[实用新型]一种工频正弦交流电信号的过零时刻检测设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及电信号测量领域中的时间检测技术，尤其涉及一种工频正弦交流电信号的过零时刻检测设备；具体地说，本实用新型涉及正弦交流电信号幅度经过零点的时刻检测，主要用于正弦交流信号中相位与时间量值的转换。

背景技术

近年来，随着电网数字化改造工作的推进，电子式互感器、模拟量输入合并单元等设备在电网中大量应用，用于将模拟信号转化为数字信号。上述设备的测试可使用电子式互感器校验仪与合并单元测试仪，电子式互感器校验仪和合并单元测试仪需要用电子式互感器校验仪整检装置来校准，而电子式互感器校验仪整检装置的相位特性可以溯源到时间标准，而溯源到时间标准的过程中，需要利用工频正弦交流电信号过零时刻检测装置来辅助实现。

当前，工频正弦交流电信号过零时刻的检测大都用于电力系统中的并网检测，所需相位准确度的误差限通常在3°左右，换算成时间约为167ms，因此，使用简单的比较电路等方式即可满足要求。然而电力系统的相位测量及计量的要求是10′，需要用误差限为2′的标准器来校准，则要求工频正弦交流电信号过零时刻的检测误差不大于1′，约0.926μs。因此，现有简单的比较电路等方式无法满足准确度的要求。

发明内容

本实用新型的目的就在于解决工频正弦交流电信号过零时刻的高准确度检测问题，提供一种工频正弦交流电信号的过零时刻检测设备。

本设备可作为辅助标准器，检测电子式互感器校验仪整检装置输出的工频正弦交流电信号的过零时刻，并转换成脉冲输出；通过此方式，可将其相位误差准确度溯源到时间标准。

本实用新型采用的技术方案如下：

一、工频正弦交流电信号过零时刻检测设备（简称设备）

本系统包括被测对象——工频正弦交流信号源；

设置有检测装置；

检测装置包括AD采样电路、主处理器、脉冲发生电路和脉冲驱动电路；

主处理器包括逻辑与计算电路和控制器；

其连接关系是：

工频正弦交流信号源、AD采样电路、逻辑与计算电路和脉冲驱动电路依次连接，实现被测工频交流信号的AD采样、过零时刻分析计算及输出；

脉冲发生电路和控制器分别与逻辑与计算电路连接，为系统提供的流程控制，以及生成采样及计算所需的中频脉冲和高频脉冲。

二、工频正弦交流电信号过零时刻检测方法（简称方法）

具体地说，本方法包括以下步骤：

①初始化

将被测工频正弦交流模拟信号接入AD采样电路，在逻辑与计算电路的控制下开始连续采样，并实时判断每一个采样值，当检测到采样值发生由负到正（或由正到负）的过零跳变时，输出第一个过零时刻；

②频率参数估计

存储一定长度的采样值并对其进行峰值检测及计数，通过计算缓存中峰值的数量，来估算信号的相对频率参数；

③相位参数估计

建立模型并代入相对频率参数，用梯度估计的方法，通过迭代，估算信号的相位参数；

④过零时刻推算及输出

根据相对频率参数及相位参数，推算过零时刻对应的采样脉冲计数，并输出脉冲信号。

本实用新型具有下列优点和积极效果：

①通过相对频率概念，可有效避免信号频率及采样频率的微小偏差对估计结果造成的影响；

②利用被测信号频率及采样频率的短时稳定性，通过对大量历史数据的峰值检测，可在有效提高频率估计准确率的同时，减少计算开销；

③通过模型参数初始值的合理选取可有效减少迭代次数，降低运算开销，从而将过零时刻检测的误差控制在1μs以内，对应工频频率下1′左右。

附图说明

图1是本设备的结构方框图。

图中：

100—工频正弦交流信号源；

210—检测装置，

210—AD采样电路；

220—主处理器，

221—逻辑与计算电路，

222—控制器；

230—脉冲发生电路；

240—脉冲驱动电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

1、总体

如图1，本系统包括被测对象——工频正弦交流信号源100；

设置有检测装置200；

检测装置200包括AD采样电路210、主处理器220、脉冲发生电路230和脉冲驱动电路240；

主处理器220包括逻辑与计算电路221和控制器222；

其连接关系是：