電力系統(tǒng)的頻率反映了發(fā)電機(jī)組發(fā)出的有功功率與負(fù)荷所需有功功率的平衡情況。高精度和高可靠性的頻率測量對整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用，機(jī)組在開停機(jī)過程中，頻率變化范圍比較大，變化速度比較快，傳統(tǒng)的測頻方法由于固有的缺陷，難以很好解決這一問題。等精度測量方法的測量精度不隨被測脈沖的頻率高低變化而改變，只與標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)器有關(guān)，可以使測量精度大大提高，并且閘門時間可變，可快速反應(yīng)頻率的變化。

1 傳統(tǒng)測量方法的原理及誤差分析

傳統(tǒng)測量方法有2種，一種是測頻法(M 法)，是對被測信號在閘門時間(T—Nfo，N 個基準(zhǔn)信號脈沖的時間)內(nèi)的脈

內(nèi)，對于任意的f不能保證在T時間內(nèi)正好有M 個T ，因此會產(chǎn)生最大±1個T 的量化誤差，并且隨著被測頻率f 減小，M 減小，誤差越大，因此，測頻法只對高頻信號有較好的測量精度；對于測周法，隨著被測頻率．f 增大，N 越小，誤差越大，因此測周法只對低頻信號有較好的測量精度。在測量范圍比較寬時，采用上述2種方法相結(jié)合的方式，無疑對提高測量精度是有效的，但又存在著如下問題：一是整個頻段測量精度不一致；二是中界頻率附近頻繁切換測量方法，誤差大，實(shí)時性差。

2 等精度測量方法的原理及誤差分析

等精度測頻法是在傳統(tǒng)測頻方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的測頻方法，并且在各個領(lǐng)域的測頻中得到了越來越多的應(yīng)用。

等精度測頻法原理如圖1所示。

設(shè)置2個計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器1對被測信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器2對基準(zhǔn)信號進(jìn)行計(jì)數(shù)。預(yù)先設(shè)置一個閘門時間T，測量開始后，當(dāng)被測信號的下一個前沿到來時，同步打開計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2開始計(jì)數(shù)，閘門時間到達(dá)后，計(jì)數(shù)器I和計(jì)數(shù)器2都不停止計(jì)數(shù)，直到被測信號的前沿到來時，同步關(guān)閉計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2。被測信號的頻率可表示為：誤差為： ，其中M為計(jì)數(shù)器l計(jì)數(shù)值，N 為計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)值，f為基準(zhǔn)頻率，可以看出，它與傳統(tǒng)測頻法的表達(dá)式相同，不同的是，計(jì)數(shù)器1的工作是由被測脈沖同步開啟和關(guān)閉，因此不存在計(jì)數(shù)誤差，即 99 ，由此可見，這種方法的測量精度不隨被測信號的頻率變化而變化，在全量程范圍內(nèi)測量值顯示的有效位數(shù)相同，即等精度測量。一般情況下，1010 ，所以這種方法的測量誤差主要是對基準(zhǔn)信號的計(jì)數(shù)存在±1誤差引起的。因此可以看出，基準(zhǔn)信號頻率越高，在相同的閘門時間的情況下，測量精度越高。另外，閘門時間T越長，計(jì)數(shù)N 越多，測量精度越高。然而，T和N 受多種因素制約，不可能任意增加，首先是工程的要求，要反映和了解轉(zhuǎn)速的變化程度，必須采用較短的時間。水輪機(jī)組轉(zhuǎn)速在開停過程中從0～5O Hz變化，不超過100 Hz，在實(shí)際應(yīng)用中，可適當(dāng)選擇閘門時間和基準(zhǔn)信號頻率，可使測量能夠在全頻段實(shí)現(xiàn)高精度的快速測量。

3 在ARM 測量系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方案

應(yīng)用等精度測量方法，機(jī)組轉(zhuǎn)速測控系統(tǒng)采用ARM7的LPC2214為CPU，LPC2214具有2個32位的定時器／計(jì)數(shù)器，每個定時器／計(jì)數(shù)器具有如下特性E ：

1)帶可編程32位預(yù)分頻器的32位定時器／計(jì)數(shù)器。

2)每個定時器的4個32位捕獲通道可在輸入信號跳變時捕獲定時器的瞬時值。捕獲事件可選擇產(chǎn)生中斷。