[发明专利]一种获得交流信号真有效值方法

权利要求书

1.一种获得交流信号真有效值的方法，其特征是步骤如下：

(1).首先通过对信号                                                以间隔进行等间隔采样，获得信号序列{}；

(2).对信号序列平方获得新的序列{}；

(3).根据信号中最低频频率和结果精度要求，按下面的原则确定滤波器的阻带截止频率、滤波器单位取样响应长度和阻带衰减：

               --阻带截止频率，--信号基波频率

              --信号基波周期   ---采样间隔

       --结果值对应于满量程的相对误差

(4).根据步骤3要求构建低通滤波器对{}进行滤波；

(5).对步骤4的结果取平方根即得到信号的真有效值。

2.根据权利要求1所述的交流信号真有效值计算方法，其特征是：通过对信号的平方序列{}的低通滤波后，再对结果开方获得信号的真有效值。

3.根据权利要求1所述的交流信号真有效值计算方法，其特征是：根据信号中最低频频率和结果精度要求，按下面的原则确定滤波器的阻带截止频率、滤波器单位取样响应长度和阻带衰减：

               --阻带截止频率，--信号基波频率

              --信号基波周期   ---采样间隔 

       --结果值对应于满量程的相对误差。

4.根据权利要求1所述的交流信号真有效值计算方法，其特征是：低通滤波器构建时由信号中最低频率确定滤波器阻带截止频率和冲激响应长度，根据结果精度要求确定滤波器的阻带衰减；

1）的傅立叶展开为

             （3）

上式中，为信号基波角频率，分别为直流分量和各次谐波分量的最大值，是各次谐波分量的初相角；对式（3）两边取平方，有

 

      

     （4）

令                                                 （5）

   

       （6）

则有

                                                        （7）

称为信号的瞬时能量，它由两部分组成，其中为信号瞬时能量中的直流分量，而则代表的信号瞬时能量中的交流部分；

根据信号真有效值的定义, 信号的有效值表示如下：

                     （8）

而根据式7和式8有： 

              （9）

在保证同步采样条件下，式9中周期数值积分为；中最低频率为即信号的基波频率，若利用一个阻带截止频率为的理想低通滤波器对式7进行滤波，滤除分量后将得到同样结果，再对滤波器的结果取平方根即得信号的真有效值；

 2)对序列{}进行点到点相乘得到序列{}，且保证；

3)根据采样率()和信号最低的频率分量确定低通滤波器的阻带截止带宽，根据信号最大幅值和计算精度确定低通滤波器的阻带衰减，并据此设计滤波器，得到单位取样响应；

4)对序列{}进行数字滤波

                     （11）

5)对式（11）的结果取平方根即得到信号在时刻的有效值

              滤波器的单位取样响应的长度应满足下式：

                  ---采样间隔                            （12）

即取决于信号中最低频率分量的周期，而为保证滤波效果，滤波的冲击响应长度一般要取到信号周期的4倍以上；为了滤除信号中最低频率分量，应保证滤波器的阻带截止频率；

按式（7），设滤波器对交流分量产生的衰减之后得到信号，瞬时能量表示为：

                                    （13）

与之对应的真有效值表示为：

                           （14）

当采用替代时的误差主要取决于，而和的阶次相同,若要把计算精度提高一个数量级，将低通滤波器的阻带衰减提高一个数量级。

5.权利要求1-4所述的真有效值获得的方法在电力系统中对全数字采样的含谐波交流信号真有效值进行准确测量或测量装置的应用。