[发明专利]电网频率监测的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网频率的监测方法，尤其涉及一种在三相电压任缺一相或任缺两相，同时有谐波干扰的情况下，仍能正常完成电网频率监测的方法。

背景技术

电网频率是电力监控设备监测的重要参数之一，对于三相电压，监控设备通常选定其中一相作为频率监测信号，如果该相电压发生意外缺失，则电网频率监测立即停止，另外有些电力监控设备在高次谐波含量比较大的情况下会出现测频错误。

随着电力监控需求的不断提高，在缺相以及谐波干扰的情况下仍可以对电力参数进行完整监测的要求也日益突出。由于A、B、C三相发生缺相的情况是随机的，而谐波干扰是电力监控设备所要面对的常见干扰，因此，提供一种任缺一相或两相电压，同时在谐波干扰的情况下，仍能正常完成电网频率监测的方法是电力监控设备频率监测功能所要解决的重要技术问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种电网频率监测的方法，可满足电力监控设备在缺相以及谐波干扰情况下仍能对电网频率进行正常监测的需求。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下步骤实现的：

(a)A、B、C三相电压经互感器转换后的电压信号进行运算：U＝UA+UB-UC；

(b)对运算结果信号U进行低通滤波；

(c)对滤波后的信号进行频率测定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：使得监控设备具有在任意缺相以及谐波干扰情况下，仍能正常完成电网频率测量的功能。

附图说明

图1为本发明的实施例一的信号处理流程示意图；

图2为本发明的实施例二的信号处理流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明是通过以下步骤实现的：

(a)A、B、C三相电压经互感器转换后的电压信号进行运算：U＝UA+UB-UC；

(b)对运算结果信号U进行低通滤波；

(c)对滤波后的信号进行频率测定。

在所述步骤(a)中，对三相电压进行的信号运算，所述信号运算过程可以通过信号运算电路完成，也可以在A/D转换后对数字信号完成运算；

在所述步骤(b)中，所述低通滤波器作用于运算后的电压信号，如果信号运算采用模拟电路完成，低通滤波可以是模拟滤波器，如果信号运算在A/D转换后的数字信号进行，则滤波可以采用数字方法的FIR滤波器。

在所述步骤(c)中，如果采用模拟电路进行信号运算和滤波的方法，则测频是对放大，整形后的方波进行捕获测频；如果采用数字方法，则测频是通过数字信号过零识别，插值，计算周期的方法完成测频。

本发明的具体实施方式有两种：

(1)系统不具有电压监测功能时采用模拟方式，包括电压互感器、信号运算电路、放大整形及输入捕获电路；

(2)系统具有电压监测功能时采用数字方式，包括电压互感器，信号调理电路及A/D转换，数字信号运算，FIR低通滤波器，过零识别计算频率；

实施例一和例二所述电压互感器，用于将外部三相电压(220V或100V)转换为电力监控设备内部弱电流信号；

实施例一所述信号运算电路，首先用电阻将弱电流信号转换为电压信号，然后采用运算放大器组成的加减法电路对三相电压信号进行如下运算：U＝UA+UB-UC，则三相电压合成为一路电压信号；

实施例一所述放大整形及输入捕获电路，首先采用运算放大器组成的通用放大电路对信号U放大至少10倍，然后使用两个钳位作用的二极管对放大以后的波形截取得到近似方波，进一步通过施密特触发器对信号整形，最后输入到MCU/DSP具有捕获功能的I/O引脚；在MCU/DSP的控制下，捕获I/O可以捕获到两个相邻的上升沿(或下降沿)，并记录其时间间隔，即为信号周期，进一步得到频率。典型电路如图1所示。

在所述步骤(a)中，对三相电压模拟信号完成了如下运算U＝UA+UB-UC。由于UA、UB、UC为频率相同，相差120°的正弦(余弦)信号，根据三角函数合差化积公式容易证明运算后的信号U是与UA、UB、UC频率相同的电压信号。

在所述步骤(b)中，对运算后的电压信号进行低通滤波，以去除谐波干扰。进一步，对滤波后的信号进行放大通常10倍以上，并使用稳压管(或二极管)将波形中超出逻辑高电平和低于逻辑低电平的部分截掉，成为一个可捕获测量的近似方波信号。最后采用施密特触发器对近似方波信号进行整形，以减小误差。