用于DFT算法中，该技术方案与固定运算点数下的变采样率DFT算法相比，更具有普遍性和适用性。


下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中
图I是本发明电力监测信号的采样方法的流程 图2是本发明所述步骤S2中确定拟合点的位置的具体流程 图3是本发明步骤S3的具体流程 图4是本发明电力监测信号的采样装置的结构示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图I是本发明电力监测信号的采样方法的流程图，如图I所示，所述方法包括以下步骤
在步骤Si中，接收电力监测信号，并采用固定采样率对所述电力监测信号进行采样，采样率即为采样频率的含义，该固定采样率的含义即为不改变采样频率。在步骤S2中，计算采样后的电力监测信号的频率f，并确定拟合点的位置，假设该频率f每周波的实际采样点数为N，则确定N个拟合点的位置，其中，N为自然数，应当说明的是，如果固定采样率为IkHz，表示对应于50Hz的电力监测信号，每周波的实际采样点数为20点，每周波的含义即为每个周期波段的，本领域的技术人员应当了解，在此不再赘述。需要说明的是，所述步骤S2中计算采样后的电力监测信号的频率的方法包括硬件方法和软件方法。其中，所述硬件方法具体为通过对采样后的电力监测信号进行整形变换，CPU通 过定时器检测整形脉冲间隔来计算采样后的电力监测信号的频率，该硬件方法在一定程度上受限于硬件资源，本领域的技术人员应当了解，在此不再赘述。所述软件方法具体为通过采样后的电力监测信号的零点时间间隔来计算采样后的电力监测信号的频率，需要指出的是，该软件方法具有灵活通用的特点，但对CPU的运算能力要求比较高，在此不再赘述。请结合参阅图2，图2是本发明所述步骤S2中确定拟合点的位置的具体流程图，如图2所示，该方法具体包括以下步骤
在步骤S21中，确定实际采样点的位置，假设对应于所述固定采样率的采样间隔为I/(fO*N)，则实际采样点的位置为Y[n0]=n0/(f0*N)，n0=0，1，2，…，N，N+1，…，其中，N为标准每周波采样点数，该方案中，标准每周波采样点数与上述频率f每周波的实际采样点数应当保持一致，在本实施例中，N为128，f0为标准电力监测信号频率；一般情况下，f0为50Hz。在步骤S22中，根据频率f确定拟合点的位置，假设对应于所述频率f的采样间隔为1/(押沁，则拟合点的位置为乂[11]=11/(押沁，其中，n=0，l，2，…，N。在步骤S3中，计算N个拟合点的数值。请结合参阅图3，图3是本发明步骤S3的具体流程图，如图3所示，所述步骤S3具体包括以下步骤
在步骤S31中，根据所述拟合点的位置X[η]处于实际采样点的位置Υ[η0]相邻的两个点计算线性比例常数k;
在步骤S32中，根据线性比例常数k和实际的相邻采样值拟合计算N个拟合点的数值。例如，n=3时，首先，计算X[3]值，假定X[3]值的大小处于实际采样点的位置Y[3]和Υ[4]的值之间，其中，η0=3，其对应的实际采样点的位置为Υ[3]，同样地，η0=4，其对应的实际采样点的位置为Υ[4]，即Υ[3]〈= Χ[3] <= Y[4],则线性比例常数k=(Χ[3]_Υ[3])/( Y[4]- Υ[3])。然后，利用YA [3] + (YA [4] -YA [3]) *k来作为DFT运算的拟合值XA [3]，其中，YA [3]和YA[4]为实际相邻的两个采样点数值，应当说明的是，YA[3]和YA[4]是通过A/D转换器采样得到的值.本领域的技术人员应当了解，在此不再赘述。值得一提的是，如果固定采样率足够高，在计算精度满足要求的情况下，也可用最靠近拟合点的实际采样点数值来作为拟合值。例如，用YA[3]作为XA[3]使用，此时，一方面YA[3]和拟合计算的XA[3]差别很�。�另一方面，最后计算结果必须要满足设计要求，在此不再赘述。在步骤S4中，将所述N个拟合点的数值应用于DFT算法中进行各种基本运算。所述各种基本运算包括计算电参量的实部、虚部、幅值以及相位；其中，所述电参量包括模拟电压信号和模拟电流信号。请参阅图4，图4是本发明电力监测信号的采样装置的结构示意图，如图4所示，所述装置包括依次连接的采样单元100、确定单元200、计算单元300以及DFT算法单元400 ；其中
采样单元100，用于接收电力监测信号，并采用固定采样率对所述电力监测信号进行采
样； 确定单元200，用于计算采样后的电力监测信号的频率f，并确定拟合点的位置，假设该频率f每周波的实际采样点数为N，则确定N个拟合点的位置，其中，N为自然数；
计算单元300，用于计算N个拟合点的数值；
DFT算法单元400，用于将所述N个拟合点的数值应用于DFT算法中进行各种基本运
笪
ο相较于现有技术，在固定采样率的条件下，通过拟合采样点的方式来产生可周期延拓的采样数据，并将该采样数据用于DFT算法中，该技术方案与固定运算点数下的变采样率DFT算法相比，更具有普遍性和适用性。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1.一种电力监测信号的采样方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 s1.接收电力监测信号，并采用固定采样率对所述电力监测信号进行采样； s2.计算采样后的电力监测信号的频率f，并确定拟合点的位置，假设该频率f每周波的实际采样点数为N,则确定N个拟合点的位置,其中，N为自然数； s3.计算N个拟合点的数值。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括以下步骤 s4.将所述N个拟合点的数值应用于DFT算法中进行各种基本运算。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述各种基本运算包括计算电参量的实部、虚部、幅值以及相位；其中，所述电参量包括模拟电压信号和模拟电流信号。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中计算采样后的电力监测信号的频率的方法包括硬件方法和软件方法。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述硬件方法具体为通过对采样后的电力监测信号进行整形变换，CPU通过定时器检测整形脉冲间隔来计算采样后的电力监测信号的频率。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述软件方法具体为通过采样后的电力监测信号的零点时间间隔来计算采样后的电力监测信号的频率。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中确定拟合点的位置具体包括以下步骤 s21.确定实际采样点的位置，假设对应于所述固定采样率的采样间隔为l/(fO*N)，则实际采样点的位置为Y[nO]=nO/(fO*N)，n0=0, 1,2, ...，N，N+1，…，其中，N为标准每周波采样点数，fO为标准电力监测信号频率； s22.根据频率f确定拟合点的位置，假设对应于所述频率f的采样间隔为l/(f*N)，则拟合点的位置为X[n]=n/(f*N)，其中，n=0, 1,2,…，N。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤 s31.根据所述拟合点的位置X[n]和处于实际采样点的位置Y[nO]相邻的两个点计算线性比例常数k; s32.根据线性比例常数k和实际的相邻采样值拟合计算N个拟合点的数值。
9.一种电力信号的采样装置，其特征在于，所述装置包括依次连接的采样单元、确定单元以及计算单元；其中 采样单元，用于接收电力监测信号，并采用固定采样率对所述电力监测信号进行采样； 确定单元，用于计算采样后的电力监测信号的频率f，并确定拟合点的位置，假设该频率f每周波的实际采样点数为N，则确定N个拟合点的位置，其中，N为自然数； 计算单元，用于计算N个拟合点的数值。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括与所述计算单元连接的用于将所述N个拟合点的数值应用于DFT算法中进行各种基本运算的DFT算法单元。
全文摘要
本发明公开一种电力监测信号的采样方法和装置，该方法包括以下步骤S1.接收电力监测信号，并采用固定采样率对所述电力监测信号进行采样；S2.计算采样后的电力监测信号的频率f，并确定拟合点的位置，假设该频率f每周波的实际采样点数为N，则确定N个拟合点的位置，其中，N为自然数；S3.计算N个拟合点的数值。在固定采样率的条件下，通过拟合采样点的方式来产生可周期延拓的采样数据，并将该采样数据用于DFT算法中，该技术方案与固定运算点数下的变采样率DFT算法相比，更具有普遍性和适用性。
文档编号G01R23/00GK102809679SQ201210279219
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月8日 优先权日2012年8月8日
发明者徐飞 申请人:航天科工深圳(集团)有限公司