本發明涉及電力系統領域，具體而言，涉及一種頻率測量方法和裝置。

背景技術：

現階段微機保護工程應用中，對頻率的測量通常采用硬件測頻方式與過零點檢測軟件測頻方式。其中，硬件測頻方式的具體實現方式為：通過硬件將電網中的正弦模擬信號轉換為方波信號，CPU通過捕捉方波信號上升沿或者下降沿而計算得出電網系統的頻率；過零點軟件測頻方式的具體實現方式為：通過判斷電網中的正弦信號的兩個過零點的時間來計算出電網系統的頻率。

上述兩種方式在工程應用中存在如下幾個缺點：1、抗干擾能力差。硬件測頻方式完全依靠硬件濾波，而硬件濾波對諧波處理的效率比較低，因此該方式抗干擾能力差；過零點檢測軟件測頻方式需要判斷出正弦信號兩個過零點的時間位置，而在確定兩個過零點的時間位置時，容易受到外界因素的干擾，導致過零點判斷精度不高，且通過兩個過零點的時間位置來計算電網系統的頻率時，受采樣間隔的影響也很大，因此該方式在工程應用中很容易受到現場干擾的影響而影響頻率精度。2、計算頻率速度慢。硬件測頻方式與過零點檢測測頻方式，理論上最少需要半周波的數據窗，且需要采用很多次的頻率測量值，然后計算出平均值，得到電網系統的頻率。3、在工程應用中，上述兩種測頻方式通常測量三相電壓的某一相電壓，當電網發生故障(例如：單相短路、電壓互感器PT斷線)，如果頻率測量回路為故障回路，此時由于故障將導致測量的電壓下降，從而影響頻率測量精度。4、硬件測頻方式需要額外增加硬件測頻電路，增加硬件成本。

針對現有技術中的頻率測量方式抗干擾能力差的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

本發明實施例提供了一種頻率測量方法和裝置，以至少解決現有技術中的頻率測量方式抗干擾能力差的技術問題。

根據本發明實施例的一個方面，提供了一種頻率測量方法，該方法包括：采集電網的電壓信號；利用濾波電路對所述電壓信號進行濾波，得到濾波后的模擬電壓信號；按照采樣間隔時長采樣所述模擬電壓信號，得到數字電壓信號；對所述數字電壓信號進行濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號；基于所述多個濾波數字電壓信號，得到所述電網的當前頻率。

進一步地，對所述數字電壓信號進行濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號包括：判斷所述數字電壓信號是否為干擾信號；若判斷出所述數字電壓信號不是干擾信號，則通過差分濾波算法對所述數字電壓信號進行差分濾波處理，得到所述多個濾波數字電壓信號；若判斷出所述數字電壓信號是干擾信號，則將所述數字電壓信號按照預設特征值進行標記處理。

進一步地，判斷所述數字電壓信號是否為干擾信號包括：獲取第k個采樣點的所述數字電壓信號以及所述第k個采樣點之前連續預定數量的采樣點的所述數字電壓信號，對所述第k個采樣點的所述數字電壓信號和所述第k個采樣點之前連續預定數量的采樣點的所述數字電壓信號進行差值計算，得到多個差值；比較所述多個差值的大小，得到差值比較結果，在所述差值比較結果滿足預設條件時，則確定所述第k個采樣點的所述數字電壓信號為干擾信號；在所述差值比較結果不滿足所述預設條件時，確定所述第k個采樣點的所述數字電壓信號不是干擾信號。

進一步地，在所述預定數量為3的情況下，判斷所述數字電壓信號是否為干擾信號包括：獲取所述第k個采樣點的所述數字電壓信號以及所述第k個采樣點之前連續3個采樣點的所述數字電壓信號，通過如下公式計算得到第一差值df_02、第二差值df_12、第三差值df_23以及第四差值df_012：df_02＝u0-u2，df_12＝u1-u2，df_23＝u2-u3，判斷所述第四差值df_012是否大于所述第一差值df_02、且所述第二差值df_12是否大于所述第三差值df_23；若判斷出所述第四差值df_012大于所述第一差值df_02、且所述第二差值df_12大于所述第三差值df_23，則確定出所述第k個采樣點的所述數字電壓信號為干擾信號；否則，確定出所述第k個采樣點的所述數字電壓信號不是干擾信號，其中，df_01＝u0-u1，u0為所述第k個采樣點的所述數字電壓信號，u1為第k-1個采樣點的所述數字電壓信號，u2為第k-2個采樣點的所述數字電壓信號，u3為第k-3個采樣點的所述數字電壓信號。

進一步地，通過差分濾波算法對所述數字電壓信號進行差分濾波處理，得到所述多個濾波數字電壓信號包括：獲取第k個采樣點的所述數字電壓信號和第k-n個采樣點的所述數字電壓信號；計算所述第k個采樣點的所述數字電壓信號和所述第k-n個采樣點的所述數字電壓信號的差值，將所述差值作為所述第k個采樣點的濾波數字電壓信號，其中，k和n為正整數。

進一步地，基于所述多個濾波數字電壓信號，得到所述電網的當前頻率包括：基于所述多個濾波數字電壓信號，通過傅里葉變換公式計算得到所述電網的第一線電壓的第一有效電壓值、所述電網的第二線電壓的第二有效電壓值以及所述電網的第三線電壓的第三有效電壓值；將所述第一有效電壓值與預設頻率測量門檻值進行比較，得到第一比較結果；若所述第一比較結果表示所述第一有效電壓值大于所述預設頻率測量門檻值，則確定基于所述多個濾波數字電壓信號中，與所述電網的第一線電壓對應的濾波數字電壓信號，得到所述電網的當前頻率；若所述第一比較結果表示所述第一有效電壓值小于等于所述預設頻率測量門檻值，則將所述第二有效電壓值與所述預設頻率測量門檻值進行比較，得到第二比較結果；若所述第二比較結果表示所述第二有效電壓值大于所述預設頻率測量門檻值，則確定基于所述多個濾波數字電壓信號中，與所述電網的第二線電壓對應的濾波數字電壓信號，得到所述電網的當前頻率；若所述第二比較結果表示所述第二有效電壓值小于等于所述預設頻率測量門檻值，則將所述第三有效電壓值與所述預設頻率測量門檻值進行比較，得到第三比較結果；若所述第三比較結果表示所述第三有效電壓值大于所述預設頻率測量門檻值，則確定基于所述多個濾波數字電壓信號中，與所述電網的第三線電壓對應的濾波數字電壓信號，得到所述電網的當前頻率；若所述第三比較結果表示所述第三有效電壓值小于等于所述預設頻率測量門檻值，則確定所述電網的當前頻率為默認頻率。

進一步地，基于所述多個濾波數字電壓信號，得到所述電網的當前頻率包括：通過如下公式得到計算頻率f：其中，u_k為第k個采樣點的濾波數字電壓信號，u_k-n為第k-n個采樣點的濾波數字電壓信號，u_k-m為第k-m個采樣點的濾波數字電壓信號，T_s為計算頻率時間間隔，T_s＝T_AD[k]-T_AD[k-m]，T_AD[k]為所述第k個采樣點的采樣時間點，T_AD[k-m]為所述第k-m個采樣點的采樣時間點，n＝2*m，n、m和k為正整數；對得到的預設個數的所述計算頻率f進行求平均值計算，將得到的平均值作為所述電網的當前頻率。

進一步地，在基于所述多個濾波數字電壓信號，得到所述電網的當前頻率之后，所述方法還包括：從預先設置的PWM周期表中，讀取與所述電網的當前頻率對應的PWM周期值；根據與所述PWM周期值對應的PWM脈沖信號，控制通過采樣模塊采樣所述模擬電壓信號的采樣速率，以更新所述采樣間隔時長。

根據本發明實施例的另一方面，還提供了一種頻率測量裝置，該裝置包括：采集模塊，用于采集電網的電壓信號；第一濾波模塊，用于利用濾波電路對所述電壓信號進行濾波，得到濾波后的模擬電壓信號；處理模塊，用于按照采樣間隔時長采樣所述模擬電壓信號，得到數字電壓信號；第二濾波模塊，用于對所述數字電壓信號進行濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號；確定模塊，用于基于所述多個濾波數字電壓信號，得到所述電網的當前頻率。

進一步地，所述第二濾波模塊包括：判斷子模塊，用于判斷所述數字電壓信號是否為干擾信號；差分濾波處理子模塊，用于若判斷出所述數字電壓信號不是干擾信號，則通過差分濾波算法對所述數字電壓信號進行差分濾波處理，得到所述多個濾波數字電壓信號；標記子模塊，用于若判斷出所述數字電壓信號是干擾信號，則將所述數字電壓信號按照預設特征值進行標記處理。

在本發明實施例中，利用濾波電路將電網的電壓信號進行硬件濾波，得到濾波后的模擬電壓信號，按照采樣間隔時長，通過AD采樣模塊采樣濾波后的模擬電壓信號，并將模擬電壓信號進行模數轉換，得到數字電壓信號，通過DSP對數字電壓信號進行軟件濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號，并基于多個濾波數字電壓信號得到電網的當前頻率。通過上述實施例，利用濾波電路對電網的電壓信號進行硬件濾波，在得到與電網的電壓信號對應的數字電壓信號之后，對數字電壓信號進行軟件濾波，經過硬件濾波和軟件濾波的雙重濾波作用，可以更好的過濾掉由外界干擾對電網電壓信號帶來的干擾信號，從而提高了抗干擾能力，解決了現有技術中的頻率測量方式抗干擾能力差的問題，使測量的電網頻率在電磁環境較為復雜的環境或線路故障(單相故障、PT斷線)情況下精度更高。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是根據本發明實施例的一種頻率測量方法的流程圖；

圖2是根據本發明實施例的一種可選的頻率測量方法的結構示意圖；

圖3是根據本發明實施例的一種可選的頻率測量方法的流程圖；

圖4是根據本發明實施例的一種頻率測量裝置的示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發明方案，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分的實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發明保護的范圍。

需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

實施例1

根據本發明實施例，提供了一種頻率測量方法的實施例，需要說明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執行指令的計算機系統中執行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執行所示出或描述的步驟。

圖1是根據本發明實施例的一種頻率測量方法的流程圖，如圖1所示，該方法包括如下步驟：

步驟S102，采集電網的電壓信號；

步驟S104，利用濾波電路對電壓信號進行濾波，得到濾波后的模擬電壓信號；

步驟S106，按照采樣間隔時長采樣模擬電壓信號，得到數字電壓信號；

步驟S108，對數字電壓信號進行濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號；

步驟S110，基于多個濾波數字電壓信號，得到電網的當前頻率。

采用本發明上述實施例，利用濾波電路將電網的電壓信號進行硬件濾波，得到濾波后的模擬電壓信號，按照采樣間隔時長，通過AD采樣模塊采樣濾波后的模擬電壓信號，并將模擬電壓信號進行模數轉換，得到數字電壓信號，通過DSP對數字電壓信號進行軟件濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號，并基于多個濾波數字電壓信號得到電網的當前頻率。通過上述實施例，利用濾波電路對電網的電壓信號進行硬件濾波，在得到與電網的電壓信號對應的數字電壓信號之后，對數字電壓信號進行軟件濾波，經過硬件濾波和軟件濾波的雙重濾波作用，可以更好的過濾掉由外界干擾對電網電壓信號帶來的干擾信號，從而提高了抗干擾能力，解決了現有技術中的頻率測量方式抗干擾能力差的問題，使測量的電網頻率在電磁環境較為復雜的環境或線路故障(單相故障、PT斷線)情況下精度更高。

上述的DSP為Digital Signal Processing的縮寫，即數字信號處理器。上述的PT為Potential Transformer的縮寫，即電壓互感器。

具體地，利用濾波電路對電網的電壓信號(電壓信號為模擬信號)進行低通濾波，除去電壓信號中的高次諧波信號，得到濾波后的模擬電壓信號，按照采樣間隔時長，通過AD采樣模塊采樣濾波后的模擬電壓信號，并將濾波后的模擬電壓信號進行模數轉換，得到數字電壓信號，并發送給DSP，DSP對數字電壓信號進行軟件濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號，并基于多個濾波數字電壓信號得到電網的當前頻率。

在上述實施例中，由于經過硬件濾波和軟件濾波的雙重濾波作用，可以更好的過濾掉由外界干擾對電網電壓信號帶來的干擾信號，提高了抗干擾能力，因此，可以將上述頻率測量的方案較好的應用在電廠、鋼廠等電磁環境較為惡劣的環境，且上述頻率計算均由軟件實現，節約了硬件測頻電路成本。此外，通過上述實施例的方案，可以在現場工程應用中達到預定效果。

在本發明的上述實施例中，對數字電壓信號進行濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號包括：判斷數字電壓信號是否為干擾信號；若判斷出數字電壓信號不是干擾信號，則通過差分濾波算法對數字電壓信號進行差分濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號；若判斷出數字電壓信號是干擾信號，則將數字電壓信號按照預設特征值進行標記處理。

具體地，在經過模數轉換，得到數字電壓信號之后，DSP對數字電壓信號進行軟件濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號，即DSP首先判斷數字電壓信號是否為干擾信號(即對應該數字電壓信號的采樣點是否為干擾點)，若該數字電壓信號不是干擾信號，即對應該數字電壓信號的采樣點不是干擾點，則通過差分濾波算法對該采樣點的數字電壓信號進行差分濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號，并基于多個濾波數字電壓信號得到電網的當前頻率；若該數字電壓信號是干擾信號，即對應該數字電壓信號的采樣點是干擾點，則將該采樣點的數字電壓信號的數值標記為0xFFFF(即上述的預設特征值)。

通過上述實施例，在進行電網頻率測量的過程中，增加了軟件過濾的方案，可以進一步去除掉電網電壓信號中的干擾信號，從而提高對電網頻率測量的抗干擾能力。

在本發明的上述實施例中，判斷數字電壓信號是否為干擾信號包括：獲取第k個采樣點的數字電壓信號以及第k個采樣點之前連續預定數量的采樣點的數字電壓信號，對第k個采樣點的數字電壓信號和第k個采樣點之前連續預定數量的采樣點的數字電壓信號進行差值計算，得到多個差值；比較多個差值的大小，得到差值比較結果，在差值比較結果滿足預設條件時，則確定第k個采樣點的數字電壓信號為干擾信號；在差值比較結果不滿足預設條件時，確定第k個采樣點的數字電壓信號不是干擾信號。

通過上述實施例，采用對多個差值進行大小比較的方式，可以判斷出AD采樣數據中的干擾數據，從而可以去除干擾數據對得到的電網頻率的影響，提高了頻率測量的抗干擾能力。

在本發明的上述實施例中，在預定數量為3的情況下，判斷數字電壓信號是否為干擾信號包括：獲取第k個采樣點的數字電壓信號以及第k個采樣點之前連續3個采樣點的數字電壓信號，通過如下公式計算得到第一差值df_02、第二差值df_12、第三差值df_23以及第四差值df_012：df_02＝u0-u2，df_12＝u1-u2，df_23＝u2-u3，判斷第四差值df_012是否大于第一差值df_02、且第二差值df_12是否大于第三差值df_23；若判斷出第四差值df_012大于第一差值df_02、且第二差值df_12大于第三差值df_23，則確定出第k個采樣點的數字電壓信號為干擾信號；否則，確定出第k個采樣點的數字電壓信號不是干擾信號，其中，df_01＝u0-u1，u0為第k個采樣點的數字電壓信號，u1為第k-1個采樣點的數字電壓信號，u2為第k-2個采樣點的數字電壓信號，u3為第k-3個采樣點的數字電壓信號。

具體地，判斷數字電壓信號是否為干擾信號，即判斷AD采樣數據對應的采樣點是否干擾點，如果為干擾點，則將該干擾點的采樣數據u值標記為0xFFFF。判斷干擾點的方法為：設連續相鄰4個采樣點的采樣數據分別為u₀、u₁、u₂、u₃，令df_01＝u₀-u₁，df_02＝u₀-u₂，df_12＝u₁-u₂，df_23＝u₂-u₃，當df_012＞df_02且df_12＞df_23時，則判斷出u₀對應的采樣點為干擾點。

通過上述實施例，采用多個差值比較的方式，可以判斷出AD采樣數據是否為干擾數據，即可以判斷出與AD采樣數據對應的采樣點是否為干擾點，該判斷方式具有計算簡單，處理速度快的優點。

在本發明的上述實施例中，通過差分濾波算法對數字電壓信號進行差分濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號包括：獲取第k個采樣點的數字電壓信號和第k-n個采樣點的數字電壓信號；計算第k個采樣點的數字電壓信號和第k-n個采樣點的數字電壓信號的差值，將差值作為第k個采樣點的濾波數字電壓信號，其中，k和n為正整數。

可選地，上述n的取值可以為24。

具體地，獲取AD采樣數據當前點(即上述的第k個采樣點)的數字電壓信號，并獲取當前點之前的24點(即第k-24個采樣點)的數字電壓信號，計算當前點的數字電壓信號和當前點之前的24點的數字電壓信號的差值，將差值作為當前點的濾波數字電壓信號，即對當前點的數字電壓信號做差分濾波運算，通過差分濾波處理，去除當前點的數字電壓信號中的直流分量與偶次諧波干擾，得出當前點的濾波數字電壓信號u，并將差分濾波處理后的數據(即濾波數字電壓信號u)存放到RAM存取空間，該存取空間可以存放528點數據，且循環存放。

需要說明的是，如果在電網電壓信號的一個周波內采樣48個點，則AD采樣數據當前點與當前點之前的24點之間的時長為半波時長；上述AD采樣數據為與電網的線電壓對應的數字電壓信號，如果接線方式為相電壓接線方式，則將相電壓轉換為線電壓，以使AD采樣數據為與電網的線電壓對應的數字電壓信號。

通過上述實施例，在判斷出數字電壓信號不是干擾信號的情況下，通過差分濾波算法對數字電壓信號進行差分濾波處理，可以進一步去除數字電壓信號中的直流分量與偶次諧波干擾，從而可以得到準確且穩定的濾波數字電壓信號，提高得到的電網頻率的精度。

在本發明的上述實施例中，基于多個濾波數字電壓信號，得到電網的當前頻率包括：基于多個濾波數字電壓信號，通過傅里葉變換公式計算得到電網的第一線電壓的第一有效電壓值、電網的第二線電壓的第二有效電壓值以及電網的第三線電壓的第三有效電壓值；將第一有效電壓值與預設頻率測量門檻值進行比較，得到第一比較結果；若第一比較結果表示第一有效電壓值大于預設頻率測量門檻值，則確定基于多個濾波數字電壓信號中，與電網的第一線電壓對應的濾波數字電壓信號，得到電網的當前頻率；若第一比較結果表示第一有效電壓值小于等于預設頻率測量門檻值，則將第二有效電壓值與預設頻率測量門檻值進行比較，得到第二比較結果；若第二比較結果表示第二有效電壓值大于預設頻率測量門檻值，則確定基于多個濾波數字電壓信號中，與電網的第二線電壓對應的濾波數字電壓信號，得到電網的當前頻率；若第二比較結果表示第二有效電壓值小于等于預設頻率測量門檻值，則將第三有效電壓值與預設頻率測量門檻值進行比較，得到第三比較結果；若第三比較結果表示第三有效電壓值大于預設頻率測量門檻值，則確定基于多個濾波數字電壓信號中，與電網的第三線電壓對應的濾波數字電壓信號，得到電網的當前頻率；若第三比較結果表示第三有效電壓值小于等于預設頻率測量門檻值，則確定電網的當前頻率為默認頻率。

上述的電網的第一線電壓的第一有效電壓值可以用U_ab表示，電網的第二線電壓的第二有效電壓值可以用U_bc表示，電網的第三線電壓的第三有效電壓值可以用U_ca表示。

需要說明的是，AD采樣數據可以通過多路采樣通道得到，下面以3路采樣通道為例，詳述本發明的上述實施例。可選地，通過第一路采樣通道得到與電網的第一線電壓對應的數字電壓信號，并通過上述實施例描述的實施方式，對與電網的第一線電壓對應的數字電壓信號進行濾波處理，得到與電網的第一線電壓對應的濾波數字電壓信號，并通過傅里葉變換公式計算得到電網的第一線電壓的第一有效電壓值U_ab；通過第二路采樣通道得到與電網的第二線電壓對應的數字電壓信號，并通過類似的步驟，得到電網的第二線電壓的第二有效電壓值U_bc；通過第三路采樣通道得到與電網的第三線電壓對應的數字電壓信號，并通過類似的步驟，得到電網的第三線電壓的第三有效電壓值U_ca。

進一步地，上述預設頻率測量門檻值可以為30V，如果U_ab＞30V，則采用線路U_ab得到電網的頻率，即采用與電網的第一線電壓對應的濾波數字電壓信號得到電網的頻率；如果U_ab≤30V且U_bc＞30V，則采用線路U_bc得到電網的頻率，即采用與電網的第二線電壓對應的濾波數字電壓信號得到電網的頻率；如果U_ab≤30V、U_bc≤30V且U_ca＞30V，則采用線路U_ca得到電網的頻率，即采用與電網的第三線電壓對應的濾波數字電壓信號得到電網的頻率；如果U_ab≤30V、U_bc＜30V且U_ca＜30V，則確定電網的頻率為系統默認頻率50HZ。

通過上述實施例，AD采樣數據可以通過多路采樣通道得到，且可以通過數值比較的方式，判斷出頻率測量通道，也即判斷出基于哪路采樣通道對應的采樣數據得到電網的頻率，解決了現有技術中采用單一通道，并通過單一通道采樣三相電壓的某一相電壓，當電網發生故障，若頻率測量回路為故障回路時，由于故障將導致測量的電壓下降，從而無法準確測量頻率的問題。

在本發明的上述實施例中，基于多個濾波數字電壓信號，得到電網的當前頻率包括：通過如下公式得到計算頻率f：其中，u_k為第k個采樣點的濾波數字電壓信號，u^k_-n為第k-n個采樣點的濾波數字電壓信號，u_k-m為第k-m個采樣點的濾波數字電壓信號，T_s為計算頻率時間間隔，T_s＝T_AD[k]-T_AD[k-m]，T_AD[k]為第k個采樣點的采樣時間點，T_AD[k-m]為第k-m個采樣點的采樣時間點，n＝2*m，n、m和k為正整數；對得到的預設個數的計算頻率f進行求平均值計算，將得到的平均值作為電網的當前頻率。

上述的m的取值可以為12，n的取值可以為24。

具體地，在經過模數轉換，得到數字電壓信號之后，DSP首先判斷數字電壓信號是否為干擾信號(即對應該數字電壓信號的采樣點是否為干擾點)，若該數字電壓信號不是干擾信號，即對應該數字電壓信號的采樣點不是干擾點，則通過差分濾波算法對該采樣點的數字電壓信號進行差分濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號，從多個濾波數字電壓信號中提取對應電網電壓信號的半周波后的數據u_k、u_k-12、u_k-24，其中u_k、u_k-12、u_k-24三個數據之間的間隔時長為12個T_采樣(T_采樣為AD采樣間隔時長，即上述的采樣間隔時長)，依據公式計算出電網的頻率。

可選的，上述預設個數可以為10。

進一步地，將通過公式計算的多個頻率存放到RAM存取空間，該存取空間可以存放528點數據，循環存放。從存放的多個頻率中提取最近的10個f，去掉10個f中2個最大值，2個最小值，計算出剩余6個f的平均值，平均值即為電網的當前頻率。

需要說明的是，若DSP判斷出數字電壓信號是干擾信號，即對應該數字電壓信號的采樣點是干擾點，則將該采樣點的數字電壓信號的數值標記為0xFFFF，且不通過該采樣點進行電網頻率的計算。

還需要說明的是，上述實施例中設置有時間寄存器，記錄每次AD采樣絕對時間T_AD，即記錄每個采樣點的采樣時間點，并將每個采樣點的采樣時間點記錄存放到RAM存取空間，該存取空間存放528點數據，循環存放。

可選地，以48個采樣點為例，也即以在電網電壓信號的一個周波內的采樣個數為48個為例，上述實施例中的T_s可以為第k個采樣點的采樣時間點與第k-12個采樣點的采樣時間點的時間差，也即T_s為12個采樣間隔時長。例如，可以通過計算當前點(即上述的第k個采樣點)的采樣時間點與當前點之前的12點(即第k-12個采樣點)的采樣時間點的差值，得到T_s，即T_s＝T_AD[k]-T_AD[k-12]。

通過上述實施例，在采樣點不是干擾點的情況下，每個采樣點通過f計算公式都可計算出相應的電網頻率，且采用對預設次數(如10次)的f進行求平均值得到電網的頻率，該方案中的數據窗，也即求平均值所使用的數據數量遠遠小于現有技術中常規計算頻率的方案中所使用的數據數量，計算頻率速度快，同時可以保證頻率的測量精度。

在本發明的上述實施例中，在基于多個濾波數字電壓信號，得到電網的當前頻率之后，上述方法還包括：從預先設置的PWM周期表中，讀取與電網的當前頻率對應的PWM周期值；根據與PWM周期值對應的PWM脈沖信號，控制通過采樣模塊采樣模擬電壓信號的采樣速率，以更新采樣間隔時長。

具體地，基于電網的當前頻率，實時控制AD采樣模塊的采樣速率，即實時更新AD采樣模塊采樣濾波后的模擬電壓信號的采樣間隔時長。具體方法，將采樣頻率區間(40-60HZ)擴大100倍，將區間內每一個頻率對應的PWM周期值生成周期表，即得到預先設置的PWM周期表。當通過DSP計算得出電網的當前頻率后，根據電網的當前頻率查找PWM周期表中對應的PWM周期值，DSP通過與PWM周期值對應的PWM脈沖信號控制AD采樣模塊的采樣速率，以更新AD采樣模塊采樣濾波后的模擬電壓信號的采樣間隔時長，實現動態頻率下的閉環頻率測量。

通過上述實施例，可以通過實時測量的電網的當前頻率，更新AD采樣模塊采樣濾波后的模擬電壓信號的采樣間隔時長，并根據更新后的采樣間隔時長，可以得到新的電網的當前頻率，從而實現了對電網頻率的閉環測量，保證在電網電壓信號的一個周波內的采樣個數為固定個數(如一個周波內采樣48個點)，從而可以提高對電網頻率的測量精度和穩定度。

需要說明的是，系統默認AD采樣頻率為2400HZ，即對應電網電壓信號的每周波采樣48個點，即48個采樣點。可以通過如下公式的推導，得到頻率計算公式(1)。

電壓采樣數字值為：

u_k＝Usin(ωt+θ)

u_k-12＝Usin(ωt-12ωT_s+θ)

u_k-24＝Usin(ωt-24ωT_s+θ)

則有

則有

其中：T_s為12個AD采樣間隔時長，可由DSP計數器計算得出，u_k、u_k-12、u_k-24為模擬量采樣值，通過AD采樣直接求得，三個數據之間的間隔時長為12個AD采樣間隔時長。DSP可以根據公式(1)計算得出電網的頻率，計算方式與上述實施例描述的一致，在此不再贅述。

下面結合圖2和圖3，詳述本發明的上述實施例。

如圖2所示，該實施例可以包括濾波電路、AD采樣模塊、DSP(也可以為其他CPU)，為保證電網頻率的計算精度，采用16位高精度AD采樣模塊。如圖3所示，該實施例可以包括如下步驟：

步驟S301，AD采樣模塊采樣濾波后的模擬電壓信號。

步驟S302，在AD采樣中斷中，計算得到T_s和u_k、u_k-12、u_k-24三個數據。

具體地，T_s為12個AD采樣間隔時長，可由DSP計數器計算得出，u_k、u_k-12、u_k-24為模擬量采樣值，通過AD采樣直接求得。

步驟S303，基于T_s和u_k、u_k-12、u_k-24三個數據，計算得到電網的頻率。

具體地，通過公式計算得到電網的頻率。

步驟S304，對電網的頻率進行跟蹤。

具體地，基于計算得到的電網頻率，從預先設置的PWM周期表中查找與PWM周期值對應的PWM脈沖信號，并通過PWM脈沖信號控制AD采樣模塊的采樣速率，以更新AD采樣模塊采樣濾波后的模擬電壓信號的采樣間隔時長。在執行步驟S304之后，返回執行步驟S301。

通過上述實施例，電網的電壓信號(模擬信號)經過濾波電路濾除電壓信號中的高次諧波，然后經過AD芯片(即AD采樣模塊)轉換為數字信號(即數字電壓信號)，DSP根據接收到的數字信號判斷數據干擾點，并經過半周差時長之后，提取數據u_k、u_k-12、u_k-24，三個數據之間的間隔時長為12個AD采樣間隔時長，并依據公式計算出電網的頻率。DSP根據計算的電網頻率實時控制輸出PWM脈沖信號，根據PWM脈沖信號控制AD采樣速率，以保證AD采樣模塊在電壓信號的一個周波內采樣48個點，從而實現頻率的閉環測量。在電力系統中，頻率是判斷系統穩定的重要指標，通過上述方案，對電網電壓信號進行了軟件濾波和硬件濾波雙重濾波，提高了頻率測量時的抗干擾能力，且該方案實現了頻率的閉環測量，從而保證了頻率測量的精確度和穩定度，為判斷系統穩定提供了可靠依據。

實施例2

圖4是根據本發明實施例的一種頻率測量裝置的示意圖，如圖4所示，該裝置包括：采集模塊10、第一濾波模塊30、處理模塊50、第二濾波模塊70、確定模塊90。

采集模塊10，用于采集電網的電壓信號；

第一濾波模塊30，用于利用濾波電路對電壓信號進行濾波，得到濾波后的模擬電壓信號；

處理模塊50，用于按照采樣間隔時長采樣模擬電壓信號，得到數字電壓信號；

第二濾波模塊70，用于對數字電壓信號進行濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號；

確定模塊90，用于基于多個濾波數字電壓信號，得到電網的當前頻率。

采用本發明上述實施例，利用濾波電路將電網的電壓信號進行硬件濾波，得到濾波后的模擬電壓信號，按照采樣間隔時長，通過AD采樣模塊采樣濾波后的模擬電壓信號，并將模擬電壓信號進行模數轉換，得到數字電壓信號，通過DSP對數字電壓信號進行軟件濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號，并基于多個濾波數字電壓信號得到電網的當前頻率。通過上述實施例，利用濾波電路對電網的電壓信號進行硬件濾波，在得到與電網的電壓信號對應的數字電壓信號之后，對數字電壓信號進行軟件濾波，經過硬件濾波和軟件濾波的雙重濾波作用，可以更好的過濾掉由外界干擾對電網電壓信號帶來的干擾信號，從而提高了抗干擾能力，解決了現有技術中的頻率測量方式抗干擾能力差的問題，使測量的電網頻率在電磁環境較為復雜的環境或線路故障(單相故障、PT斷線)情況下精度更高。

上述的DSP為Digital Signal Processing的縮寫，即數字信號處理器。上述的PT為Potential Transformer的縮寫，即電壓互感器。

具體地，利用濾波電路對電網的電壓信號(電壓信號為模擬信號)進行低通濾波，除去電壓信號中的高次諧波信號，得到濾波后的模擬電壓信號，按照采樣間隔時長，通過AD采樣模塊采樣濾波后的模擬電壓信號，并將濾波后的模擬電壓信號進行模數轉換，得到數字電壓信號，并發送給DSP，DSP對數字電壓信號進行軟件濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號，并基于多個濾波數字電壓信號得到電網的當前頻率。

在上述實施例中，由于經過硬件濾波和軟件濾波的雙重濾波作用，可以更好的過濾掉由外界干擾對電網電壓信號帶來的干擾信號，提高了抗干擾能力，因此，可以將上述頻率測量的方案較好的應用在電廠、鋼廠等電磁環境較為惡劣的環境，且上述頻率計算均由軟件實現，節約了硬件測頻電路成本。此外，通過上述實施例的方案，可以在現場工程應用中達到預定效果。

在本發明的上述實施例中，第二濾波模塊包括：判斷子模塊，用于判斷數字電壓信號是否為干擾信號；差分濾波處理子模塊，用于若判斷出數字電壓信號不是干擾信號，則通過差分濾波算法對數字電壓信號進行差分濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號；標記子模塊，用于若判斷出數字電壓信號是干擾信號，則將數字電壓信號按照預設特征值進行標記處理。

具體地，在經過模數轉換，得到數字電壓信號之后，DSP對數字電壓信號進行軟件濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號，即DSP首先判斷數字電壓信號是否為干擾信號(即對應該數字電壓信號的采樣點是否為干擾點)，若該數字電壓信號不是干擾信號，即對應該數字電壓信號的采樣點不是干擾點，則通過差分濾波算法對該采樣點的數字電壓信號進行差分濾波處理，得到多個濾波數字電壓信號，并基于多個濾波數字電壓信號得到電網的當前頻率；若該數字電壓信號是干擾信號，即對應該數字電壓信號的采樣點是干擾點，則將該采樣點的數字電壓信號的數值標記為0xFFFF(即上述的預設特征值)。

通過上述實施例，在進行電網頻率測量的過程中，增加了軟件過濾的方案，可以進一步去除掉電網電壓信號中的干擾信號，從而提高對電網頻率測量的抗干擾能力。

上述本發明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。

在本發明的上述實施例中，對各個實施例的描述都各有側重，某個實施例中沒有詳述的部分，可以參見其他實施例的相關描述。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術內容，可通過其它的方式實現。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

另外，在本發明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單元既可以采用硬件的形式實現，也可以采用軟件功能單元的形式實現。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。