[實用新型]一種工頻正弦交流電信號的過零時刻檢測設備

有效

• 申請號: 201720523504.0
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN207181511U
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 雷鳴;郭玥;王尚鵬;鄢烈奇;夏天;明東岳;李君;李俊;劉恒;石洪
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖北省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R19/175
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本實用新型涉及電信號測量領域中的時間檢測技術，尤其涉及一種工頻正弦交流電信號的過零時刻檢測設備；具體地說，本實用新型涉及正弦交流電信號幅度經過零點的時刻檢測，主要用于正弦交流信號中相位與時間量值的轉換。

背景技術

近年來，隨著電網數字化改造工作的推進，電子式互感器、模擬量輸入合并單元等設備在電網中大量應用，用于將模擬信號轉化為數字信號。上述設備的測試可使用電子式互感器校驗儀與合并單元測試儀，電子式互感器校驗儀和合并單元測試儀需要用電子式互感器校驗儀整檢裝置來校準，而電子式互感器校驗儀整檢裝置的相位特性可以溯源到時間標準，而溯源到時間標準的過程中，需要利用工頻正弦交流電信號過零時刻檢測裝置來輔助實現。

當前，工頻正弦交流電信號過零時刻的檢測大都用于電力系統中的并網檢測，所需相位準確度的誤差限通常在3°左右，換算成時間約為167ms，因此，使用簡單的比較電路等方式即可滿足要求。然而電力系統的相位測量及計量的要求是10′，需要用誤差限為2′的標準器來校準，則要求工頻正弦交流電信號過零時刻的檢測誤差不大于1′，約0.926μs。因此，現有簡單的比較電路等方式無法滿足準確度的要求。

發明內容

本實用新型的目的就在于解決工頻正弦交流電信號過零時刻的高準確度檢測問題，提供一種工頻正弦交流電信號的過零時刻檢測設備。

本設備可作為輔助標準器，檢測電子式互感器校驗儀整檢裝置輸出的工頻正弦交流電信號的過零時刻，并轉換成脈沖輸出；通過此方式，可將其相位誤差準確度溯源到時間標準。

本實用新型采用的技術方案如下：

一、工頻正弦交流電信號過零時刻檢測設備（簡稱設備）

本系統包括被測對象——工頻正弦交流信號源；

設置有檢測裝置；

檢測裝置包括AD采樣電路、主處理器、脈沖發生電路和脈沖驅動電路；

主處理器包括邏輯與計算電路和控制器；

其連接關系是：

工頻正弦交流信號源、AD采樣電路、邏輯與計算電路和脈沖驅動電路依次連接，實現被測工頻交流信號的AD采樣、過零時刻分析計算及輸出；

脈沖發生電路和控制器分別與邏輯與計算電路連接，為系統提供的流程控制，以及生成采樣及計算所需的中頻脈沖和高頻脈沖。

二、工頻正弦交流電信號過零時刻檢測方法（簡稱方法）

具體地說，本方法包括以下步驟：

①初始化

將被測工頻正弦交流模擬信號接入AD采樣電路，在邏輯與計算電路的控制下開始連續采樣，并實時判斷每一個采樣值，當檢測到采樣值發生由負到正（或由正到負）的過零跳變時，輸出第一個過零時刻；

②頻率參數估計

存儲一定長度的采樣值并對其進行峰值檢測及計數，通過計算緩存中峰值的數量，來估算信號的相對頻率參數；

③相位參數估計

建立模型并代入相對頻率參數，用梯度估計的方法，通過迭代，估算信號的相位參數；

④過零時刻推算及輸出

根據相對頻率參數及相位參數，推算過零時刻對應的采樣脈沖計數，并輸出脈沖信號。

本實用新型具有下列優點和積極效果：

①通過相對頻率概念，可有效避免信號頻率及采樣頻率的微小偏差對估計結果造成的影響；

②利用被測信號頻率及采樣頻率的短時穩定性，通過對大量歷史數據的峰值檢測，可在有效提高頻率估計準確率的同時，減少計算開銷；

③通過模型參數初始值的合理選取可有效減少迭代次數，降低運算開銷，從而將過零時刻檢測的誤差控制在1μs以內，對應工頻頻率下1′左右。

附圖說明

圖1是本設備的結構方框圖。

圖中：

100—工頻正弦交流信號源；

210—檢測裝置，

210—AD采樣電路；

220—主處理器，

221—邏輯與計算電路，

222—控制器；

230—脈沖發生電路；

240—脈沖驅動電路。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明：

1、總體

如圖1，本系統包括被測對象——工頻正弦交流信號源100；

設置有檢測裝置200；

檢測裝置200包括AD采樣電路210、主處理器220、脈沖發生電路230和脈沖驅動電路240；

主處理器220包括邏輯與計算電路221和控制器222；

其連接關系是：