频率测量方法的改进
电力系统频率稳定性分析与改进措施

电力系统频率稳定性分析与改进措施电力系统是当代社会不可或缺的基础设施之一,它为社会生产和生活提供了稳定、可靠的电力供应。
然而,在供电过程中,频率稳定性是一个非常重要的参数。
频率波动严重时,不仅会影响用户的用电质量,还有可能导致电力系统崩溃,造成严重的经济损失和社会影响。
一、频率稳定性的基本概念和测量方法频率稳定性通常指电力系统的电力频率波动。
在正常情况下,电力系统频率应该始终维持在一个非常窄的范围内(通常在49.8~50.2Hz之间),只有在特殊情况下才会有适当的变化。
频率稳定性的测量方法通常是通过PMU即同步相量测量单元的数据进行计算得到的。
PMU是一种专业测量设备,可以提供高精度的电量数据以及电力质量参数。
通过PMU可以得到电力频率波动和相位差数据,从而评估电力系统的频率稳定性。
二、频率稳定性问题的原因与影响频率稳定性问题主要有两个方面的原因:1. 电力负荷过大或不平衡当电力系统负荷过大或未平衡时,就会导致系统频率的波动,甚至可能导致系统失稳。
2. 发电机数量和效率不足如果发电机数量不足或者发电机效率低下,就会导致电力系统频率不能在一个合理的范围内保持稳定。
频率波动,特别是超过合理范围的波动,会给电力系统带来很多不良影响。
一些比较明显的表现如下:1. 设备的损坏和烧坏如果电力系统频率变化太大,电器设备在瞬间会经受到巨大的电流,导致电器设备受损或防护设备失效,甚至可能会引起火灾等意外事故。
2. 供电不稳定频率稳定性不好的电力系统,供电不稳定,可能会引起一些设备的故障,如电脑、卫星电视、电子钟表等,甚至有可能影响医疗器械的使用。
3. 经济损失频率稳定性差的电力系统,不仅会影响设备的正常使用,而且还会抬高企业的能耗,增加企业的经济负担。
三、电力系统频率稳定性的改进措施1. 电网合规电网合规是指电力系统在使用时,符合相关的国家标准和法规。
这些标准和法规涵盖了电力系统的多个方面,其中包括频率稳定性等关键参数。
基于卡尔曼滤波算法的改进测频算法

基于卡尔曼滤波算法的改进测频算法一、绪论当前,随着科学技术和信息化技术的发展,在无线电系统中,频率测量技术应用非常广泛,如手机有源对消噪、测频、复合码转换甚至空前绝后的空中感知等。
由于系统干扰、传统测量技术的缺陷以及复杂环境下频率测量的精度需求,得到了系统工程技术人员的重视,研制出来的改进测频算法是一种更加精确的频率测量技术。
卡尔曼滤波算法是目前用于跟踪目标状态的众多滤波算法中最著名的算法,它具有较高的精度、广泛的适用性以及易于实现等优点。
因此,基于卡尔曼滤波算法的改进测频算法是为了提高测量频率精度而开发的一种更高精度的频率测量方法。
本文主要介绍了基于卡尔曼滤波算法的改进测频算法,旨在提供一种更高精度的频率测量方法,以解决传统测量技术在复杂环境下的精度问题。
1 、理论基础卡尔曼滤波是一种有效检测和估计随机信号、运动物体状态等相关信息的有效算法。
它采用同时对测量值和历史状态进行更新,将测量值与状态量进行插值拟合,以提高滤波算法效果。
在改进测频算法中,首先把实时得到的采样数据作为测量输入,采用梯度搜索法改善测量数据,然后输入给卡尔曼滤波器,输出更新后的状态量,以获得最终的频点。
2 、算法流程1) 第一步,读取实时采样数据,对数据进行梯度搜索,以获得最佳的采样点,作为测量值,输入给滤波器。
2 ) 第二步,将测量值作为观测量输入给卡尔曼滤波器,滤波器对观测量进行滤波,输出滤波后的状态量。
3 ) 第三步,将滤波后的状态量作为最终的检测值,进行精确的频率测量。
3 、程序实现1 ) 初始化系统,设置滤波器状态数组和系统输入数组;2 ) 读取输入系统采样数据,进行传统梯度搜索算法,获取最佳采样点;3 ) 计算滤波器观测量,得出预测状态量;4 ) 调整状态量和状态量协方差矩阵,采用卡尔曼滤波计算滤波后状态量;5 ) 获取滤波后状态量,并计算频点值。
四、实验结果实验中,采用精度为0.1Hz,信噪比为2000的样本来进行频率测量实验。
电力系统频率测量方法与实践

电力系统频率测量方法与实践摘要:在电力系统中,频率属于关键的一项特征,所以在电力系统测量内频率是重要的内容,怎样正确的测量电力系统频率,已经是相关单位需要不断探索的问题。
本文对于当前常用的电力系统频率测量方法进行阐述,并提出一种实用性较高的测量方案。
关键词:电力系统;频率测量;方法;实践下面从电力系统频率测量基本的要求着手,分析几种常见的电力系统频率测量算法,并以实际案例的方式,探究一种具有较高实用性的电力系统频率测量方法。
一、电力系统频率测量基本的要求首先,能够对于电力系统的物理真实性进行反映,并体现出实施控制有效性,同时基于实时频率估计的控制作用必须要具备较高的可靠度;其次,最大限度的降低误差问题,具有较高的精度要求标准。
这一要求的影响因素诸多,同观测模型同真实信号符合程度等方面的因素具有紧密的关联性;接下来,具有一定的快速要求,发挥出较高的追踪功能,而且是实时的跟踪,这样就避免了滞后性的弊端问题;最后,具有较高的经济优越性,不会产生高成本。
通过最小的代价得到最高的性能价格比。
二、电力系统频率测量算法在频率测量中,主要的内容之一就是测频算法设计,也是发挥作用最为显著的环节。
首先,作为辅助算法,信号预处理以及结果的再处理内容就是提供给频率测量相关内容,合理的调整好测量性能之后获得实际应用效果。
尽管频率测量具有主导的地位,但是辅助算法能够在很大程度上对于预期执行以及装置可靠性情况产生影响,所以必须要加以重视。
大量的实践工作表明,若想使得辅助算法具有较强的去噪能力以及时滞较小,并提供给后续控制分析较高的精度频率的效果,具有较高的难度。
辅助算法若想获得到较高的计算质量水平,就需要充分的考虑到多方面因素,包括软硬件实现约束;主算法数值行为情况;给定应用时间响应以及精度的标准。
三、频率策略的常用计算方法第一种为周期法。
原始周期法进行测量频率期间,主要是对于信号波形相继过零点间时间宽度情况进行测量,之后展开频率的测量操作。
机械系统的固有频率分析与改进方法

机械系统的固有频率分析与改进方法导言:机械系统在工程领域起着重要的作用,而固有频率则是决定机械系统性能的重要指标之一。
通过对机械系统固有频率的分析与改进,可以提高机械系统的工作效率、减少能量损耗,进而改善整个工程系统的运行性能。
本文将探讨机械系统固有频率的分析方法和改进策略。
一、什么是机械系统的固有频率?机械系统的固有频率是指在没有外界干扰力情况下,机械系统固有振动产生的频率。
机械系统的固有频率主要与系统的质量、刚度以及振动模式相关。
固有频率可以通过数学模型和实验手段得到。
二、机械系统固有频率的分析方法1. 数学模型法:通过建立机械系统的数学模型,可以利用数学方法推导出系统的固有频率。
常用的数学模型包括方程法、有限元法等。
方程法适用于简单的机械系统,而对于复杂的机械系统,有限元法更为适用。
2. 模态分析法:模态分析方法通过计算机仿真,得到机械系统的模态振型和固有频率。
在模态分析中,可以通过改变系统的质量、刚度等参数,来观察固有频率的变化情况。
模态分析方法可以较为准确地计算出机械系统的固有频率。
3. 实验测量法:实验测量法是通过在实际机械系统上进行试验来测量其固有频率。
常用的实验方法包括共振法、频率扫描法等。
实验测量法的优点在于可以直接得到系统的固有频率,但是受实验条件限制,相对较为耗时和复杂。
三、机械系统固有频率的改进方法1. 优化设计:通过改变机械系统的结构和参数,来提高机械系统的固有频率。
优化设计包括减小机械系统的质量、增加系统的刚度等。
在设计过程中,可以利用数学模型或者模态分析方法,来预测和优化机械系统的固有频率。
2. 隔振措施:通过在机械系统中增加合适的隔振装置,来抑制振动传递和能量耗散。
隔振措施包括添加隔振垫、减振器等。
隔振装置的安装位置和参数的选择需要根据具体的机械系统和振动特性进行合理设计和优化。
3. 材料选择和加工工艺:在机械系统的材料选择和加工工艺上,可以通过合理的选择材料和改进工艺,来提高系统的刚度和固有频率。
如何精确测量声音频率的方法和误差控制

如何精确测量声音频率的方法和误差控制声音频率(音调)是指声音的高低,是人们听觉感知中的重要参数之一。
精确测量声音频率对于音乐制作、音响调试等领域具有重要意义。
本文将介绍几种常用的声音频率测量方法以及误差控制技术。
一、频率测量的原理频率是指单位时间内发生的周期性事件的次数。
声音频率是指声波在单位时间内的振动次数,单位为赫兹(Hz)。
在测量声音频率时,常用的方法有使用频谱分析仪、频率计和音调检测器等。
二、使用频谱分析仪进行频率测量频谱分析仪是一种将连续信号变换为频谱参数的仪器。
频谱分析仪可以将声音信号进行傅里叶变换,将时域信号转换为频域信号,从而得到信号在不同频率上的能量分布情况。
通过观察频谱图可以确定声音的频率。
然而,频谱分析仪的测量误差较大,特别是在低频范围内。
这是因为频谱分析仪的测量结果受其分辨率和采样率的限制。
分辨率是指频谱分析仪在不同频率上能够区分的最小差别,采样率是指在单位时间内对信号进行采样的次数。
因此,对于低频信号,需要使用高分辨率和高采样率的仪器来进行测量,从而减小测量误差。
三、使用频率计进行频率测量频率计是一种测量信号频率的电子仪器。
常用的频率计有数字频率计和频率计芯片。
数字频率计通过对信号进行计数并根据计数结果计算频率,可以较精确地测量频率。
频率计芯片则通过内置的计数器和时钟来实现频率测量,测量结果可以直接显示在芯片上。
使用频率计进行频率测量时,需要选择适当的测量范围和精度。
在选择测量范围时,要根据待测信号的频率范围选择。
而在选择精度时,要根据测量要求和仪器的精确度限制来确定。
为了减小误差,可以进行多次测量并取平均值,如此可以提高测量精度。
四、使用音调检测器进行频率测量音调检测器是一种通过识别声音的音高来测量频率的设备。
音调检测器工作原理是接收声音信号进行分析,并将结果显示为相应的音高信息。
音调检测器多用于乐器调音和声音检测等领域,其测量精度较高。
然而,音调检测器的测量结果受到环境噪音的影响,尤其在噪音较大的情况下会导致测量误差增大。
基于改进Hilbert变换的电力信号频率测量方法

1 频 率测 量 方 法
11 多重 自相关 原理 .
相关 函数 。按 照相 关 理论 ,如 果 噪声是 高斯 白噪
声 ,当T 于无穷 的时候 ,后 三项 都将 趋 于零值 。 趋
所 以 ,信 号 经过一 次 自相关 运算 后将 近似 等于 : 多重 信 号相关 法是 利用 信 号 的多 次重 复 自相
干扰 。影 响它们 在实 际 电力 系统 中的应用 。
最 专 s 抖 + ∽ ! i Ⅳ n x
[ i [ +)+h O 】d As t O r q】+ no + t
=
专js( A (’ 。it 。s t Tno )i + A t n 7 + 专 s )o i n 坳 专J n + ] 。 T )
的抗 噪 能力 ,能有效 地对 电力 系统 的信号 进行 频率 估 计 ,其精 度 可 比传 统 的直接 H let 计 i r b 估
算 法提 高2 3 ~ 个数 量级 。
关键 词 :多重 自相 关 ;H let i r变换 ;频 率测 量 ; 电力信 号 b
0 引 言
频率 是 电力 信号 的一 个重 要 参数 ,如 何 有效
4 电 手元 器 件 壶 用 2
2 1 . w . d .t 0 09 w we a r c c
第 1卷 2
21年9 00 第9 月期
鼹簖
V12N. 01 o . 9
Sp 00 e .2 1
信 号经 过 一次 自相 关运 算 后 。信 号 的相 位信
I 测 号H 被信
多 自 H lt l 重相 He ir b ̄
寺』 £ (It 1。 ) f) ( + d I 7 ( 2 )
本 文针 对传 统算 法 容易 受到 噪 声干 扰 这一 问 题 ,提 出了一 种新 的 电力 系统频 率估 计 算 法 。该
对于今后频率计算的建议
对于今后频率计算的建议
1、要重视数据的准确性:精确的数据是频率计算的关键要素,如果
数据有较大的差错,将会导致结果不准确。
因此,应该提高采集数据的技
术水平,准确采集所需的原始数据。
2、注重统计方法的合理性:在计算频率时,应该选择恰当的统计方法,选择合理的统计方法,以确保最终结果的准确性。
选择的统计方法应
适用于收集的原始数据,否则也会导致结果不准确。
3、应遵循合理的时间间隔:在计算频率时,应该注意收集数据的时
间间隔,收集频繁的数据可以更好地描述现实状况,从而更为准确地计算
频率。
4、加强质量控制:在计算频率时,应该加强质量控制,确保每项数
据都符合要求,以保证最终结果的准确性。
5、兼顾实时性:频率计算结果的实时性非常重要,如果实时性不够,将会降低计算结果的可信度。
因此,应在计算过程中注重实时性,尽可能
地提高结果的实时性。
6、兼顾准确性:提高频率计算结果的准确性也很重要,应尽可能改
进现有的统计方法,以提高结果的准确性。
7、注意调整技术参数:在计算频率时,还要注意调整各项技术参数,以确保最终频率计算结果的准确性。
对电网故障时刻PMU测量频率的思考和讨论_张彦军
例如 , 某正弦电压的实时波形如图 1所示 。
定的误差 , 由此计算到的实时频率也会有偏差 。 2.1 暂 态信 号的频 率
电网发生的如下扰动 , 都可能导致电压信号的突 变 :短路故障 、线路跳闸 、切机 、切负荷 、非同期并网 等 。当信号发生突变 (幅值突变 , 相角突变等 )时 , 突 变时刻的信号属于暂态信号 。对于暂态信号进行傅 里叶分析 , 可以发现它包含有丰富的频率分量 , 而不 仅仅是基频信号 。 从理论上讲 , 暂态信号的频率测量 结果是一个连续频谱 , 这时不存在严格意义上的工频 频率值 。 在该种情况下 , 为提高快速测频率速度 , 需 要找到更有效的频率测量方法 。 2.2 暂 态信 号对频 率测 量的 影响
K =1 +Δ2πφ 因此 , 被测信号的频率为
f=Tk=1 +TΔ2πφ (Hz)
2 PMU暂态频率测量方法
电力系统相量测量基本上都是建立在信号基频 频率为 50 Hz的前提下的频率测量 , 当电力系统出现 故障后 , 系统将从一种运行状态过渡到另一种状态 。 在此过程中 , 系统的电压 、电流会发生波形畸变 , 同时 考虑到 A/D量化误差等原因 , 采样到的数据存在一
图 2 暂态电压变化图
若电压未发生突变 , 测量周期为 T1 , 则相应测频 结果为 f1 =1/T1 。
基于能量矩形平衡法频率测量技术的研究与改进
里叶变换 ( ) F 算法具有简单 , 速度快的特点 , 且使 用多个特征量并不增加其计算 量 , 这些优点使得傅 里叶变换更适合于在线系统的应用与分析。信号在
频 域 中常 用横 轴 为频 率 , 轴 为 幅值 或 相 位 的直 角 纵 坐标 系描述 。对 频 率测 量 而 言 , 个 基 本 问题 是 横 一 轴 的刻度 最小值 是 多少 , 就 是频 率 的分 辨率 问题 。 也 若 是 采样 率 , 是 样 本数 , 橼 则频 率 分 辨 率 为 △ = 厂
( 华北 煤炭 医学 院 信 息 中心 , 河北唐 山 0 30 ) 600
摘 要: 提出一种基于改进的能量矩形平衡法的频率测量算法, 给出框图程序。该算法将现代测量理论与能
量矩形平衡法相 结合 , 完善 L b IW 的信号处理 功能 。可应用 于各种波形 的频 率测量 , 有效地减 小测频误 差 和 aV E 能
o e g c a u a l nc e ho n En r y Re t ng l r Ba a e M t d
CHEN o,S Ha HAN ah,ZHANG — an Y SiXi g
(nom t nC ne ,N r hn ol dcl ol e T n sa e e 0 3 0 C ia If ai etr ot C iaC a Me i l g , a gh nH B i 6 0 0, hn ) r o h aC e
f n t n o a VI u c i f L b EW . I a e a p id i a urn h i n l ̄e u n y o v sa d ef ci ey d — o tc n b p le n me s i g t e sg a q e c fwa e n fe tv l e
对物理实验_示波器的使用_内容的改进_用示波器测定音叉的频率
对物理实验_示波器的使用_内容的改进_用示波器测定音叉的
频率
示波器是一种常用的物理实验仪器,用于测量和显示电信号的变化。
在测定音叉的频率时,示波器可以提供精确的测量结果。
为了改进使用示波器测定音叉频率的内容,可以采取以下措施:1. 确保示波器的设置正确:在使用示波器之前,需要将示波器的设置调整为适当的范围。
首先,选择适当的时间和电压刻度,以确保音叉的信号可以准确地显示在示波器的屏幕上。
其次,调整示波器的触发模式和触发电平,以确保示波器能够稳定地显示音叉的周期性信号。
2. 选择合适的探头:示波器通常配备了不同类型的探头,用于测量不同范围的电压信号。
在测量音叉的频率时,应选择适当的探头,并将其正确连接到示波器和音叉上。
3. 调整示波器的水平和垂直位置:为了获得清晰的信号显示,可以通过调整示波器的水平和垂直位置来优化音叉的信号显示。
可以通过观察信号的幅度和周期性来判断是否需要进一步调整示波器的位置。
4. 使用示波器的测量功能:示波器通常具有测量功能,可以自动测量信号的频率。
通过使用示波器的测量功能,可以直接读取音叉的频率,避免手动计数和计算的错误。
5. 执行多次测量并取平均值:为了提高测量精度,可以进行多次测量,并计算平均值。
通过多次测量和取平均值,可以减少误差,并提高测量结果的准确性。
通过正确设置示波器、选择合适的探头、调整示波器的位置、
使用示波器的测量功能和执行多次测量,可以在使用示波器测定音叉频率时获得更精确的测量结果。
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频率测量方法的改进
马献果 焦 阳
(河北科技大学 石家庄 050018)
摘要 介绍了两种能够提高频率测量范围和测量精度的方法:分频段测量法和多周期同步测量法,讨论了两种方法的原理和特点,并指出了两种方法实现的要点。
关键词 频 率 测 量 分频段测量法 多周期同步测量法
I m provem en t on Trad itiona l Frequency M ea surem en t M ethods
M a X ianguo J iao Yang
(H ebei U niversity of S cience and T echnology,S h ij iaz huang050018,Ch ina)
Abstract It p resents tw o p ractical m ethods of m easuring frequency,that are m easurem ent in m ulti2band and synch ronus m ulti2cycle m easurem ent.A dop ting these m ethods,the accuracy can be i m p roved.It also introduces the basic p rinci p les and features of the m ethods.
Key words F requency M easurem ent M easurem ent in m ulti2band Synch ronous m ulti2cycle frequency m ea2 surem ent
1 引 言
频率测量是电子测量领域的最基本测量之一。
由
图1 分段测频法流程图于频率信号抗干扰性强、易于传输、测量准确度较高,因此许多非频率量的传感信号都转换为频率量来进行测量和处理。
因此频率测量方法愈来愈引起关注和研究。
传统的频率测量方法有两种。
一种是测频法,在一定时间间隔T G 内测出待测信号重复变
化的次数N,则被测信号的频率为:
f x=N T G
另一种方法是测周法,在被测信号的一个周期内测出标准高频信号f s的个数N,则被测频率:
f x=
f s
N
以上两种方法的主要误差是计数器的±1量化误差,对于测频法,测量的相对误差为:
Ε=±1
T G f x
测周法测量的相对误差为:
Ε=±f x
f s
可见测频法对高频信号有较高的测量精度,而测周法对低频信号的测量精度较高。
在对测量精度要求高的情况下,两种方法的频率测量范围受到很大限制。
本文介绍两种改进方法。
2 分频段测量法
分频段测量就是用软件控制单片机的定时 计数器的工作方式,实现高频段采用测频法、低频段采用测周法的自动测频方法。
分频段测量法的关键是确定切换频点。
由于量化误差引起的测量误差在测频法中随被测频率的增大而减小,在测周法中则随被测频率的增大而增大。
当测频法和测周法的相对误差相等时,提
第25卷第4期增刊仪 器 仪 表 学 报2004年8月
供了一个测频和测周的分界点,以此分界点的频率作为切换频点,用f c 表示。
f c =
f s T G
式中T G 为闸门时间;f s 为单片机测频的标准频率,由单片机晶振分频得到,分频率可自行选定。
分频段测量法的流程图如图1所示。
3 多周期同步测频法
多周期同步测频法是将标准频率信号和待测信号分别输入到两个计数器进行同步计数。
测量时先由单片机预置闸门时间T G ,当闸门开启信号来到时,计数器并不立即计数,而是等到被测信号的触发沿到来时,两个计数器才开始计数。
当内部预置闸门时间结束时,两个计数器并不立即停止计数,而是等到被测信号下一个同相位触发沿到来才关闭同步门并停止计数。
可见多周期测频法的实际闸门时间不是固定的值,它是被测信号周期的整数倍,即与被测信号同步。
该方法的波形时序图如图2所示。
图2 多周期同步测频法波形图
图3 同步测量的流程图
若被测信号和标准频率信号的计数值分别为N x
和N 0,实际闸门时间为T P ,则被测频率为:
f x =
N x
N 0
f 0由于实际闸门时间为被测信号周期的整数倍,故
N x 的测量值不存在±1量化误差。
而标准频率信号的
个数不可能恰好为整数,N 0的计数存在±1误差。
因此分辨率为:
df x f x =±1T P f 0
可见分辨率与被测信号的频率无关,仅与闸门时间和标准频率有关,可以实现被测频带内的等精度测量。
闸门时间越长,标准频率越高,分辨率就越高。
只要闸门时间足够大或标准频率足够高,总能达到所需要的精度。
但这是以牺牲测量速度为代价的。
该方法的要点是必须保证同步测量的可靠性,即如何可靠地实现标准信号和被测信号的同步测量以及准确及时地判断最后一个被测信号的结束并停止计数。
标准信号和被测信号的同步测量可以通过单片机的中断来准确实现。
当预置闸门开启后,被测信号的一个边缘跳变能触发单片机中断,单片机立即打开计数器;最后一个被测信号的结束判断同样可用中断触发的方法进行。
同步测量的流程图如图3。
4 结 论
分频段测量法部分地克服了单独测频法或测周法的不足,增大了频率的测量范围,软硬件都容易实现,
但对中频段的测量精度不能保证。
多周期同步测频法可以实现被测频带的等精度测量,但对于软硬件的要求较高。
参考文献
1 王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M ].北京:北京航
空航天大学出版社,1998.
2 张杰.频率测量的新方法[J ].工业仪表与自动化装置,
2003,(1).
3 瓮巍巍.同步测频法的误差分析及其在单片机测量系统
中的实现[J ].电测与仪表,2002,(1).
1
21 第4期增刊频率测量方法的改进。