无论在稳态还是暂态过程中，所描述物理量（电压电流等）显示出非严格周期性，即信号频谱由离散谱进入连续谱；

现代电力系统本身存在许多随机性因素，测量也不可避免地受到各种噪声的干扰，即具有不确定性；

时空分布性，即频率不能作为系统单一的状态变量；

多相系统的不对称性，影响因素的复杂性等；

暂态过程中含有大量的非周期分量、信号表现出严重的非线性和非平稳性。

对于孤立电网的单机带负荷模式，发电机与负荷相对集中，网络拓扑较简单，频率在空间上的分布现象不明显。随着电力系统规模的扩大，发电机与负荷的分布地域越来越广，长距离输电线越来越多，网络联系相对较弱，频率在空间上的分布性已经较为明显，在动态过程中，系统任一点测量的频率，并不一定能反映所需的“系统频率”。即使在正常运行条件下，由于系统中特别是中、低压电网的电压电流可能受到各种谐波、噪声和运行操作的污染，传统的基于电压过零点的频率测量方法存在较大误差。

总之，大网络系统所固有的非线性、随机性、分布性、非平稳性和影响因素的复杂性等特征，难以用传统的频率概念加以准确描述。因此，不少学者对电力系统频率的概念及其测量技术进行了广泛的研究【1】。

及时、准确地测量系统频率及相量可以预测系统是否将失去稳定，从而通过切机、切负荷控制等来保证系统的安全运行。当频率测量出现误差，其误差的积累达到一定量时可能使继电保护元件误动作。所以准确、快速地测量出频率及其相量具有重要的意义。

1．2  课题研究的目的和意义

以往的研究很少以单片机为基础，通过AD采样测量，实时改变采样频率，以实现自适应精度较高的采样测频。单片机数字频率计在精度上往往无法满足要求，而采用DFT（Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换法）往往是基于DSP芯片上，本课题融汇了两者的优点，基本满足了测频的一些要求。

2  电力系统频率测量释义及其有关方法

以往，电力系统频率测量主要是指系统稳态频率的测量，随着瞬时频率概念的提出，电力系统暂态信号中的高频分量和非周期分量的瞬时频率恰好能反映出系统的暂态特性，所以系统信号的瞬时频率也不断地被人们关注。目前的电力系统频率测量既包括稳态频率的测量，也广义地推广到暂态信号的瞬时频率的测量。测量频率的方法是频率测量的核心环节。一般而言，频率测量包括3个步骤：信号预处理、频率测量和结果再处理。其中信号预处理和信号再处理都是为频率测量服务，以优化测量性能，达到实际应用的目的。要获得一个时滞小、去噪能力强的频率测量方法是根据信号的类型而言，也是频率测量最主要的环节。本节将描述目前常用的几种频率测量方法及其在系统测量中的优缺点。论文网

2.1  电力系统频率释义

电力系统频率还可以分为系统惯性中心频率、动态频率、视在频率及瞬时频率等。

系统惯量中心频率可看做各发电机组频率按照其各自惯量常数的加权平均值。

系统惯量中心频率能够反映系统的整体频率水平，以之作为系统低频减载等频率控制的依据更具科学性，并且通过对系统中各发电机转速的测量，即可计算出能够反应系统整体频率水平的系统惯量中心频率，可避开谐波、噪音等干因素对基于电压过零点的频率测量造成的干扰【2】。

信号的视在频率是实际瞬时频率与一定幅值的二倍工频及二倍工频倍数的高频分量的迭加。对这种二倍频分量，可以在不短于半个工频周期的时间内取平均值将其明显减弱，残存的倍频分量则需通过对实测频率进行低通滤波去除。