电力系统频率测量的一种新方法

《电力系统频率测量的一种新方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、电力系统频率测量的一种新方法

2、第1其中：ω表示电力系统角频率，ω=2πf；θ表示电压的初相角。式(1)两边分别对时间t求导可以得到　　500)this.style.ouseg(this)">因此，关键是怎样找出t0和t1这两个时刻。500)this.style.ouseg(this)">　　解决的方法如图1所示，把电压信号u(t)左移π/2，得u1(t)=Umcos(ωt+θ)。用AD同时对这两路电压信号进行采样，设第一次采样得u(t0)和u1(t0)，且u(t0)≠u1(t0)，以后每次从u1(

3、t)上采样得到的值都与u(t0)做比较，如果u1(t1)-u(t0)＜ε(ε是很小的设定值)，则再采样一次就停止采样　500)this.style.ouseg(this)">　　显然，用该方法最多只要四分之一的周期就可以算出频率，但需要对电压信号正确移相90°。由于频率是待检测量，很难准确地移相，而且还要用到信号锁存器和两路AD，缺乏实用价值。　　基于以上方法的不足，本文又提出如下算法。如果式（1）和式（2）分别在t0和t1处取得最值，会有500)this.style.ouseg(this)">就可以

4、得到　　500)this.style.ouseg(this)">　　这样就不必对电压信号移相，用一路AD就可以在最少四分之一的周期内测出频率（最多二分之一个信号周期）。由正、余弦波形的特点可以看出，　　500)this.style.ouseg(this)">的频率测量值。2.2加低通滤波器的情况　　经过低通滤波后，进入AD采样的电压信号中含有直流分量U0和基波分量，其表达式为　　500)this.style.ouseg(this)">　　如果能够对被测信号精确移相90°，也能精确测出频率。但考虑到该

5、算法缺乏实用性，这里不再推导，只推导用最值求频率的公式，如图2所示。500)this.style.ouseg(this)">　500)this.style.ouseg(this)">其中，umax、umin分别是采样值中正的最大值和负的最大值。那么　　500)this.style.ouseg(this)">得到，自然也能得到精确的频率测量值。不难看出式（5）只是式（11）中U0=0的特殊情况，所以不管是加带通还是低通滤波器，都可以用式（11）来计算频率。只是式（11）实时性比式（5）差，最少需要二分

6、之一的信号周期才能测出频率（最多四分之三个信号周期）。3仿真结果分析　　高精度的带通滤波器设计较困难，电力系统中大多数测量装置采用低通滤波器对输入AD的信号进行预处理，以滤除信号中含有的高频干扰信号和谐波。这里用u(t)=0.5+2sin(2πft+θ)来表示经过低通滤波器后进入AD的信号。仿真分为五种情况进行：第一种是频率在45.0Hz~55.0Hz变化，采样时间为0.02s，采样频率为5kHz，不计AD位数的影响，比较初相角θ对频率测量精度的影响；第二种是频率在45.0Hz~55.0Hz变化，采样

7、时间0.02s，采样频率5kHz，θ=π/6，参考电平为2.5V，比较AD位数对频率测量精度的影响；第三种是频率在45.0Hz~55.0Hz变化，采样时间0.02s，θ=π/6，不计AD及参考电平的影响，比较采样频率对频率测量精度的影响；第四种是根据本课题所选用的DSP芯片，即TI公司的TMS320LF2407本身的特点，被测频率在49.5Hz~50.5Hz变化，采样时间0.02s，θ=π/6，AD位数为10，参考电压为2.5V，分析采样频率对测量精度的影响；第五种采用文献［2］的方法对纯正弦信号

8、u(t)=2sin(2πft+θ)和含直流分量信号u(t)=0.5+sin(2πft+θ)，在采样频率分别为500Hz和2kHz时的仿真。500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">500)this.style.ouseg(this)">　　仿真结果可以看出，对于本文的方法，AD的位数和采样频率对测量精度有较大的影响，而信

9、号初始相角θ对测量精度影响不大。分析其原因：第一，初始相角θ对umax、umin和｜u′｜max的测量值影响不大；第二，AD转换过程中存在量化误差，它与AD的位数、参考电平的大小有关，而量化误差的存在会使umax、umin和｜u′｜max的测量值偏离正确值；第三，采样频率越高，采样所得的输入信号信息就越大，那么umax、umin和｜u′｜max的测量值就越接近正确值，测量结果精度也就越高。而对于文献［2］的方法，由于这种算法是基于纯正弦函数来推导的，没有