[發明專利]一種饋線終端交流采樣中頻率計算的方法

在審

• 申請號: 201811034441.8
• 申請日: 2018-09-02
• 公開（公告）號: CN110873822A
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 張亞南;周學治;陳景峰;鄭鑫;商玉璽;董永波
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種饋線終端交流采樣中的頻率計算方法，包括以下步驟，步驟一，交流采樣數據濾波處理提取基波信號；步驟二，通過交流采樣確定過零點所在相對準確位置；步驟三，在每個周波正過零處均進行步驟二計算，并累積過采樣的計數；步驟四，在單片機的AD中斷中進行交流采樣及信號處理、基波提取、頻率校正，當采集的數據量累積到一定數量時，程序前端會根據累積的緩存數據進行計算電網頻率的任務。本發明根據交流采樣數據過零線性差值逐次逼近的算法，實現高精度的電網頻率軟件計算。

技術領域

本發明涉及配電網自動化系統領域，涉及一種饋線終端交流采樣中的頻率計算方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，伴隨著配電網自動化技術的不斷革新，不論是從硬件設計還是從算法創新，多種多樣的配電終端設備都處在不斷地更新換代中。近幾年，隨著國家電網智能化水平的不斷提升，人們對配電設備的要求越來越高，除了硬件上的不斷完善，配電設備在數據采集及控制算法上的創新與優化也越來越受到人們的重視。在配電終端領域，饋線終端(Feeder Terminal Unit，FTU)作為一種集采集、監測和控制于一體的配電自動化設備，被廣泛地應用于配電網自動化系統的升級和改造中來。數據監測作為FTU的一項基本功能，電網頻率的計算精度是其非常重要的一項指標。

目前，針對饋電線路上三相交流電的數據采集，一般的做法是利用交流采樣技術將電網二次側的電壓和電流經高精度的PT或CT變換成小電流，再通過FTU中的采樣調理電路，然后通過MCU進行AD采樣數字化處理。頻率計算通常的做法是通過鎖頻電路來實現，但是使用鎖頻電路的方法需要硬件具備濾除諧波以及直流偏置的功能，這無疑增加了硬件成本，如果能通過采樣數據使用軟件算法計算電網頻率，既可以節省成本還可以通過算法提高精度。在配電網自動化應用中，FTU在進行數據采集時，第一步是采集經過PT或CT轉換而來的小電流信號，經采樣調理電路進入單片機進行AD采樣處理。常規硬件頻率計算方法受成本限制以及諧波干擾影響，并且，信號通過鎖頻電路之后進行濾波在實施上也非常困難，所以發展一種穩定且低成本的頻率計算方法很有必要。

發明內容

本發明針對上述問題，克服現有技術的不足，提出一種饋線終端交流采樣中的頻率計算方法，通過FTU單片機內置的基波提取算法，對采樣電壓信號進行濾波處理，通過線性插值逐次逼近的方法確定基波信號相對準確的過零點，使得配電網頻率參數計算具有更高的精度，抗干擾能力大大增強，同時減少硬件設備的投資，充分發揮計算機在算法方面的優點。本發明方法通過FTU單片機內置的基波提取算法，對單片機采集到的已量化的線路電壓瞬時值濾波得到線路電壓基波信號，通過在基波的正過零點進行線性插值處理，得到相對更準確的過零點，從而計算得到精度比較高的電網頻率。該方法在一組正負過零點之間進行線性插值逐次逼近法為基礎，得到相對準確的過零點，然后通過一秒的累計過采樣點累計，計算得到比較準確的電網頻率。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

一種饋線終端交流采樣中頻率計算的方法，包括以下步驟，

步驟一，線路的電壓交流采樣數據濾波處理提取基波信號；

步驟二，通過基波信號在正負兩個采樣點之間確定過零點，在過零點之間進行軟件過采樣處理，假設兩個連續的未受到噪聲污染的采樣點間的值呈線性變化，首先取過零點兩側離過零點最近的兩個未受到噪聲污染的采樣點的中間位置，看該位置對應的過采樣值與0的關系，如大于0，則過零點位于負值采樣點與中間位置間，否則過零點位于正值采樣點與中間位置間。確定過零點位于哪半個區間后，按照剛才的方法繼續對這半個區間二等分，判斷過零點在這半個區間的哪一半，如此類推，經過8次等分操作，最終確定過零點所在相對準確的位置；

步驟三，在每個周波正過零處均進行步驟二計算，確定本周波的相對準確的過零點和下一周波初始過采樣點，并累積一個計算周期內的過采樣的計數；