电信号频率检测方法、装置及设备保护方法和保护设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电信号频率检测技术，特别涉及电信号频率检测方法及装置，以及设 备保护方法和保护设备。
【背景技术】
[0002] 频率是电信号的一个重要参数，保护装置、智能仪表等设备都需要对电信号的频 率进行测量。
[0003] 现有的一种电信号频率检测技术通过对被测电信号进行过零检测实现电信号频 率测量。例如，通过检测过零点之间的间隔计算信号的频率。然而，这种技术并未考虑干扰 因素，抗干扰能力差。实际的被测电信号会受到多种干扰，因此在实际应用时，这种技术的 测量精度低，稳定性差。
[0004] 现有的另一种电信号频率检测技术考虑了干扰因素，引入用于滤除谐波干扰的滤 波器。在进行频率检测时，先将被测电信号的采样值输入滤波器，利用滤波器对采样数据进 行滤波，从而滤除电信号中的干扰信号，以对电信号的频率进行精确测量。这种检测技术具 有较高的精度和较强的抗干扰性，但是滤波器通常需要较宽的数据窗口。因此，还需要一种 能够同时满足实际应用对实时性的要求和对精确度、稳定性的要求的新型频率检测技术。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明实施例提出了一种电信号频率检测方法及装置，能够在干扰不 强时，实现被测信号频率的快速检测，在干扰较强时，自动切换到滤波检测方式，从而具有 较强的抗干扰性。
[0006] 本实施例提供的电信号频率检测方法，包括：
[0007] 检测被测电信号的过零点；
[0008] 判断检测出的过零点的间隔是否大于设定阈值，
[0009] 若大于，则根据检测出的过零点的间隔确定被测电信号的频率；
[0010] 否则，对被测电信号滤波并确定所述滤波后的信号的频率。
[0011] 本发明实施例提供的电信号频率检测方法，在没有干扰或干扰较小时，采用过零 点检测方式。利用过零点确定被测电信号的频率，检测速度快，且能满足实际应用对频率检 测的实时性要求。在干扰较强时，通过对检测出的过零点的间隔是否大于设定阈值进行判 断，自动切换为滤波检测方式，滤除被测电信号中的干扰后再确定被测信号的频率。这种方 法对直流分量和谐波干扰具有很强的抵抗性。
[0012] 在所述检测被测电信号的过零点之前，可对所述被测电信号进行采样，然后检测 采样后的信号的过零点并记录检测出的过零点的采样位置。在检测采样后的信号的过零点 时，可在采样后的信号中查找采样值反向的两个相邻采样点，根据所述采样值反向的两个 相邻采样点的采样值以及其采样位置，采用插值法确定过零点的位置，从而准确有效地确 定过零点的位置。
[0013] 所述判断检测出的过零点的间隔是否大于设定阈值可具体为判断检测出的过零 点的采样位置之差是否大于所述设定阈值，若大于所述设定阈值，则可根据采样频率和检 测出的过零点的采样位置之差确定所述被测电信号的频率；否则，可对采样后的信号进行 带通滤波；对带通滤波后的信号分别进行全通滤波和低通滤波；根据所述全通滤波后的信 号和所述低通滤波后的信号确定被测电信号的频率。从而，通过简单有效的判断，即可在 被测电信号受到较严重的干扰时，自动切换到滤波检测方式，提高频率检测的精确度、稳定 性，实现较强的抗干扰能力。
[0014] 优选地，可从检测出的过零点中确定最新的两个全波过零点；判断所述两个全波 过零点的采样位置之差是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则可利用这两个全波过零点 的采样位置之差确定被测电信号的频率。利用全波过零点判断是否采用过零检测方式确定 被测信号频率，并在条件满足时根据全波过零点确定被测电信号频率，可提高过零检测方 式对于直流分量和谐波干扰的抗干扰性。
[0015] 优选地，所述采样位置为采样点序号，所述设定阈值的取值范围可为
[i+Ι,Μ + Ι]，其中N为所述被测电信号一个周波的采样点数目，从而既能有效检测出谐 2 4 波干扰，又可以避免因将频率变大引起的过零点间隔变小误认为是谐波干扰引起的，而误 切换到检测速度相对较慢的滤波检测方式。优选地，所述设定阈值可为j+1，从而可在有 效检测出谐波干扰的同时，尽量避免将被测电信号频率变大的情况误判是谐波干扰。
[0016] 可在新获取的采样后的信号的采样点数目大于或等于半个周波的采样点数目时， 检测采样后的信号的过零点，这样可尽量保证每次频率确定过程都能检测到新的过零点。
[0017] 本发明实施例提供的电信号频率检测装置，包括：
[0018] 过零检测单元，用于检测被测电信号的过零点；
[0019] 滤波检测单元，用于对被测电信号滤波并确定所述滤波后的信号的频率；
[0020] 控制单元，用于判断检测出的过零点的间隔是否大于设定阈值；若大于，则根据检 测出的过零点的间隔确定被测电信号的频率；否则，触发所述滤波检测单元工作。
[0021] 本实施例的电信号频率检测装置，在没有干扰或干扰较小时，采用过零点检测方 式。利用过零点确定被测电信号的频率，检测速度快，且能满足实际应用对频率检测的实时 性要求。在干扰较强时，通过对检测出的过零点的间隔是否大于设定阈值进行判断，自动切 换为滤波检测方式，由滤波检测单元滤除被测电信号中的干扰后再确定被测信号的频率。 这种装置对直流分量和谐波干扰具有很强的抵抗性
[0022] 所述电信号频率检测装置还可包括：采样单元，用于对被测电信号进行采样。所述 过零检测单元可包括：查找模块，用于在采样后的信号中查找采样值反向的两个相邻采样 点；以及插值模块，用于根据所述采样值反向的两个相邻采样点的采样值以及其采样位置， 采用插值法确定过零点的位置。这样可以准确有效地确定过零点的位置。
[0023] 所述控制单元可判断检测出的过零点的间隔是否大于设定阈值。若所述检测出的 过零点的间隔大于所述设定阈值，则可根据采样频率和检测出的过零点的采样位置之差确 定被测电信号的频率。所述控制单元可包括：存储器，用于存储所述设定阈值以及所述过零 检测单元检测的过零点的采样位置；判断模块，用于判断检测出的过零点的采样位置之差 是否大于所述设定阈值；第一频率确定模块，用于在检测出的过零点的采样位置差大于所 述设定阈值时，根据采样频率和所述检测出的过零点的采样位置之差确定被测电信号的频 率；滤波检测触发模块，用于在检测出的过零点的采样位置之差小于或等于所述设定阈值 时，向所述滤波检测单元发送触发信号。从而，通过简单有效的判断，即可在被测电信号受 到较严重的干扰时，自动切换到滤波检测方式，提高频率检测的精确度、稳定性，实现较强 的抗干扰能力。
[0024] 优选地，所述判断模块可从所述存储器中查找最新的两个全波过零点，并判断所 述两个全波过零点的位置之差是否大于设定阈值。所述第一频率确定模块可在检测出的过 零点的采样位置之差大于所述设定阈值时，根据采样频率和所述检测出的全波过零点的采 样位置之差确定被测电信号的频率。利用全波过零点判断是否采用过零检测方式确定被测 信号频率，并在条件满足时根据全波过零点确定被测电信号频率，可提高过零检测方式对 于直流分量和谐波干扰的抗干扰性。 M
[0025] 优选地，所述采样位置为采样点序号，设定阈值的取值范围可为+ 其 λ 4 中N为所述被测电信号一个周波的采样点数目，从而既能有效检测出谐波干扰，又可以避 免因将频率变大引起的过零点间隔变小误认为是谐波干扰引起的，而误切换到检测速度相 对较慢的滤波检测方式。优选地，所述设定阈值可为# + 从而可在有效检测出谐波干扰 2 的同时，尽量避免将被测电信号频率变大的情况误判是谐波干扰。
[0026] 所述滤波检测单元可包括：带通滤波器，用于对采样后的信号进行带通滤波；全 通滤波器，用于对所述带通滤波器输出的信号进行全通滤波；低通滤波器，用于对所述带通 滤波器输出的信号进行低通滤波；第二频率确定模块，用于根据所述全通滤波器输出的信 号以及所述低通滤波器输出的信号确定所述被测电信号的频率。从而，在被测电信号受到 严重干扰时，可以有效滤除直流分量和谐波干扰，精确检测出被测电信号的频率。
[0027] 所述电信号频率检测装置还可包括频率确定触发单元，用于当新获取的采样后的 信号的采样点数目大于或等于半个周波的采样点数目时，产生并向所述过零检测单元发送 触发信号，启动频率确定过程。这样，可尽量保证每次频率确定过程都能检测到新的过零 点。
[0028] 本发明实施例提供的一种设备保护方法，包括：
[0029] 使用本发明实施例提供的电信号频率检测方法对被测电信号进行频率检测；
[0030] 根据检测出的频率判断被测电信号是否异常，若异常则启动保护操作。
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