[發明專利]一種交流單相電壓的解算方法及裝置

有效

• 申請號: 201810098743.5
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108414816B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 李紅剛;王旭昊;田素立;劉德林;王海明;王艷領;代興華
• 申請（專利權）人: 許繼集團有限公司;許昌許繼風電科技有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

本發明涉及一種交流單相電壓的解算方法及裝置，在上一周期的解算頻率下，求解該解算頻率對應解算周期下的低頻量的平均值，得到當前周期的壓差；所述低頻量為采集的交流單相電壓和上一周期解算余弦量的乘積；根據當前周期的壓差，得到當前周期的角速度；將所述當前周期的角速度進行積分，得到當前周期的解算相位；求當前周期的解算相位的余弦值，得到當前周期的解算余弦量；根據所述當前周期的角速度，得到當前周期的解算頻率。本發明采用一種閉環控制的思想，對交流單相電壓進行解算，避免了現有技術解算過程中繁瑣的鎖相、傅里葉變換等過程，能夠準確獲取交流單相電壓的相位、頻率及正交波。

技術領域

本發明屬于繼電保護技術領域，具體涉及一種交流單相電壓的解算方法及裝置。

背景技術

隨著科技的發展，電力在生活及生產的作用中日益突顯。若能夠準確、快速求解單相交流電壓的頻率、相位、正交向量，將大大提升電網運行控制的性能。

目前常采用鎖相環技術來獲得電網電壓的幅值、頻率和相位。現有的鎖相環技術，主要有以下兩種：

一種是通過構造電網電壓信號的虛擬正交波形，通過旋轉坐標變換將交流信號轉換為直流信號進行控制。傅里葉變換則是根據函數由不同頻率的正弦函數的疊加的原理，求取基波函數的過程。該方法基于理想單相交流電壓模型，在輸入的信號存在諧波干擾和直流偏移時就無法獲得準確的頻率、相位及正交信號信息。

一種是對單相交流電壓信號直接進行鎖相的，例如基于卡爾曼濾波的鎖相環技術，傳輸延時鎖相環技術，增強型鎖相環技術，基于全通濾波器的鎖相環技術等。

例如，授權公告號為CN103558436B的專利公開了一種基于單相鎖相環算法的檢測電網電壓幅值、頻率和相角的方法，該方法基于鎖相環技術來對單相電壓進行求解，在鎖相環的輸入側加入延時移相環節，來消除直流偏移和奇次諧波。但是，該方法在計算需要數據多解算，時延較長，不能滿足現在智能設備快捷的判斷要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種交流單相電壓的解算方法及裝置，用以解決現有技術的方法解算復雜、速度慢的問題。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：

本發明的一種交流單相電壓的解算方法，包括如下方法方案：

方法方案一，包括如下步驟：

在上一周期的解算頻率下，求解該解算頻率對應解算周期下的低頻量的平均值，得到當前周期的壓差；所述低頻量為采集的交流單相電壓和上一周期解算余弦量的乘積；

根據當前周期的壓差，得到當前周期的角速度；

將所述當前周期的角速度進行積分，得到當前周期的解算相位；

求當前周期的解算相位的余弦值，得到當前周期的解算余弦量；

根據所述當前周期的角速度，得到當前周期的解算頻率。

方法方案二，在方法方案一的基礎上，解算頻率的初值為50Hz，解算余弦量的初值為1。

方法方案三，在方法方案一的基礎上，將當前周期的壓差經過PID控制器進行調節控制，得到所述當前周期的角速度。

方法方案四，在方法方案一的基礎上，還包括將得到的當前周期的解算相位映射到[0,2π)區間的步驟。

方法方案五，在方法方案四的基礎上，將得到當前周期的解算相位對2π取余。

方法方案六，在方法方案四的基礎上，還包括將映射到[0,2π)區間后的相位經過正弦生成器，得到當前周期的解算正弦量的步驟。

方法方案七，在方法方案一的基礎上，將所述當前周期的角速度除以2π，得到所述當前周期的解算頻率。