11，信号初 相位变化范围在0~土 Ji/2、单位rad，信号的采样频率为10kHz，信号的离散数据量化 位数24bit，频率初测相对误差〈| ±0. 25% |，得到信号基波幅值检测的相对误差绝对值 |AMP_(f)|随信号基波频率f变化特性的实验结果图，图4所示。图4给出的实验信号的 幅值检测准确度在1(T 7量级。
[0243] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0244] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种电力信号的幅值检测方法，其特征在于，包括以下步骤： 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 预设序列长度的信号序列； 对所述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； 对所述信号序列进行截短处理，获得截短信号序列，所述截短信号序列的序列长度相 对所述信号序列的序列长度的截短值为所述信号序列的1周期序列长度的0. 25倍； 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信号序列相乘，生 成第一实频向量序列和第一虚频向量序列； 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截短信号序列相 乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列； 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； 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； 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； 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； 根据预设的相位和幅值转换规则，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和序列幅值； 根据预设的相位转换规则，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； 根据预设的频差转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述电力信号频率 与所述参考频率的频差； 根据预设的幅值转换规则，将所述序列幅值、所述电力信号频率与所述参考频率的频 差转换为所述电力信号的基波幅值。2. 根据权利要求1所述的电力信号的幅值检测方法，其特征在于，根据预设信号周期 数和预设采样频率计算预设序列长度的步骤包括以下步骤： 通过以下所述公式将所述预设信号周期数和所述预设采样频率转换为所述预设序列 长度： N = (int)C2lIT2 ^fn; 其中，N为所述预设序列长度，单位无量纲，（int)表示取整，C2n为所述预设信号周期 数，单位无量纲，T2n为信号周期，单位s，f n为所述预设采样频率，单位Hz。3. 根据权利要求1所述的电力信号的幅值检测方法，其特征在于，其特征在于，所述数 字滤波由六级算术平均值数字滤波器所构成。4. 根据权利要求1所述的电力信号的幅值检测方法，其特征在于，根据预设的相位和 幅值转换规则，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和 序列幅值的步骤包括以下步骤： 获取所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值的比值； 获取所述比值的反正切函数值的相反数，生成所述第一相位； 获取所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值的平方和； 对获取的平方和开根，生成所述序列幅值。5. 根据权利要求1至4中任意一项所述的电力信号的幅值检测方法，其特征在于，根据 预设的频差转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换为所述电力信号频率与所述参 考频率的频差的步骤包括以下步骤： 获取对所述第一实频向量滤波序列进行积分运算的积分计算长度，生成第一积分长 度； 获取对所述第二实频向量滤波序列进行积分运算的积分计算长度，生成第二积分长 度； 获取所述第一相位与所述第二相位的差值，生成第一差值； 获取所述第一差值与所述预设采样频率的乘积的2倍，生成第一乘积； 获取所述第一积分长度与所述第二积分长度的差值，生成第二差值； 获取所述第一乘积与所述第二差值的比值，生成所述频差。6. -种电力信号的幅值检测系统，其特征在于，包括： 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信号序列； 初测模块，用于对所述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； 截短模块，用于对所述信号序列进行截短处理，获得截短信号序列，所述截短信号序列 的序列长度相对所述信号序列的序列长度的截短值为所述信号序列的1周期序列长度的 〇. 25 倍； 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 述信号序列相乘，生成第一实频向量序列和第一虚频向量序列； 第二混频模块，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 述截短信号序列相乘，生成第二实频向量序列和第二虚频向量序列； 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； 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； 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； 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； 相位幅值转换模块，用于根据预设的相位和幅值转换规则，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和序列幅值； 相位转换模块，用于根据预设的相位转换规则，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； 频差转换模块，用于根据预设的频差转换规则，将所述第一相位和所述第二相位转换 为所述电力信号频率与所述参考频率的频差； 幅值转换模块，用于根据预设的幅值转换规则，将所述序列幅值、所述电力信号频率与 所述参考频率的频差转换为所述电力信号的基波幅值。7. 根据权利要求6所述的电力信号的幅值检测系统，其特征在于，所述采样模块还用 于通过以下所述公式将所述预设信号周期数和所述预设采样频率转换为所述预设序列长 度： N = (int)C2lIT2 ^fn; 其中，N为所述预设序列长度，单位无量纲，（int)表示取整，C2n为所述预设信号周期 数，单位无量纲，T2n为信号周期，单位s，f n为所述预设采样频率，单位Hz。8. 根据权利要求6所述的电力信号的幅值检测系统，其特征在于，所述数字滤波由六 级算术平均值数字滤波器所构成。9. 根据权利要求6所述的电力信号的幅值检测系统，其特征在于，所述相位幅值转换 模块还用于： 获取所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值的比值； 获取所述比值的反正切函数值的相反数，生成所述第一相位； 获取所述第一虚频向量积分值与所述第一实频向量积分值的平方和； 对获取的平方和开根，生成所述序列幅值。10. 根据权利要求6至9中任意一项所述的电力信号的幅值检测系统，其特征在于，所 述频差转换模块还用于： 获取对所述第一实频向量滤波序列进行积分运算的积分计算长度，生成第一积分长 度； 获取对所述第二实频向量滤波序列进行积分运算的积分计算长度，生成第二积分长 度； 获取所述第一相位与所述第二相位的差值，生成第一差值； 获取所述第一差值与所述预设采样频率的乘积的2倍，生成第一乘积； 获取所述第一积分长度与所述第二积分长度的差值，生成第二差值； 获取所述第一乘积与所述第二差值的比值，生成所述频差。
【专利摘要】本发明涉及一种电力信号的幅值检测方法和系统，对采样所得的信号序列进行截短处理，获得截短信号序列；以所测参考频率的余弦函数和参考频率的正弦函数分别与信号序列和截短信号序列相乘，生成两组实频向量序列和虚频向量序列；通过对两组虚频向量序列和实频向量序列数字滤波，生成两组虚数向量滤波序列和实数向量滤波序列，进而积分生成两组虚数向量积分值和实数向量积分值；将两组实数向量积分值和虚数向量积分值转换为序列幅值和两个相位，将两个相位转换为频差；将所述序列幅值、所述频差转换为所述电力信号的基波幅值。实施本发明，得到准确度较高的基波幅值。
【IPC分类】G01R19/00, G01R23/02, G01R25/00
【公开号】CN104991104
【申请号】CN201510405824
【发明人】李军, 陈世和, 朱亚清, 潘凤萍, 王越超, 庞志强, 万文军, 罗嘉, 张曦
【申请人】广东电网有限责任公司电力科学研究院
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月9日