CN113358926B - 一种适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法与装置 - Google Patents

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CN113358926B CN202110572326.1A CN202110572326A CN113358926B CN 113358926 B CN113358926 B CN 113358926B CN 202110572326 A CN202110572326 A CN 202110572326A CN 113358926 B CN113358926 B CN 113358926B
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Abstract

本申请涉及一种上述适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法、装置、计算机设备和存储介质，其中方法包括：获取待测量信号的傅里叶级数序列；基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，获取第一序列以及第二序列对应的过零时间，基于上述得到的参数以及傅里叶级数序列对应的基波频率，求得频率测量结果。整个过程，分别采用移相前后的核函数对原始信号求傅里叶级数的实部信号，且第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2，通过两个实部信号过零点的时间差计算出信号频率，因此可以在小于1+1/4周波的时间内测量出信号的频率，实现频率的高效测量。

Description

一种适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法与装置
技术领域
本申请涉及测控技术领域，特别是涉及一种适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
信号频率测量是实现智能化、智能化相关的基础研究。在实际应用中，以应用于电力***为例，频率测量是电力***的主要研发方向之一，频率测量的准确性对电力***的各个方面都有非常重要的影响，比如影响负荷特性的判断，影响相量的计算精度等周期信号的最小正周期的倒数为其频率。
对于没有任何噪声的正弦信号，其相邻的同方向变化的两个过零点之间的时间差即为这个正弦信号的正周期，这个正周期的倒数即为正弦信号的频率。这种通过检测同方向变化的两个过零点来测量频率的方法概念清楚，方法简单。但是其容易受到噪声的影响。
电力***中大部分交流量的主要成分一般为正弦信号。但是这些正弦信号基本都含有噪声，最典型的噪声为谐波和直流分量。对于噪声主要为谐波和直流分量的信号，傅里叶级数是去除噪声最有效的方法。傅里叶级数得到的基波实部和虚部两个信号的频率与原信号的频率一致。通过测量基波实部或者虚部的相邻同方向变化的两个过零点之间的时间差来测量正周期，继而对正周期求倒数来计算频率。该方法能够消除谐波和直流分量的影响，但是测频的时间窗为2个周波，测频速度较慢。
发明内容
基于此，有必要针对传统频率测量效率较低的问题，提供一种高效的适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法、装置、计算机设备和存储介质。
一种适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法，方法包括：
获取待测量信号的傅里叶级数序列；
基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2；
获取第一序列对应的第一过零点时间以及第二序列对应的第二过零点时间；
根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，得到频率测量结果。
在其中一个实施例中，根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，得到频率测量结果包括：
根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，求解得到频率计算值；
获取预设离散处理补偿修正系数，并根据频率计算值以及预设离散处理补偿修正系数，得到频率测量结果。
在其中一个实施例中，获取预设离散处理补偿修正系数包括：
获取样本信号；
通过软件仿真计算样本信号的实际频率，并采用离散处理方式测量样本信号的测量频率；
获取实际频率与测量频率的比值，得到预设离散处理补偿修正系数。
在其中一个实施例中，获取实际频率与测量频率的比值，得到预设离散处理补偿修正系数包括：
获取不同频率信号对应的实际频率与测量频率的比值；
根据不同频率信号对应的实际频率与测量频率的比值，绘制修正系数与频率对应关系曲线；
采用多阶多项式拟合方式拟合修正系数与频率对应关系曲线，得到不同频率对应的预设离散处理补偿修正系数。
在其中一个实施例中，根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，求解得到频率计算值包括：
根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，采用二分法求解得到频率计算值。
在其中一个实施例中，预设第一核函数移相角为0，预设第二核函数移相角的取值范围为(0,π/2)。
在其中一个实施例中，获取第一序列对应的第一过零点时间以及第二序列对应的第二过零点时间包括：
实时监测第一序列对应的正负号以及第二序列对应的正负号；
当第一序列发生异号时，采用差值计算得到第一序列对应的第一过零点时间；
当第二序列发生异号时，采用差值计算得到第二序列对应的第二过零点时间。
一种适用于芯片化继电保护的信号频率测量装置，装置包括：
信号获取模块，用于获取待测量信号的傅里叶级数序列；
积分变换模块，用于基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2；
过零点时间确定模块，用于获取第一序列对应的第一过零点时间以及第二序列对应的第二过零点时间；
频率测量模块，用于根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，得到频率测量结果。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取待测量信号的傅里叶级数序列；
基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2；
获取第一序列对应的第一过零点时间以及第二序列对应的第二过零点时间；
根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，得到频率测量结果。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取待测量信号的傅里叶级数序列；
基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2；
获取第一序列对应的第一过零点时间以及第二序列对应的第二过零点时间；
根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，得到频率测量结果。
上述适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法、装置、计算机设备和存储介质，获取待测量信号的傅里叶级数序列；基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，获取第一序列以及第二序列对应的过零时间，基于上述得到的参数以及傅里叶级数序列对应的基波频率，求得频率测量结果。整个过程，分别采用移相前后的核函数对原始信号求傅里叶级数的实部信号，且第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2，通过两个实部信号过零点的时间差计算出信号频率，因此可以在小于1+1/4周波的时间内测量出信号的频率，实现频率的高效测量。
附图说明
图1为一个实施例中适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法的流程示意图；
图2为另一个实施例中适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法的流程示意图；
图3为修正系数与频率对应关系曲线图；
图4为一个应用实例中适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法的流程示意图；
图5为一个实施例中适用于芯片化继电保护的信号频率测量装置的结构框图；
图6为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
为了详细说明本申请适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法的技术原理及其效果，下面将首先介绍基于傅里叶级数得到测量频率的原理。
1、基于傅里叶级数测量频率的原理
对于信号x(t)＝Asin(2πft+2πfα)，f为信号的频率，2πfα为信号的初相角，t为时间。经过推导得到其傅里叶级数的实部Freal(t)和虚部Fimag(t)可以表示为：
Figure BDA0003083005460000051
其中，A1＝Af0fsin(πf/f0)/π/(f0 2-f2)为实部的幅值，A2＝-Af0 2sin(πf/f0)/π/(f0 2-f2)为虚部的幅值，f0为求取傅里叶级数时选取的基波频率。
由式(1)可以看出，信号x(t)傅里叶级数的基波实部和虚部的频率与信号x(t)的频率一样。基于此特征，采用傅里叶级数的基波实部或虚部的相邻同方向变化的两个过零点之间的时间差来测量正周期，继而对正周期求倒数来计算频率。该方法能够消除谐波和直流分量的影响，但是测频需要2个周波的时间窗，测频速度较慢。
继续深入研究，信号x(t)＝Asin(2πft+2πfα)在t＝0时计算傅里叶级数的公式为：
Figure BDA0003083005460000061
使用欧拉公式ejθ＝cosθ+jsinθ对式(2)中的复指数化为三角函数形式得：
Figure BDA0003083005460000062
F(0)的实部和虚部可以表示为：
Figure BDA0003083005460000063
使用cos(θ+π/2)＝-sinθ把式(4)中虚部的正弦项转换为余弦项：
Figure BDA0003083005460000064
从式(5)可以看出，实部和虚部的被积函数中仅有余弦项相差π/2，其它的一模一样。而这导致实部和虚部之间的相位相差1/4周期。
把Fimag(0)中π/2一般化β，把Fimag(0)一般化为F(0,β)，得：
Figure BDA0003083005460000065
当β＝0，计算结果为实部；当β＝π/2，计算结果为虚部。式(6)的积分结果为：
Figure BDA0003083005460000071
其中A3＝Af0sin(πf/f0)/π/(f0 2-f2)。
对于时刻t，信号x(t)的初始相角为2πft+2πfα，因此：
Figure BDA0003083005460000072
令：
Figure BDA0003083005460000073
则：
Figure BDA0003083005460000074
其中
Figure BDA0003083005460000075
由式(9)可以得到：
Figure BDA0003083005460000076
由式(11)可以容易地得到，当β∈[0,π/2]时，δ随着β的增加而增大，是β的增函数。
采用实虚部之间的时间差来测频，即β分别取0和π/2，相对应的δ分别为0和π/2，相位相差π/2，因此测频需要1+1/4周期。
继续深入研究发现，当β分别取0和一个小于π/2的值时，由于δ是β的增函数。相对应的δ也分别为0和一个小于π/2的值，相位相差将小于π/2，测频需要的时间也将小于1+1/4周期。改变β就可以改变测频需要的时间窗，极限情况下，测频需要的时间窗将接近于1个周期。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法，包括以下步骤：
S200：获取待测量信号的傅里叶级数序列。
信号x(t)＝Asin(2πft+2πfα)在t＝0时计算傅里叶级数的公式为：
Figure BDA0003083005460000081
使用欧拉公式ejθ＝cosθ+jsinθ对式(2)中的复指数化为三角函数形式得：
Figure BDA0003083005460000082
F(0)的实部和虚部可以表示为：
Figure BDA0003083005460000083
使用cos(θ+π/2)＝-sinθ把式(4)中虚部的正弦项转换为余弦项：
Figure BDA0003083005460000084
从式(5)可以看出，实部和虚部的被积函数中仅有余弦项相差π/2，其它的一模一样。而这导致实部和虚部之间的相位相差1/4周期。
把Fimag(0)中π/2一般化β，把Fimag(0)一般化为F(0,β)，得：
Figure BDA0003083005460000085
S400：基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2。
在上述公式中β分别取预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角，对上述公式6的序列进行积分变换，得到第一序列y1(n)和第二序列y2(n)。预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角是预先设定的核函数移相角，其可以根据实际情况的需要进行设定。如上述内容已述的，为了提高频率测量效率，在这里预设第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2，测频需要的时间也将小于1+1/4周期，即效率由于传统基于傅里叶级数的测频方案。进一步的，为了减少数据处理量，预设第一核函数移相角可以为0；预设第二核函数移相角为小于π/2的值。优选的，预设第二核函数移相角可以为π/4。
S600：获取第一序列对应的第一过零点时间以及第二序列对应的第二过零点时间。
在上述公式(6)经过S400处理之后得到第一序列以及第二序列，其对应的是两条不同的曲线，查找第一序列对应的第一过零点时间t1以及第二序列对应的第二过零点时间t2，过零点时间只是在序列(信号)中发生正负号翻转(异号)对应的时间点。具体来说，基于上述公式(6)，第一序列对应曲线的过零点，记录此时的时间为t1，再查找第二序列对应曲线的过零点，记录此时的时间为t2。此时δ＝2πf(t2-t1)。
S800：根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，得到频率测量结果。
基于上述S600处理，得到δ＝2πf(t2-t1)，在基于上述公式(11)可以得到下述公式：
tan2πf(t2-t1)＝f0/ftanγ (12)
在上述公式(12)中，第一序列过零点时间t1、第二序列过零点时间t2、傅里叶级数序列对应的基波频率f0以及第二核函数移相角与第一核函数移相角之间相位差值已知(由于在这里默认第一核函数移相角为0，因此直接用第二核函数γ表征两者之间相位差值)，仅有f一个未知量，求解即可得到频率测量结果。
上述适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法，获取待测量信号的傅里叶级数序列；基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，获取第一序列以及第二序列对应的过零时间，基于上述得到的参数以及傅里叶级数序列对应的基波频率，求得频率测量结果。整个过程，分别采用移相前后的核函数对原始信号求傅里叶级数的实部信号，且第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2，通过两个实部信号过零点的时间差计算出信号频率，因此可以在小于1+1/4周波的时间内测量出信号的频率，实现频率的高效测量。
如图2所示，在其中一个实施例中，S800包括：
S820：根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，求解得到频率计算值；
S840：获取预设离散处理补偿修正系数，并根据频率计算值以及预设离散处理补偿修正系数，得到频率测量结果。
具体可以采用二分法计算求解得到频率计算值。进一步研究发现，直接求解得到f虽然可以提高频率测量效率，但是对信号(例如电力***中交流量)都是采样后，用离散而不是连续的方式处理。离散的处理方式相对于连续的处理方式来说多了采样保持环节的误差、过零点插值计算的误差以及数值算法解式(12)的误差等。因此，为了在提高效率的同时进一步提高测量精度，在这里还进行补偿修正，先基于上述公式(12)求解得到频率计算值，再获取预设离散处理补偿修正系数，将频率计算值乘以预设离散处理补偿修正系数，得到频率测量结果，以显著提升最终频率测量值的准确度。具体来说，预设离散处理补偿修正系数是预先处理得到的离散处理补偿修正的系数，该系数可以通过模拟仿真的方式得到。
在其中一个实施例中，获取预设离散处理补偿修正系数包括：
获取样本信号；通过软件仿真计算样本信号的实际频率，并采用离散处理方式测量样本信号的测量频率；获取实际频率与测量频率的比值，得到预设离散处理补偿修正系数。
在本实施例中，通过软件来仿真计算预设离散处理补偿修正系数，该软件可以为MATLAB。具体来说，针对样本信号每隔0.1Hz取一个频率点，对于每个频率点，在(-π,π)区间内每隔0.1取一个点，用MATLAB计算实际频率与采用离散处理方式测量出来的频率的比值。对每个频率点在(-π,π)区间内所有点的比值计算平均值作为该频率点的修正系数。经过MATLAB计算的修正系数如图3所示。在实际测量频率时，只需将基于上述公式(12)计算得到的频率与图3中对应离散处理补偿修正系数相乘，即可得到准确的频率测量结果。
在其中一个实施例中，获取实际频率与测量频率的比值，得到预设离散处理补偿修正系数包括：
获取不同频率信号对应的实际频率与测量频率的比值；根据不同频率信号对应的实际频率与测量频率的比值，绘制修正系数与频率对应关系曲线；采用多阶多项式拟合方式拟合修正系数与频率对应关系曲线，得到不同频率对应的预设离散处理补偿修正系数。
针对上述处理得到的实际频率与测量频率的比值，其表征的是不同频率对应的比值，为了进一步提升预设离散处理补偿修正系数准确性，在这里，采用多项式对绘制的对应关系曲线进行拟合，这个拟合过程采用多阶多项式拟合方式进行，从而得到不同频率对应的预设离散处理补偿修正系数。在实际拟合过程中发现，采用单阶拟合时，其拟合得到的结果误差较大，因此，在这里采用多阶多项式拟合，具体可以采用3阶多项式拟合。
下面将详细介绍上述拟合相关的内容。
采用多项式拟合的方式拟合图3的曲线，当多项式阶次分别为1，2和3时，拟合出来的最大误差和相对误差如下表所示：
表1：多项式拟合误差分析
Figure BDA0003083005460000111
从表1可以看出，多项式阶数为1，即线性拟合时，修正系数的最大误差接近0.2％，当频率为50Hz时，其带来的误差为0.1Hz，不能满足频率测量精度的要求。随着多项式阶次的提高，修正系数的拟合误差快速降低，当多项式阶次为3时，修正系数的最大误差为0.0035％，当频率为50Hz时，其带来的误差为0.0018Hz，基本不会影响频率的测量精度。
在其中一个实施例中，获取第一序列对应的第一过零点时间以及第二序列对应的第二过零点时间包括：
实时监测第一序列对应的正负号以及第二序列对应的正负号；当第一序列发生异号时，采用差值计算得到第一序列对应的第一过零点时间；当第二序列发生异号时，采用差值计算得到第二序列对应的第二过零点时间。
过零点时间即序列(信号)发生正负号翻转(异号)对应的时间点。在实际应用中，实时监测第一序列和第二序列对应的正负号，当第一序列当前时间点与上一时间点异号时，采用差值计算得到第一过零点时间，当第二序列当前时间点与上一时间点异号时，采用差值计算得到第二过零点时间。
在实际应用中，本申请适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法的具体流程如图4所示，其具体包括以下步骤：
1、对待测频率模拟量进行采样得到序列x(n)；
2、核函数移相角取0时，对序列x(n)进行积分变换得到y1(n)；
3、核函数移相角取π/4时，对序列x(n)进行积分变换得到y2(n)；
4、判断y1(n)的当前点和上一点是否异号，若是，则进入步骤5，若否，则进入步骤6；
5、插值计算y1(n)的过零点时间t1；
6、判断y1(n)的当前点和上一点是否异号，若是，则进入步骤7，若否，则进入步骤11；
7、插值计算y2(n)的过零点时间t2；
8、采用二分法计算公式(12)的频率f；
9、采用拟合的3阶多项式计算频率f对应的修正系数；
10、修正系数乘以f得到i的频率；
11、测量装置中中断代码。
应该理解的是，虽然上述各流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，上述各流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
如图5所示，本申请还提供一种适用于芯片化继电保护的信号频率测量装置，装置包括：
信号获取模块200，用于获取待测量信号的傅里叶级数序列；
积分变换模块400，用于基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2；
过零点时间确定模块600，用于获取第一序列对应的第一过零点时间以及第二序列对应的第二过零点时间；
频率测量模块800，用于根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，得到频率测量结果。
上述适用于芯片化继电保护的信号频率测量装置，获取待测量信号的傅里叶级数序列；基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，获取第一序列以及第二序列对应的过零时间，基于上述得到的参数以及傅里叶级数序列对应的基波频率，求得频率测量结果。整个过程，分别采用移相前后的核函数对原始信号求傅里叶级数的实部信号，且第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2，通过两个实部信号过零点的时间差计算出信号频率，因此可以在小于1+1/4周波的时间内测量出信号的频率，实现频率的高效测量。
在其中一个实施例中，频率测量模块800还用于根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，求解得到频率计算值；获取预设离散处理补偿修正系数，并根据频率计算值以及预设离散处理补偿修正系数，得到频率测量结果。
在其中一个实施例中，频率测量模块800还用于获取样本信号；通过软件仿真计算样本信号的实际频率，并采用离散处理方式测量样本信号的测量频率；获取实际频率与测量频率的比值，得到预设离散处理补偿修正系数。
在其中一个实施例中，频率测量模块800还用于获取不同频率信号对应的实际频率与测量频率的比值；根据不同频率信号对应的实际频率与测量频率的比值，绘制修正系数与频率对应关系曲线；采用多阶多项式拟合方式拟合修正系数与频率对应关系曲线，得到不同频率对应的预设离散处理补偿修正系数。
在其中一个实施例中，频率测量模块800还用于根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，采用二分法求解得到频率计算值。
在其中一个实施例中，预设第一核函数移相角为0，预设第二核函数移相角的取值范围为(0,π/2)。
在其中一个实施例中，过零点时间确定模块600还用于实时监测第一序列对应的正负号以及第二序列对应的正负号；当第一序列发生异号时，采用差值计算得到第一序列对应的第一过零点时间；当第二序列发生异号时，采用差值计算得到第二序列对应的第二过零点时间。
关于适用于芯片化继电保护的信号频率测量装置的具体实施例可以参见上文中对于适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法的实施例，在此不再赘述。上述适用于芯片化继电保护的信号频率测量装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图6所示。该计算机设备包括通过***总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作***、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作***和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储预设核函数移相角等预设数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法。
本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取待测量信号的傅里叶级数序列；
基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2；
获取第一序列对应的第一过零点时间以及第二序列对应的第二过零点时间；
根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，得到频率测量结果。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，求解得到频率计算值；获取预设离散处理补偿修正系数，并根据频率计算值以及预设离散处理补偿修正系数，得到频率测量结果。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取样本信号；通过软件仿真计算样本信号的实际频率，并采用离散处理方式测量样本信号的测量频率；获取实际频率与测量频率的比值，得到预设离散处理补偿修正系数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
获取不同频率信号对应的实际频率与测量频率的比值；根据不同频率信号对应的实际频率与测量频率的比值，绘制修正系数与频率对应关系曲线；采用多阶多项式拟合方式拟合修正系数与频率对应关系曲线，得到不同频率对应的预设离散处理补偿修正系数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，采用二分法求解得到频率计算值。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
实时监测第一序列对应的正负号以及第二序列对应的正负号；当第一序列发生异号时，采用差值计算得到第一序列对应的第一过零点时间；当第二序列发生异号时，采用差值计算得到第二序列对应的第二过零点时间。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取待测量信号的傅里叶级数序列；
基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，第一核函数移相角与预设第二核函数移相角相位相差小于π/2；
获取第一序列对应的第一过零点时间以及第二序列对应的第二过零点时间；
根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，得到频率测量结果。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，求解得到频率计算值；获取预设离散处理补偿修正系数，并根据频率计算值以及预设离散处理补偿修正系数，得到频率测量结果。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取样本信号；通过软件仿真计算样本信号的实际频率，并采用离散处理方式测量样本信号的测量频率；获取实际频率与测量频率的比值，得到预设离散处理补偿修正系数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
获取不同频率信号对应的实际频率与测量频率的比值；根据不同频率信号对应的实际频率与测量频率的比值，绘制修正系数与频率对应关系曲线；采用多阶多项式拟合方式拟合修正系数与频率对应关系曲线，得到不同频率对应的预设离散处理补偿修正系数。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，采用二分法求解得到频率计算值。
在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：
实时监测第一序列对应的正负号以及第二序列对应的正负号；当第一序列发生异号时，采用差值计算得到第一序列对应的第一过零点时间；当第二序列发生异号时，采用差值计算得到第二序列对应的第二过零点时间。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种适用于芯片化继电保护的信号频率测量方法，其特征在于，所述方法包括：
获取待测量信号的傅里叶级数序列；
基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对所述傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，所述第一核函数移相角与所述预设第二核函数移相角相位相差小于π/2；
获取所述第一序列对应的第一过零点时间以及所述第二序列对应的第二过零点时间；
根据所述第一过零点时间、所述第二过零点时间、所述傅里叶级数序列对应的基波频率、所述第一核函数移相角以及所述第二核函数移相角，得到频率测量结果；
所述根据所述第一过零点时间、所述第二过零点时间、所述傅里叶级数序列对应的基波频率、所述第一核函数移相角以及所述第二核函数移相角，得到频率测量结果包括：根据所述第一过零点时间、所述第二过零点时间、所述傅里叶级数序列对应的基波频率、所述第一核函数移相角以及所述第二核函数移相角，求解得到频率计算值；获取预设离散处理补偿修正系数，并根据所述频率计算值以及所述预设离散处理补偿修正系数，得到频率测量结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取预设离散处理补偿修正系数包括：
获取样本信号；
通过软件仿真计算所述样本信号的实际频率，并采用离散处理方式测量所述样本信号的测量频率；
获取所述实际频率与所述测量频率的比值，得到预设离散处理补偿修正系数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述实际频率与所述测量频率的比值，得到预设离散处理补偿修正系数包括：
获取不同频率信号对应的所述实际频率与所述测量频率的比值；
根据所述不同频率信号对应的所述实际频率与所述测量频率的比值，绘制修正系数与频率对应关系曲线；
采用多阶多项式拟合方式拟合所述修正系数与频率对应关系曲线，得到不同频率对应的预设离散处理补偿修正系数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一过零点时间、所述第二过零点时间、所述傅里叶级数序列对应的基波频率、所述第一核函数移相角以及所述第二核函数移相角，求解得到频率计算值包括：
根据所述第一过零点时间、所述第二过零点时间、所述傅里叶级数序列对应的基波频率、所述第一核函数移相角以及所述第二核函数移相角，采用二分法求解得到频率计算值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设第一核函数移相角为0，所述预设第二核函数移相角的取值范围为(0,π/2)。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述第一序列对应的第一过零点时间以及所述第二序列对应的第二过零点时间包括：
实时监测所述第一序列对应的正负号以及所述第二序列对应的正负号；
当所述第一序列发生异号时，采用差值计算得到所述第一序列对应的第一过零点时间；
当所述第二序列发生异号时，采用差值计算得到所述第二序列对应的第二过零点时间。
7.一种适用于芯片化继电保护的信号频率测量装置，其特征在于，所述装置包括：
信号获取模块，用于获取待测量信号的傅里叶级数序列；
积分变换模块，用于基于预设第一核函数移相角以及预设第二核函数移相角分别对所述傅里叶级数序列进行积分变换，得到第一序列和第二序列，所述第一核函数移相角与所述预设第二核函数移相角相位相差小于π/2；
过零点时间确定模块，用于获取所述第一序列对应的第一过零点时间以及所述第二序列对应的第二过零点时间；
频率测量模块，用于根据所述第一过零点时间、所述第二过零点时间、所述傅里叶级数序列对应的基波频率、所述第一核函数移相角以及所述第二核函数移相角，得到频率测量结果；
所述频率测量模块还用于根据第一过零点时间、第二过零点时间、傅里叶级数序列对应的基波频率、第一核函数移相角以及第二核函数移相角，求解得到频率计算值；获取预设离散处理补偿修正系数，并根据频率计算值以及预设离散处理补偿修正系数，得到频率测量结果。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述频率测量模块还用于获取样本信号；通过软件仿真计算样本信号的实际频率，并采用离散处理方式测量样本信号的测量频率；获取实际频率与测量频率的比值，得到预设离散处理补偿修正系数。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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