[發明專利]電信號頻率檢測方法、裝置及設備保護方法和保護設備

有效

• 申請號: 201410160862.0
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN105092966B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 孫長元;楊敏;秦雷鳴;李錦輝;周香云;戴體虎
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02;G01R23/15;G01R1/36
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 李慧

技術領域

本發明涉及電信號頻率檢測技術，特別涉及電信號頻率檢測方法及裝置，以及設備保護方法和保護設備。

背景技術

頻率是電信號的一個重要參數，保護裝置、智能儀表等設備都需要對電信號的頻率進行測量。

現有的一種電信號頻率檢測技術通過對被測電信號進行過零檢測實現電信號頻率測量。例如，通過檢測過零點之間的間隔計算信號的頻率。然而，這種技術并未考慮干擾因素，抗干擾能力差。實際的被測電信號會受到多種干擾，因此在實際應用時，這種技術的測量精度低，穩定性差。

現有的另一種電信號頻率檢測技術考慮了干擾因素，引入用于濾除諧波干擾的濾波器。在進行頻率檢測時，先將被測電信號的采樣值輸入濾波器，利用濾波器對采樣數據進行濾波，從而濾除電信號中的干擾信號，以對電信號的頻率進行精確測量。這種檢測技術具有較高的精度和較強的抗干擾性，但是濾波器通常需要較寬的數據窗口。因此，還需要一種能夠同時滿足實際應用對實時性的要求和對精確度、穩定性的要求的新型頻率檢測技術。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提出了一種電信號頻率檢測方法及裝置，能夠在干擾不強時，實現被測信號頻率的快速檢測，在干擾較強時，自動切換到濾波檢測方式，從而具有較強的抗干擾性。

本實施例提供的電信號頻率檢測方法，包括：

檢測被測電信號的過零點；

判斷檢測出的過零點的間隔是否大于設定閾值，

若大于，則根據檢測出的過零點的間隔確定被測電信號的頻率；

否則，對被測電信號濾波并確定所述濾波后的信號的頻率。

本發明實施例提供的電信號頻率檢測方法，在沒有干擾或干擾較小時，采用過零點檢測方式。利用過零點確定被測電信號的頻率，檢測速度快，且能滿足實際應用對頻率檢測的實時性要求。在干擾較強時，通過對檢測出的過零點的間隔是否大于設定閾值進行判斷，自動切換為濾波檢測方式，濾除被測電信號中的干擾后再確定被測信號的頻率。這種方法對直流分量和諧波干擾具有很強的抵抗性。

在所述檢測被測電信號的過零點之前，可對所述被測電信號進行采樣，然后檢測采樣后的信號的過零點并記錄檢測出的過零點的采樣位置。在檢測采樣后的信號的過零點時，可在采樣后的信號中查找采樣值反向的兩個相鄰采樣點，根據所述采樣值反向的兩個相鄰采樣點的采樣值以及其采樣位置，采用插值法確定過零點的位置，從而準確有效地確定過零點的位置。

所述判斷檢測出的過零點的間隔是否大于設定閾值可具體為判斷檢測出的過零點的采樣位置之差是否大于所述設定閾值，若大于所述設定閾值，則可根據采樣頻率和檢測出的過零點的采樣位置之差確定所述被測電信號的頻率；否則，可對采樣后的信號進行帶通濾波；對帶通濾波后的信號分別進行全通濾波和低通濾波；根據所述全通濾波后的信號和所述低通濾波后的信號確定被測電信號的頻率。從而，通過簡單有效的判斷，即可在被測電信號受到較嚴重的干擾時，自動切換到濾波檢測方式，提高頻率檢測的精確度、穩定性，實現較強的抗干擾能力。

優選地，可從檢測出的過零點中確定最新的兩個全波過零點；判斷所述兩個全波過零點的采樣位置之差是否大于設定閾值，若大于設定閾值，則可利用這兩個全波過零點的采樣位置之差確定被測電信號的頻率。利用全波過零點判斷是否采用過零檢測方式確定被測信號頻率，并在條件滿足時根據全波過零點確定被測電信號頻率，可提高過零檢測方式對于直流分量和諧波干擾的抗干擾性。

優選地，所述采樣位置為采樣點序號，所述設定閾值的取值范圍可為其中N為所述被測電信號一個周波的采樣點數目，從而既能有效檢測出諧波干擾，又可以避免因將頻率變大引起的過零點間隔變小誤認為是諧波干擾引起的，而誤切換到檢測速度相對較慢的濾波檢測方式。優選地，所述設定閾值可為從而可在有效檢測出諧波干擾的同時，盡量避免將被測電信號頻率變大的情況誤判是諧波干擾。

可在新獲取的采樣后的信號的采樣點數目大于或等于半個周波的采樣點數目時，檢測采樣后的信號的過零點，這樣可盡量保證每次頻率確定過程都能檢測到新的過零點。

本發明實施例提供的電信號頻率檢測裝置，包括：

過零檢測單元，用于檢測被測電信號的過零點；

濾波檢測單元，用于對被測電信號濾波并確定所述濾波后的信號的頻率；

控制單元，用于判斷檢測出的過零點的間隔是否大于設定閾值；若大于，則根據檢測出的過零點的間隔確定被測電信號的頻率；否則，觸發所述濾波檢測單元工作。