专利名称：电力信号过零点检测方法
技术领域：
本发明属于电力系统电力信号分析技术领域，具体涉及一种基于电力系统采样信号的零点判断的方法，在电力信号分析中起重要作用，应用于电力信号频率分析等。
背景技术：
电力信号数据采集卡将连续的信号转换为离散的数据，从理论上说，一个稳定的且没有受到干扰的周期信号若每个周期采集到10个点以上就可以分析信号和完全恢复被测信号。但是实际上由于电力系统的复杂性信号不是理想的。数据采样10个点不足以分析信号或更深层次的分析。所以数据采样点往往都是不止10个点(目前采样点数128、256)。正是由于电力信号的不稳定性和采样点数增加，在零点附近可能会出现由于高次谐波影响的多个过零点，那么在过零点判断不正确的情况下对后续的电力分析也是存在错误，尤其是计算频率的时候会存在较大的误差。相对于硬件通过接受零点脉冲的来判断零点有以下几点不足:1、硬件实现成本要高、电路存在干扰问题。2、硬件仍然不能解决伪零点问题还是接受到伪零点的零点脉冲，这就要后续的软件或硬件来处理。3、不能精确计算零点的采样点数(或相对时间)，对电力分析存在误差。
发明内容
为了解决现有技术中由于受高次谐波影响，电力信号存在多个过零点，在电力信号的采集、处理分析中对真实过零点判断不准确容易造成电力信号计算分析存在较大误差的技术问题。本申请公开了一种电力信号过零点检测方法，本发明能够根据多次判断选择出较真实的过零点摒除高次谐波干扰电力信号在零点附近产生的伪零点。本发明还能正确的计算出两点之间的采样点数或时间差。本发明具体采用以下技术方案。一种电力信号过零点检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:(I)以固定的采样频率采集电力信号数据，得到电力信号在各采样点的数据值
Sample [I]、Sample [2]......Sample [N],,其中N为每周期的采样点数，Sample [i]为所采集
的电力信号数据在i采样点的数据值；(2)在所有的电力信号数据采样点数据值中，满足以下条件，则判断该采样点数据为电力信号可能的过零点:若Sample[i]满足 Sample[i]〈O,且 Sample[i+1]>0 及 Sample[i+Ml]>0 或Sample [i] >0,且 Sample [i+1]〈0 及 Sample [i+Ml]〈0,贝[I判断 Sample [i]为一个可能的过零点，其中，1=0,1,2……N-Ml，Ml为预设的第一阈值M1=N/10 ;判断出所有可能的过零点，并将所有零点的位置i存入数组ZeroPosition中，ZeroPosition[i]为所述数组中的元素，即所有可能的过零点的位置，其中， =0，1，2...Κ1，Κ1为所有可能的过零点个数；(3)在步骤(2)所得到的电力信号可能的过零点ZeroPosition中，根据以下判别方法去除跳跃点、即伪零点， 消除高次谐波对电力信号过零点的干扰，将数组ZeroPosition 传递给数组 Buff若满足Buff [i+n]-Buff [i]〈M2，其中 1=0,1,2......Kl_n，M2 为预设的第二阈值，η
为设定的间隔数，第一阈值M2不大于Ν/20，设定的间隔数η取值为3 —10之间的整数，若满足则判断BufT [i+η-Ι]为过零点，去除该过零点之前所有过零点，按照这种判断方式依次得出所有的过零点，并重新写入数组ZeroPosition,此时,该数组中的元素分别为i=0,1，2...Κ2，Κ2为本步骤所判断出来的过零点个数，Κ2〈=Κ1 ；(4)在步骤(3)所得到的过零点ZeroPosition中,可能存在电压、电流中断等原因产生的过零点，根据下式去除这些电压、电流中断零点:将数组ZeroPosition传递给数组Buff若满足下式:Buff [i+1]-Buff [i]>Nl 并且 Buff [i+1]-Buff [i]〈N2，其中，i=0,l,2……K2-1，NI为第三阈值，N2为第四阈值，N1+N2 ^ N，且(N2-N1)〈N/3,则判断Buff [i+Ι]为电压、电流中断零点，去除该ZeroPosition [i+Ι]过零点。本发明公开的电力信号过零点检测方法对于精确计算频率是很重要的，在电力信号分析中能获取多个正确的周期信号也是很好的一种方法，而不是简单的根据采样频率计算得到。
`图1为本申请电力信号过零点检测方法流程示意图；图2为本申请方法中判断所有满足条件的过零点的流程；图3为本申请方法中判断去除伪零点的流程；图4为本申请方法中判断去除电压、电流事件产生的零点的流程。
具体实施例方式下面结合说明书附图，对本申请的技术方案做进一步详细说明。如附图1所示为本申请公开的电力信号过零点检测方法，具体步骤如下:(I)以固定的采样频率采集电力信号数据，得到电力信号在各采样点的数据值
Sample [I]、Sample [2]......Sample [N],其中N为每周期的采样点数,通常的采样点数为
128,256或512等，N值与后来的阀值取值有很大关系。(2)在所有的电力信号数据采样点数据值中，满足以下条件，则判断该采样点数据为电力信号可能的过零点，该过程如附图2所示:提取采集数据Sample□，若采集频率25.6KHZ(单周期采样512点，即N=512)。，i赋初值为0，判断i的取值范围i〈N-Ml，若Sample [i]满足条件:Sample [i]〈0，且Sample [i+1] >0 及 Sample [i+Ml] >0 或 Sample [i] >0,且 Sample [i+1]〈0 及 Sample [i+Ml]〈0(Ml阀值为Sample[i]所处区域的第一零点与最后零点间隔点数，这样可以保证真实过零点不被漏选，根据对电网质量的要求可以取值为M1=N/10)，则判断Sample[i]为一个可能的过零点，然后i=i+l继续循环判断直至不满足取值范围。将所有满足的条件的可能的过零点的位置写入ZeroPosition。(3)在步骤(2)所得到的电力信号可能的过零点ZeroPosition,根据以下判别方法去除跳跃点、即伪零点，消除高次谐波对电力信号过零点的干扰:将步骤(2)满足条件的可能的过零点写入数组Buff，i赋初值为O，判断i的取值范围i〈Kl-n。判断Buff [i+n]-Buff [i]〈M2 (n=4，每η过零点作为一组进行判断，M2阀值为Buff [i]所处区域的第一零点与最后零点间隔点数的1/2，根据对电网质量的要求可以取值M2=N/20、Kl为Buff的零点个数)。若条件满足则Buff [i+η-Ι]为过零点写入ZeroPosition，去除其他点。然后将i=i+n+l代入上式继续判断，通过这一步很好的去除掉伪零点，并且筛选的零点也比较接近真实。若条件不满足n=n_l ;代入上式继续判断。直至i不满足取值范围，如图3所示方法筛选出去满足条件零点。(4)在步骤(3)所得到的过零点中，可能存在电压、电流中断等原因产生的过零点，根据下式去除这些电压、 电流中断零点，其流程如附图4所示:将步骤(3)满足条件的零点写入数组Buff，i赋初值i=0，判断判断i的取值范围i〈K2-l。若满足条件:Buff [i+1]-Buff [i]>Nl 并且 Buff [i+1]-Buff [i] <N2 (真实过零点两点之间相隔约为N，但是此时的过零点中可能包含电压电流在波峰或波谷突然中断产生的过零点。阀值N1、N2关系:N1+N2 ^ N,且(N2-N1 )〈N/3、K2为Buff的零点个数)，则Buff [i]为过零点，然后i=i+l继续循环判断直至不满足取值范围。重新写入ZeroPosition。这时ZeroPosition中存放的是较为真实的过零点位置。本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种电力信号过零点检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)以固定的采样频率采集电力信号数据，得到电力信号在各采样点的数据值Sample [I]、Sample [2]…Sample [i]…Sample [N],其中 N 为每周期的米样点数，Sample [i]为所采集的电力信号数据在i采样点的数据值； (2)在所有的电力信号数据采样点数据值中，满足以下条件，则判断该采样点数据为电力信号可能的过零点: 若 Sample[i]满足 Sample[i]〈O,且 Sample[i+1]>0 及 Sample[i+Ml]>0 或Sample [i] >0,且 Sample [i+1]〈0 及 Sample [i+Ml]〈0,贝[I判断 Sample [i]为一个可能的过零点，其中，1=0,1,2……N-Ml，Ml为预设的第一阈值，M1=N/10 ;判断出所有可能的过零点，并将所有零点的位置i存入数组ZeroPosition中，ZeroPosition [i]为所述数组中的元素,即所有可能的过零点的位置，其中， =0，1，2...Κ1，Kl为所有可能的过零点个数； (3)将步骤(2)所得到的电力信号可能的过零点ZeroPosition赋给数组Buff,根据以下判别方法去除跳跃点、即伪零点，消除高次谐波对电力信号过零点的干扰: 若满足Buff [i+n]-Buff [i]〈M2，其中i=0，l，2……Kl_n，M2为预设的第二阈值，η为设定的间隔数，第一阈值M2不大于Ν/20，设定的间隔数η取值为3 —10之间的整数， 则判断BufT [i+η-Ι]为过零点，去除该过零点之前所有可能的过零点，按照这种判断方式依次得出所有的过零点，并重新写入数组ZeroPosition，此时，该数组中的元素分别为 =0，1，2...Κ2，Κ2为本步骤所判断出来的过零点个数，Κ2〈=Κ1。
(4)在步骤(3)所得到的过零点中，可能存在电压、电流中断等原因产生的过零点，根据下式去除这些电压、电流中断零点，将数组ZeroPosition赋给数组Buff。
若满足下式:Buff [i+1]-Buff [i]>Nl 并且 Buff [i+1]-Buff [i]〈N2， 其中i=0,1,2……K2-1，NI为第三阈值，N2为第四阈值，N1+N2=N，且(N2-N1)〈N/3， 则判断Buff [i+Ι]为电压、电流中断零点，去除该Buff [i+1]过零点。
全文摘要
本发明属于电力系统电力信号分析技术领域，具体涉及一种基于电力系统采样信号的零点判断的方法，主要特点有能纠正高频谐波干扰对判断零点的误差、优质选择较真实的过零点摒除跳跃点、抑制电压电流事件产生的误差。通过一系列科学、精确的方法逐级筛选出电力正弦信号的过零点。
文档编号G01R19/175GK103197129SQ20131012246
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月10日 优先权日2013年4月10日
发明者胡显三, 王徽, 刘治恩 申请人:安徽节源节能科技有限公司