电力信号的全相位差检测方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种电力信号的全相位差检测方法和系 统。
【背景技术】
[0002] 电力系统的频率测量、相位测量、幅值测量等在本质上均为正弦信号参数的测量。 电力信号在本质上是一种正弦信号，傅里叶变换等是实现正弦信号参数测量的基本方法， 在电力系统有广泛的应用。但随着参数测量技术的发展，傅里叶变换存在的问题也越显突 出，难以进一步满足电力系统对正弦参数高准确度计算的要求
[0003] 在电力系统正弦信号参数测量方面，有形式各样的参数测量方法，如零交法、基于 滤波的测量法、基于小波变换法、基于神经网络的测量法、基于DFT变换的测量法等。
[0004] 但是，电网运行额定工频为50Hz，属于较低的正弦频率，以上所述的正弦信号参数 测量方法对低频信号的参数测量准确度低，且抗噪声干扰性差。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对以上所述的正弦信号参数测量方法对低频信号的参数测量准 确度低，且抗噪声干扰性差的问题，提供一种电力信号的全相位差检测方法和系统。
[0006] 一种电力信号的全相位差检测方法，包括以下步骤：
[0007] 根据预设信号周期数和预设采样频率计算预设序列长度，对电力信号进行采样， 获得预设序列长度的正向信号序列；
[0008] 对所述正向信号序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并以所述初 步频率为参考频率；
[0009] 将所述正向信号序列反向输出，获得所述正向信号序列的反褶序列；
[0010] 分别将所述反褶序列和所述正向信号序列进行截短，获得序列长度相同的反褶 截短序列和正向截短序列，其中，截短的长度为所述正向信号序列的单位周期序列长度的 〇. 25 倍；
[0011] 以所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述反褶序列相 乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；
[0012] 以所述参考频率的余弦函数和所述正弦函数分别与所述反褶截短序列相乘，生成 第二实频向量序列和第二虚频向量序列；
[0013] 以所述余弦函数和所述正弦函数分别与所述正向信号序列相乘，生成第三实频向 量序列和第三虚频向量序列；
[0014] 以所述余弦函数和所述正弦函数分别与所述正向截短序列相乘，生成第四实频向 量序列和第四虚频向量序列；
[0015] 分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行数字滤波，生成第一 实频向量滤波序列和第一虚频向量滤波序列；
[0016] 分别对所述第一实频向量滤波序列和所述第一虚频向量滤波序列进行积分运算， 生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；
[0017] 分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行数字滤波，生成第二 实频向量滤波序列和第二虚频向量滤波序列；
[0018] 分别对所述第二实频向量滤波序列和所述第二虚频向量滤波序列进行积分运算， 生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；
[0019] 分别对所述第三实频向量序列和所述第三虚频向量序列进行数字滤波，生成第三 实频向量滤波序列和第三虚频向量滤波序列；
[0020] 分别对所述第三实频向量滤波序列和所述第三虚频向量滤波序列进行积分运算， 生成第三实频向量积分值和第三虚频向量积分值；
[0021] 分别对所述第四实频向量序列和所述第四虚频向量序列进行数字滤波，生成第四 实频向量滤波序列和第四虚频向量滤波序列；
[0022] 分别对所述第四实频向量滤波序列和所述第四虚频向量滤波序列进行积分运算， 生成第四实频向量积分值和第四虚频向量积分值；
[0023] 根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分 值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量积分值转换为第二相 位，将所述第三虚频向量积分值与所述第三实频向量积分值转换为第三相位，将所述第四 虚频向量积分值与所述第四实频向量积分值转换为第四相位；
[0024] 根据预设的截止相位转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述电力 信号的截止相位；
[0025] 根据预设的初相位转换规则，将所述第三相位和所述第四相位转换为所述电力信 号的初相位；
[0026] 将所述截止相位与所述初相位的差值转换为所述电力信号的全相位差。
[0027] 一种电力信号的全相位差检测系统，包括：
[0028] 采样模块，用于根据预设信号周期数和预设采样频率计算预设序列长度，对电力 信号进行采样，获得预设序列长度的正向信号序列；
[0029] 初测模块，用于对所述正向信号序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频 率，并以所述初步频率为参考频率；
[0030] 反褶模块，用于将所述正向信号序列反向输出，获得所述正向信号序列的反褶序 列；
[0031] 截短模块，用于分别将所述反褶序列和所述正向信号序列进行截短，获得序列长 度相同的反褶截短序列和正向截短序列，其中，截短的长度为所述正向信号序列的单位周 期序列长度的〇. 25倍；
[0032] 第一混频模块，用于以所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别 与所述反褶序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列；
[0033] 第二混频模块，用于以所述参考频率的余弦函数和所述正弦函数分别与所述反褶 截短序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列；
[0034] 第三混频模块，用于以所述余弦函数和所述正弦函数分别与所述正向信号序列相 乘，生成第三实频向量序列和第三虚频向量序列；
[0035] 第四混频模块，用于以所述余弦函数和所述正弦函数分别与所述正向截短序列相 乘，生成第四实频向量序列和第四虚频向量序列；
[0036] 第一滤波模块，用于分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行 数字滤波，生成第一实频向量滤波序列和第一虚频向量滤波序列；
[0037] 第一积分模块，用于分别对所述第一实频向量滤波序列和所述第一虚频向量滤波 序列进行积分运算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值；
[0038] 第二滤波模块，用于分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行 数字滤波，生成第二实频向量滤波序列和第二虚频向量滤波序列；
[0039] 第二积分模块，用于分别对所述第二实频向量滤波序列和所述第二虚频向量滤波 序列进行积分运算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值；
[0040] 第三滤波模块，用于分别对所述第三实频向量序列和所述第三虚频向量序列进行 数字滤波，生成第三实频向量滤波序列和第三虚频向量滤波序列；
[0041] 第三积分模块，用于分别对所述第三实频向量滤波序列和所述第三虚频向量滤波 序列进行积分运算，生成第三实频向量积分值和第三虚频向量积分值；
[0042] 第四滤波模块，用于分别对所述第四实频向量序列和所述第四虚频向量序列进行 数字滤波，生成第四实频向量滤波序列和第四虚频向量滤波序列；
[0043] 第四积分模块，用于分别对所述第四实频向量滤波序列和所述第四虚频向量滤波 序列进行积分运算，生成第四实频向量积分值和第四虚频向量积分值；
[0044] 相位转换模块，用于根据预设的相位转换规则，将所述第一虚频向量积分值与所 述第一实频向量积分值转换为第一相位，将所述第二虚频向量积分值与所述第二实频向量 积分值转换为第二相位，将所述第三虚频向量积分值与所述第三实频向量积分值转换为第 三相位，将所述第四虚频向量积分值与所述第四实频向量积分值转换为第四相位；
[0045] 截止相位模块，用于根据预设的截止相位转换规则，将所述第一相位和所述第二 相位转换为所述电力信号的截止相位；
[0046] 初相位模块，用于根据预设的初相位转换规则，将所述第三相位和所述第四相位 转换为所述电力信号的初相位；
[0047] 全相位差模块，用于将所述截止相位与所述初相位的差值转换为所述电力信号的 全相位差。
[0048] 以上所述电力信号的全相位差检测方法和系统，对采样所得的正向信号序列反向 输出，获得所述正向信号序列的反褶序列；分别将所述反褶序列和所述正向信号序列进行 截短，获得序列长度相同的反褶截短序列和正向截短序列；以所测参考频率的余弦函数和 正弦函数分别与反褶序列、反褶截短序列、正向信号序列和正向截短序列相乘，生成四组实 频向量序列和虚频向量序列；通过对四组虚频向量序列和实频向量序列数字滤波，生成四 组虚数向量滤波序列和实数向量滤波序列，进而积分生成四组虚数向量积分值和实数向量 积分值；将四组实数向量积分值和虚数向量积分值转换为四个相位，将四个相位转换为所 述电力信号的初相位和截止相位，将所述截止相位与所述初相位的差值转换为所述电力信 号的全相位差，可获得准确度较高的全相位差。
【附图说明】
[0049] 图1是本发明电力信号的全相位差检测方法第一实施方式的流程示意图；
[0050] 图2是本发明电力信号的全相位差检测方法进行反向输出和截短的示意图；
[0051] 图3是本发明电力信号的全相位差检测系统第一实施方式的结构示意图；
[0052] 图4是本发明电力信号的全相位差检测系统的全相位差检测相对误差的实验结 果示意图。
【具体实施方式】
[0053] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进 一步地详细描述。
[0054] 本发明中的步骤虽然用标号进行了排列，但并不用于限定步骤的先后次序，除非 明确说明了步骤的次序或者某步骤的执行需要其他步骤作为基础，否则步骤的相对次序是 可以调整的。
[0055] 请参阅图1，图1是本发明的电力信号的全相位差检测方法第一实施方式的流程 示意图。
[0056] 本实施方式的所述电力信号的全相位差检测方法可包括以下步骤：
[0057] 步骤S101，根据预设信号周期数和预设采样频率计算预设序列长度，对电力信号 进行采样，获得预设序列长度的正向信号序列。
[0058] 步骤S102,对所述正向信号序列进行频率初测，生成所述电力信号的初步频率，并 以所述初步频率为参考频率。
[0059] 步骤S103,将所述正向信号序列反向输出，获得所述正向信号序列的反褶序列。
[0060] 步骤S104,分别将所述反褶序列和所述正向信号序列进行截短，获得序列长度相 同的反褶截短序列和正向截短序列，其中，截短的长度为所述正向信号序列的单位周期序 列长度的〇. 25倍。
[0061] 步骤S105,以所述参考频率的余弦函数和所述参考频率的正弦函数分别与所述反 褶序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列。
[0062] 步骤S106,以所述参考频率的余弦函数和所述正弦函数分别与所述反褶截短序列 相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列。
[0063] 步骤S107,以所述余弦函数和所述正弦函数分别与所述正向信号序列相乘，生成 第三实频向量序列和第三虚频向量序列。
[0064] 步骤S108,以所述余弦函数和所述正弦函数分别与所述正向截短序列相乘，生成 第四实频向量序列和第四虚频向量序列。
[0065] 步骤S109,分别对所述第一实频向量序列和所述第一虚频向量序列进行数字滤 波，生成第一实频向量滤波序列和第一虚频向量滤波序列。
[0066] 步骤S110,分别对所述第一实频向量滤波序列和所述第一虚频向量滤波序列进行 积分运算，生成第一实频向量积分值和第一虚频向量积分值。
[0067] 步骤S111，分别对所述第二实频向量序列和所述第二虚频向量序列进行数字滤 波，生成第二实频向量滤波序列和第二虚频向量滤波序列。
[0068] 步骤S112,分别对所述第二实频向量滤波序列和所述第二虚频向量滤波序列进行 积分运算，生成第二实频向量积分值和第二虚频向量积分值。
[0069] 步骤S113,分别对所述第三实频向量序列和所述第三虚频向量序列进行数字滤 波，生成第三实频向量滤波序列和第三虚频向量滤波序列。
[0070] 步骤S114,分别对所述第三实频向量滤波序列和所述第三虚频向量滤波序列进行 积分运