[发明专利]电气信号频率的数字化实时检测方法

摘要

针对电网和电气设备各种运行工况对频率测量性能的要求，本发明提供一种电气信号频率的数字化实时检测方法，该方法基于短时傅里叶变换，其主要步骤为：1)对电气信号进行等间隔采样，并取采样序列中的2小段加矩形自卷积窗，然后进行离散傅里叶变换，求得每段信号的初相角；2)根据2小段信号的相角差，估计信号的频率；3)保持采样频率不变，根据信号估计频率，自适应地确定分析信号段的长度；4)按相同步骤再次自适应检测电气信号实时频率。该方法实现简单、计算量小，测频范围大，在信号频率缓慢变化和快速变化时，均有较好的测量精度和跟踪速度，极具工程实用价值。

主权项

1.一种电气信号频率的数字化实时检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：给定信号频率为50Hz时电压信号每周波的采样点数M值和p值，p取2或3，窗函数长度N＝pM，以固定采样周期T_S＝0.02/N秒对电网或电气设备的电压进行不间断采样，得到电压采样值序列{u(n)}；步骤2)：从u(n)序列中第k点开始取N点得u₁(n)，从第k+1点起取N点得u₂(n)；步骤3)：对u₁(n)和u₂(n)分别加p阶矩形自卷积窗w(n)以求取初相位角：计算u₁(n)的加窗离散傅立叶变换：所得u₁(n)变换后实部为U1R=2NΣn=0N-1u1(n)·w(n)·cos(2πN·n);]]>所得u₁(n)变换后虚部为：U1I=2NΣn=0N-1u1(n)·w(n)·sin(2πN·n),]]>得u₁(n)初相位角Φ1=tan-1(U1RU1I);]]>计算u₂(n)的加窗离散傅立叶变换：所得u₂(n)变换后实部为U2R=2NΣn=0N-1u2(n)·w(n)·cos(2πN·n);]]>所得u₂(n)变换后虚部为U2I=2NΣn=0N-1u2(n)·w(n)·sin(2πN·n);]]>得u₂(n)初相位角Φ2=tan-1(U2RU2I);]]>其中2阶矩形自卷积窗w(n)的表达式为：w(n)=2nN(0≤n≤N2)2-2nN(N2<n≤N-1);]]>3阶矩形自卷积窗的时域表达式为：w(n)=12n2+12n(0≤n≤N3-1)-n2+(N-1)n-(N26-N2)(N3≤n≤2N3-1)12n2+(12-N)n+12(N2-N)(2N3≤n≤N-1);]]>步骤4)：计算信号的频率f1=pNTs+Φ2-Φ12πTs;]]>再更新k，即令k＝k+1，返回步骤2)不断实时求取信号的频率。