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一种基于软件重采样的频率测量方法.pdf

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维普资讯 第33卷第 12期 电 子 工 程 师 Vo1.33No.12 2007年 12月 ELECTRONIC ENGINEER DeC.2007 一 种基于软件重采样的频率测量方法 彭明霞,王明照 (华中农业大学计算机系,湖北省武汉市430070) 摘 要:DSP(数字信号处理器)速度的提高使频率测量有可能采用一些新的算法。文中在传统的 基于傅里叶滤波频率跟踪算法的基础上,提出了一种应用软件重采样的算法。此算法充分发挥 DSP 的计算优势,将原来需要动态调整硬件参数的算法改用软件重采样实现,从而降低了系统的硬件复杂 性,同时提高了算法的暂态频率精度。使用MATLAB对此算法进行了数值仿真,分析了此算法的精度 及其收敛特性。数值仿真及实际应用表明,该算法可以满足电力系统故障录波装置频率测量的要求。 关键词 :电力系统;测频;重采样 ;故障录波器 中图分类号 :TM935.1 采样后离散化采样序列为: 0 引 言 /k/=…“sin( ) k=0,1,… 频率是电力系统提供电能质量的重要技术指标之 一 , 频率测量是 电力系统运行、控制和调节的基础 。当 式中 为系统的采样频率。 前,电力系统中频率测量方法有硬件和软件两类。传 其DFT(离散傅里叶变换)的基波 向量的实部、虚 统的硬件测量 由过零 比较器、方波形成 电路和计数器 部分别为: 构成,需要增加硬件测频 电路,容易受器件零点漂移和 U //kCOS 高次谐波的影响,并且 占用计算OLgb部中断 [J。在软 件测频算法中,目前 已经提出了许多不同的频率测量 U 算法,它们各有优缺点。过零点算法和 cross算法易受 相角为: 谐波和噪声影响,它们引起的过零点变化会导致测频 Uim 误差;最小二乘法可消除噪声影响,但对谐波敏感;卡 = arctan 尔曼算法计算量大,不利于实时应用;基于傅里叶滤波 若系统频率恒定,每周期采样后所得 向量在复平 的测频算法具有较强的滤波能力,而且计算数据还可 面 内保持不变,若系统频率变化 △厂,向量在复平面内 用于电压幅值的测量,具有较好的实用性。满足采样 就以2丌△厂的角速度旋转。因此,可通过检测向量相 定理的采样数据经傅里叶运算就可得相应的电压、电 角的变化,实时测出频率的变化量,从而实时修正采样 流有效值及相位值。但实际上即使系统正常运行,频 频率 。设相邻两个周期的向量为Z =8 +jb;Z = 率也不固定,而是在额定频率附近波动。因此,使用固 8:+jb,频率变化所引起的相角差为 △ ,两向量的时 定采样频率下的数据进行计算必会有一定的偏差,不 间间隔为 ,则有 △ =27rAf/。新的待测系统频率为: 能保证每周期所采点数为整数个,使相应的傅里叶算
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