一种应用于电能表检定装置标准表的频率测量方法
阅读说明：本技术 一种应用于电能表检定装置标准表的频率测量方法 (Frequency measurement method applied to standard meter of electric energy meter calibrating device ) 是由 范建华 付刚 朱建国 叶恒 于 2020-11-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种应用于电能表检定装置标准表的频率测量方法,通过对功率源输入电压的采样,对电压采样数据进行数字直流滤波处理,缓存多级采样滤波数据,根据过零条件判断过零点,使用计数器对两个过零点间进行重复计数,以及结合两个零点两侧采样滤波数据估计过零点位置,进行频率计算。本发明使得电能表检定装置标准表的频率测量无需硬件过零检测电路,节省硬件成本；同时可靠的过零判断机制以及简便的计算方法,提高了电能表检定装置标准表的频率测量精度。(The invention discloses a frequency measurement method applied to a standard meter of an electric energy meter calibrating device, which comprises the steps of sampling input voltage of a power source, carrying out digital direct-current filtering processing on voltage sampling data, caching multi-level sampling filtering data, judging zero crossing points according to zero crossing conditions, repeatedly counting two zero crossing points by using a counter, estimating the positions of the zero crossing points by combining the sampling filtering data on two sides of the two zero points, and carrying out frequency calculation. According to the invention, the frequency measurement of the standard meter of the electric energy meter calibrating device does not need a hardware zero-crossing detection circuit, so that the hardware cost is saved; meanwhile, the frequency measurement precision of the standard meter of the electric energy meter calibrating device is improved by a reliable zero-crossing judgment mechanism and a simple and convenient calculation method.)
技术领域
本发明具体涉及频率测量技术领域，尤其涉及一种应用于电能表检定装置标准表的频率测量方法。
背景技术
频率是表征电力系统运行特性的重要指标，在电能质量监测、电力系统保护等领域都起到关键性的作用，我国居民用电也需使用特定50Hz的周期性正弦波。同时在电能表检定装置标准表工作过程中，对用电频率测量有着严格的要求，需要实时测量功率源输出的波形频率。
常用的频率测量一般有硬件过零周期计数、软件过零周期计数、傅里叶变换差值计算方法，但硬件过零周期计数方法需要使用硬件过零电路，占用硬件资源，且成本较高；软件过零周期计数的精度较低高；傅里叶变换差值计算方法计算方式较为复杂。
发明内容
为解决上述现有技术存在的不足与缺陷，本发明提供了一种应用于电能表检定装置标准表的频率测量方法，能够简单、快速、准确的测量电能表检定装置中标准表的频率，同时不占用硬件资源，节约成本。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种应用于电能表检定装置标准表的频率测量方法，具体包含以下步骤：
步骤1：功率源输出正弦波电压接入标准表；
步骤2：标准表程序频率为F，标准表控制A/D转换器按照采样率fs，对功率源电压进行采样；
步骤3：数字直流滤波对电压采样数据进行滤波；
步骤4：对滤波后电压采样数据进行2i级缓存，每当采样滤波数据出现N1,N2,…N2i-1,N2i的时候，输出过零信号，并同时输出Ni、Ni+1；
步骤5：计数器计数，同时检测是否有过零信号，如果没有过零信号，计数器继续计数，当检测到过零信号时，将此时的计数器计数值Nzc以及采样滤波数据Ni、Ni+1传入步骤6，同时计数器清零，重复步骤5，持续输出采样滤波数据；
步骤6：根据当次的计数器数值Nzc、采样滤波数据Ni、Ni+1与前一次的采样滤波数据Nj、Nj+1(用Nj、Nj+1表示以便区分，初始为0),计算功率源输入波形频率f，完成当次标准表的频率测量。
进一步地，所述步骤4中采样滤波数据N1,N2,…N2i-1,N2i满足：N1,N2,…Ni<0，Ni+1,Ni+2,…N2i≥0；
进一步地，所述步骤6中的采样滤波数据Ni、Ni+1满足：Ni<0，Ni+1≥0。
进一步地，所述步骤6中的功率源输入波形频率为：
本发明的有益技术效果：
1.频率测量无需硬件过零检测电路，节省硬件成本；
2.精确估计过零点位置，提高了电能表检定装置标准表的频率测量精度；
3.无需傅里叶变换等复杂运算，根据可靠的过零判断机制以及过零点近似处理，使计算更简便。
附图说明
图1是本发明应用于电能表检定装置标准表的频率测量方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加明白清楚，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示，尤其涉及一种应用于电能表检定装置标准表的频率测量方法，包括以下步骤：
步骤1：功率源输出正弦波电压接入标准表。
步骤2：标准表程序频率为25MHz，标准表控制A/D转换器按照采样率100kHz，对功率源电压进行采样。
步骤3：数字直流滤波对电压采样数据进行滤波。
其中步骤3中，数字直流滤波是必要的，因为A/D转换器等因数，采样的值会引入不必要的直流分量，导致过零点不准，从而使得频率测量不准确，故需添加数字直流滤波对采样数据进行预处理。
步骤4：对滤波后电压采样数据进行2i级缓存，每当采样滤波数据出现N1,N2,…N2i-1,N2i的时候，输出过零信号，并同时输出Ni、Ni+1。
其中步骤4中，设定i取4，即当N1,N2,N3,N4<0以及N5,N6,N7,N8≥0时，输出过零信号，并同时输出N5、N6。本实施例判断的过零点是波形从负到正的过零，如果需要判断从正到负的过零，则可以将判断条件做相反处理；本发明中i的取值也不限定于4，根据待测波形的谐波分量以及判定过零点稳定的情况，可适当选取i的取值。
步骤5：计数器计数，同时检测是否有过零信号，如果没有过零信号，计数器继续计数，当检测到过零信号时，将此时的计数器计数值Nzc以及采样滤波数据Ni、Ni+1传入步骤6，同时计数器清零，重复步骤5，持续输出采样滤波数据；
其中步骤5中，按照一般的计算方法所计算的功率源输入波形频率为其相较于实际功率源输入波形的频率的最大误差为对于本实施例，对一个50Hz的待测正弦波，使用一般方法产生的最大误差ε0＝0.05％。
步骤6：根据当次的计数器数值Nzc以及采样滤波数据Ni、Ni+1和前一次的采样滤波数据Ni、Ni+1(前一次的用Nj、Nj+1表示以便区分，初始为0),计算功率源输入波形频率f，完成当次标准表的频率测量。
步骤6：根据当次的计数器数值Nzc、采样滤波数据Ni、Ni+1与前一次的采样滤波数据Nj、Nj+1(用Nj、Nj+1表示以便区分，初始为0),计算功率源输入波形频率f，完成当次标准表的频率测量。
综上所述，本发明公开了一种应用于电能表检定装置标准表的频率测量方法，使得频率测量无需硬件过零检测电路，节省硬件成本；精确估计过零点位置，提高了电能表检定装置标准表的频率测量精度；无需傅里叶变换等复杂运算，根据可靠的过零判断机制以及过零点近似处理，使计算更简便。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。
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