1 导言
电力体系频率稳定是近年来遭到电力工程界广泛重视的课题。失掉频率稳定性，会使体系频率溃散而引起体系全停电；失掉电压稳定性，会发生电压溃散，然后引起大面积停电。电力体系的频率反映了发电机组宣布的有功功率与负荷所需有功功率的平衡状况。现在，人们对电力体系动态频率的界说遍及沿袭物理学和电工学对规范正弦交流电频率即每秒改变的周期数的界说，这种丈量频率的办法便是“周期法”。不同的测频设备使用周期法测频的精度是不同的。精确的丈量时间和频率在现代电力体系的运转中起着重要的效果。何况现代电力体系是一种杂乱而广泛涣散的结构，常常触及多个区域。很多的发电机和用户负载是并联运作的。—个互联体系由许多控制区组成，电力从发电站传输到用户取决于许多地方丈量的电力体系频率。许多场合均需求进行电网频率实时丈量。传统的频率丈量选用核算单位时间内电压波形过零点个数或丈量波形两相邻过零点的时间距离等办法。这些办法需占用微机的外部中止口，添加过零比较器等硬件开支，且在一些场合得不到令人满意的丈量成果。因此，近年来人们开端研讨根据采样值的频率丈量办法，但提出的一些办法大都核算量偏大，并且在丈量精度和丈量速度上不能取得较好的一致，影响了实践使用。为此，本文提出一种新的频率丈量办法，它一起具有很好的丈量精度和核算速度。本文将在频率丈量的硬件电路设计和软件滤波办法研讨的基础上，提出一种有用有用的测频办法。
2 频率丈量的根本算法
频率丈量是电子丈量范畴的最根本丈量，一般频率丈量有两种办法：
（1）计数法。这是指在必定的时间距离T内，对输入的周期信号脉冲计数为：N，则信号的频率为F＝N／T。丈量的相对差错为1／N×100％。明显这种办法适合于高频丈量，信号的频率越高，则相对差错越小。
（2）测周法。这种办法是计量在被测信号一个周期内频率为F0的规范信号的脉冲数N来间接丈量频率，F＝F0／N。明显，被测信号的周期越长（频率越低），则测得的规范信号的脉冲数N越大，则相对差错越小。
设电压是一个稳定频率和幅值的正弦波形，电压信号可用下式表明：
V是电压的峰值，ω＝2πf是用弧度表明的角频率，t是时间，θ是初相角，当电压信号以TS时间距离被采样时，第k，k＋1，k＋2点的采样值可以表明为：
使用该办法算频率不只速度跟不上，并且差错也很大，其最大差错为2％。这是由于传统的频率丈量技能存在着不可避免的量化差错和精确位数约束等问题，虽然传统的丈量被测信号周期的办法可以战胜这些问题，但也仅限于对低频信号的丈量，选用Motorola推出的32位微控制器中的CTM模块来精细频率丈量技能，是将传统的频率丈量技能与周期丈量技能结合起来，对被测信号一起进行频率和周期丈量，完结对高、低频率的精确测定。
3 新式测频办法
Motorola于2000年推出了一种新式的32位微控制器，它选用了HOMOS技能和精简的指令体系核算机（RISC）技能，数据处理才能到达32位，因此具有较高的履行速度、较高的稳定性和很强的数据处理功用。特别是选用了一个守时处理器TPU，可脱离CPU而独自作业，专门处理与守时有关的事情，可减轻CPU的担负，进步体系的履行速度。咱们此处首要用到了CTM模块来进行频率丈量。
CTM内部首要寄存器有：BIUMCR、FCSMCNT、MCSM2CNT、MCSM11CNT、MCSM2ML、MCSM11ML、DASM3SIC、DASM4SIC、DASM9SIC、DASM10SIC等寄存器，对这些寄存器进行初始化后，它便有：输入捕捉、输出比较、上升沿触发、下降沿触发等一系列功用。
CTM内部有一个FREERUNING（自在运转时钟）。此处，咱们用CTD9和CTD10两个管脚作为输入端，用来收集输入电压信号，输入信号的频率约为50 Hz，周期为20 ms。咱们用16 MHz体系频率64倍分频后，发生的250 kHz的频率作为基准频率来计数。
再用下式即可求出该方波的频率。
式中，n代表CTM模块中，数据寄存器（CTM＿DASM10A）或数据寄存器（CTM＿DASM9A）各自两次的差值。使用该法是选用硬件捕捉脉冲，丈量精度高，且速度极快，差错小。此处使用输入捕捉功用，且对输入信号uab上升沿触发，一旦捕捉到上升沿，便将此刻间自在运转时钟（free running）的值读入到CTM模块中的数据寄存器（CTM＿DASM10A）中，并将状况寄存器中的某一方位1，每个周期中止来读一下标志位，若该方位位则阐明该寄存器内已有计数值，读走后再将该位清0，以便下一次读数。而此刻DASM10的B通道，也对该输入信号进行上升沿捕捉，其过程与A通道彻底相同。最终，依照（9）～（11）所述公式来各自核算频率，然后取二者的平均值即为fab之值，这样便会削减计数差错。
对另一路输入信号ubc则DASM9的A、B两个通道，选用下降沿输入捕捉功用，之所这样做，是为了避免在遭到搅扰时，上升沿或许下降沿有畸变，而影响丈量精度。最终，使用f=来得出体系的频率，相当于取了平均值的平均值，这样测到的频率愈加精确。实践证明，它能简化测频设备硬件电路，进步设备功能。
4 定论
本文办法已被使用于低频低压主动减载电力主动设备中。选用这一办法，不需求专用的测频电路，简化了该设备硬件结构，一起设备功能得到改进，测频更快速、更精确。且该办法核算量小，测频速度快，特别适合于电网频率的微机实时丈量。实践证明，这种办法在确保了较高丈量精度的一起，能确保频率丈量的快速完结，关于微型化智能测验体系的研发和进一步开发产品具有必定的参考价值和实践使用含义。
