[发明专利]一种基于数字滤波的有效值测量方法及系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种基于数字滤波的有效值测量方法及系统，属于电工参数测量技术领域。

背景技术：

有效值是一种基本的交流电参数，该参数在电工测量、电力监控等场合广泛应用。快速并准确实现对有效值的测量一直是电工测量领域密切关注的重要研究课题。

依据电工理论，周期为T的交流电信号r(t)的有效值R为

R=1T∫t=0Tr2(t)dt]]>

目前广泛采用的数字化的有效值测量方法的原理如图1所示。该方法是将输入的电压、电流等交流电信号r(t)，经过模数转换，得到采样后的数字电信号r(n)，通过平方器实现r(n)和r(n)的乘积，并获得r²(n)，再经过直流滤波获得直流成分R²(n)，最后经过开方器获得有效值测量结果R(n)。依据该方法，基于离散采样后的数字电信号r(n)的有效值计算公式为

R=1MΣn=0M-1r2(n)]]>

式中M为数个整周期内的采样点数。这种已有方法测量纯正弦或含较少谐波的交流电信号的有效值时，中间信号r²(n)的纹波大，所以对直流滤波的性能要求高，滤波达到稳定的时间长，难以应用到电力电子控制、继电保护等对有效值数据实时性和准确度要求高的领域。

2006年《电力系统自动化》杂志第18期的一篇题目为《基于2对Hilbert移相滤波器的无功功率测量方法》的文章介绍了一种无功功率测量方法，其原理框图如图2所示。在该无功功率测量方法中，采样电压信号u(n)经过数字移相滤波器F1和F2后得到一对移相电压信号u_y(n)和u_x(n)；采样电流信号i(n)经过数字移相滤波器(F3)和(F4)后得到一对移相电流信号i_y(n)和i_x(n)。其中，所述的数字移相滤波器(F1)的传递函数H_F1(e^jω)和数字移相滤波器(F3)的传递函数H_F3(e^jω)相等，数字移相滤波器(F2)的传递函数H_F2(e^jω)和数字移相滤波器(F4)的传递函数H_F4(e^jω)相等，而且，在包含需要测量的信号频带范围(f₁，f₂)内，所述各传递函数满足如下关系：