專利名稱：一種數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電力自動化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法。
背景技術(shù)：
隨著智能電網(wǎng)建設(shè)進(jìn)入實(shí)用化階段，對作為智能電網(wǎng)支撐節(jié)點(diǎn)的變電站逐步形成了一種新的智能變電站模式，其中最重要的技術(shù)更新之一是在數(shù)據(jù)的采樣環(huán)節(jié)和開關(guān)量的輸入、輸出環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)采樣環(huán)節(jié)由傳統(tǒng)變電站的電纜交流信號輸入變?yōu)橥ㄟ^光纖的數(shù)字信 號輸入，跳閘信號也通過光纖以太網(wǎng)進(jìn)行傳輸。新技術(shù)的使用使得智能變電站和傳統(tǒng)的變電站相比，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上發(fā)生了很大的變化，提高了電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，但在運(yùn)行維護(hù)中也迎來了新的問題值得研究一、光纖輸入的數(shù)據(jù)報(bào)文時間間隔與常規(guī)保護(hù)采樣間隔存在差異；二、光纖通訊存在誤碼或中斷的可能，可能造成采樣數(shù)據(jù)丟失；三、相比常規(guī)保護(hù)采樣，數(shù)字采樣存在一定的延時；四、電子式互感器技術(shù)特別是小信號互感器技術(shù)不太成熟，抗干擾標(biāo)準(zhǔn)比較低，在一定環(huán)境下會產(chǎn)生異常數(shù)據(jù)。以上問題如果得不到解決，必然影響保護(hù)裝置的可靠性，增加保護(hù)裝置的誤動率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法，實(shí)時檢測裝置接收的采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)采樣數(shù)據(jù)品質(zhì)、雙通道數(shù)據(jù)比較及異常幅值大小比較、突變量比較檢測出異常數(shù)據(jù)，并針對不同情況作異常數(shù)據(jù)處理，從而保證了數(shù)據(jù)可靠性，提高了保護(hù)裝置性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法，在電力系統(tǒng)中，電子式電壓互感器、電子式電流互感器通過合并單元(MU)分成組接至電力系統(tǒng)二次裝置進(jìn)行電壓和電流信號的采集，所述合并單元(MU)的輸出端通過以太網(wǎng)或光纖連接至間隔層的保護(hù)測控裝置，將電子式電壓互感器和電子式電流互感器所采集的電流采樣值和電壓采樣值數(shù)據(jù)按照IEC61850-9-1和IEC60044-8定義的傳輸通用數(shù)據(jù)集標(biāo)準(zhǔn)上傳至保護(hù)測控裝置，所述保護(hù)測控裝置的采樣值接口模塊接收所述采樣值數(shù)據(jù)后，對采樣值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對于異常采樣值動態(tài)處理方法，步驟如下(I)參數(shù)初始化過程；基于整定的額定電壓、額定電流、線路參數(shù)等系統(tǒng)參數(shù)值，計(jì)算出最大短路電流及突變電流；根據(jù)正弦波形的特性，采樣點(diǎn)最大值為有效值I的I. 414倍，考慮到可靠系數(shù)，設(shè)定一系數(shù)k>l. 414，并根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定一個門檻值a ；
(2)采樣數(shù)據(jù)接收過程；①在中斷中自動接收來自外部設(shè)備的采樣數(shù)據(jù)報(bào)文；②將所接收的采樣數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)，并將數(shù)據(jù)的品質(zhì)存入對應(yīng)的緩沖區(qū)；③自動重復(fù)步驟① 步驟②；(3)異常數(shù)據(jù)處理過程；(a)檢測采樣數(shù)據(jù)的品質(zhì)，若品質(zhì)無效，則不參與保護(hù)計(jì)算，同時閉鎖保護(hù)一個周期；(b)比較同一采樣通道的兩路數(shù)字采樣值，判斷其數(shù)據(jù)是否異常，若異常則不參與保護(hù)計(jì)算，同時閉鎖保護(hù)一個周期；
數(shù)據(jù)窗后，計(jì)算出采樣數(shù)據(jù)的幅值I1，從而計(jì)算出該時刻的動態(tài)門檻值，即i^k^i+a，其中a為固定門檻值，I1為該時刻采樣值的有效值，k為可靠系數(shù)；(d)判斷采樣數(shù)據(jù)和計(jì)算出該時刻的動態(tài)門檻值im的大??；若有采樣數(shù)據(jù)超過動態(tài)門檻值，就可以判斷改數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)；判斷該數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟(f);若采樣數(shù)據(jù)小于動態(tài)門檻值，判斷該數(shù)據(jù)為正常數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟(e);(e)判斷突變量數(shù)值是否異常；基于計(jì)算出的有效值，計(jì)算出此刻數(shù)據(jù)窗中正弦波形理論最大的變化量AImax，并計(jì)算每點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)與前后兩點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)的突變量值A(chǔ)Ip八12，若A Ip A I2相對于A Imax都是明顯正偏很大或負(fù)偏很大，判斷該點(diǎn)數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟(e);若AIp A I2相對于A Imax都是，判斷該點(diǎn)數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟Ce);反之，則判斷該點(diǎn)數(shù)據(jù)為正常數(shù)據(jù)，則參與邏輯判斷；(f)采樣數(shù)據(jù)三角插值處理；通過步驟(C)與步驟(e)，檢測出異常數(shù)據(jù)后，去處該點(diǎn)異常數(shù)據(jù)，并利用現(xiàn)有的正常的采樣數(shù)據(jù)窗進(jìn)行數(shù)據(jù)三角插值處理保證數(shù)據(jù)可靠性，處理后數(shù)據(jù)則參與邏輯判斷。所述電子式互感器內(nèi)應(yīng)由兩路獨(dú)立的采樣系統(tǒng)進(jìn)行采集，每路采樣系統(tǒng)應(yīng)采用雙A/D系統(tǒng)接入合并單元，每個合并單元輸出兩路數(shù)字采樣值由同一路通道進(jìn)入一套數(shù)字化保護(hù)裝置，以滿足雙重化保護(hù)相互完全獨(dú)立的要求。本發(fā)明的效果和優(yōu)點(diǎn)為I.本發(fā)明能實(shí)時監(jiān)測光纖的通訊狀態(tài)，能在2個采樣中斷時間間隔內(nèi)發(fā)現(xiàn)光纖中斷，并及時閉鎖保護(hù)；2.本發(fā)明能實(shí)時檢測出互感器本身引起的數(shù)據(jù)異常；3、本發(fā)明通過三角插值方法對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對采樣數(shù)據(jù)窗的完整修復(fù)，從而有力的保證了保護(hù)裝置的可靠性。


圖I為本發(fā)明數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法的處理流程圖；圖2為本發(fā)明數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法的異常數(shù)據(jù)分析示意圖。
具體實(shí)施例方式
為進(jìn)一步揭示本發(fā)明的技術(shù)方案，茲結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。以下實(shí)施例只是描述性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是基于本發(fā)明技術(shù)方案所作的等同變化、改進(jìn)及故意變劣等行為，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明如圖I所示，本發(fā)明一種數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法，在電力系統(tǒng)中，電子式電壓互感器、電子式電流互感器通過合并單元(MU)分成組接至電力系統(tǒng)二次裝置進(jìn)行電壓和電流信號的采集，所述合并單元(MU)的輸出端通過以太網(wǎng)或光纖連接至間隔層的保護(hù)測控裝置，將電子式電壓互感器和電子式電流互感器所采集的電流采樣值和電壓采樣值數(shù)據(jù)按照IEC61850-9-1和IEC60044-8定義的傳輸通用數(shù)據(jù)集標(biāo)準(zhǔn)上傳至保護(hù)測控裝置，所述保護(hù)測控裝置的采樣值接口模塊接收所述采樣值數(shù)據(jù)后，對采樣值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對于異常采樣值動態(tài)處理方法包括三個過程，分別為(I)參數(shù)初始化過程，該過程主要完成數(shù)據(jù)監(jiān)測必須的參數(shù)計(jì)算，從而能夠較好的適應(yīng)不同的電力系統(tǒng)環(huán)境；
(2)采樣數(shù)據(jù)接收過程，該過程主要實(shí)現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)接收及轉(zhuǎn)存；(3)異常數(shù)據(jù)處理過程，該過程主要實(shí)現(xiàn)對采樣數(shù)據(jù)檢測，并對檢測出的異常數(shù)據(jù)作相應(yīng)處理。本發(fā)明其主要通過檢 測采樣數(shù)據(jù)品質(zhì)、比較兩路數(shù)據(jù)及動態(tài)門檻值比較方法來驗(yàn)證采樣數(shù)據(jù)的正確性，并對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理，大大提高了保護(hù)裝置的可靠性，有力的保證一次設(shè)備的安全運(yùn)行和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。本發(fā)明中，電子式互感器內(nèi)應(yīng)由兩路獨(dú)立的采樣系統(tǒng)進(jìn)行采集，每路采樣系統(tǒng)應(yīng)采用雙A/D系統(tǒng)接入合并單元(MU)，每個合并單元MU輸出兩路數(shù)字采樣值由同一路通道進(jìn)入一套保護(hù)裝置，以滿足雙重化保護(hù)相互完全獨(dú)立的要求。下面結(jié)合附圖1，分別對三個過程的工作流程進(jìn)行描述( I)參數(shù)初始化過程基于整定的額定電壓、額定電流、線路參數(shù)等系統(tǒng)參數(shù)值，計(jì)算出最大短路電流及突變電流；根據(jù)正弦波形的特性，采樣點(diǎn)最大值為有效值I的I. 414倍，考慮到可靠系數(shù)，設(shè)定一系數(shù)k>l. 414，并根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定一個門檻值a ；( 2 )采樣數(shù)據(jù)接收過程①在中斷中自動接收來自外部設(shè)備(包括合并單元及電子式互感器等)的采樣數(shù)據(jù)報(bào)文；②將所接收的采樣數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)，并將數(shù)據(jù)的品質(zhì)存入對應(yīng)的緩沖區(qū)；③自動重復(fù)步驟① 步驟②；(3)異常數(shù)據(jù)處理過程；(a)檢測采樣數(shù)據(jù)的品質(zhì)，若品質(zhì)無效，則不參與保護(hù)計(jì)算，同時閉鎖保護(hù)一個周期；(b)比較同一采樣通道的兩路數(shù)字采樣值，判斷其數(shù)據(jù)是否異常，若異常則不參與保護(hù)計(jì)算，同時閉鎖保護(hù)一個周期；(C)取得完整周波的數(shù)據(jù)窗后，計(jì)算出采樣數(shù)據(jù)的幅值II，從而計(jì)算出該時刻的動態(tài)門檻值，即(其中a為固定門檻值，I1為該時刻采樣值的有效值，k為可靠系數(shù))。若有采樣數(shù)據(jù)i超過動態(tài)門檻值，就可以判斷改數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)；(d)基于計(jì)算出的有效值，計(jì)算出此刻數(shù)據(jù)窗中正弦波形理論最大的變化量△I_，并計(jì)算每點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)與前后兩點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)的突變量值A(chǔ)li、AI2，如果AIp △12相對于AImax都是明顯正偏很大或負(fù)偏很大，可以確定該點(diǎn)數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)；(e)通過步驟(C)與步驟(d)，檢測出異常數(shù)據(jù)后，去處該點(diǎn)異常數(shù)據(jù)，并利用現(xiàn)有的正常的采樣數(shù)據(jù)窗進(jìn)行數(shù)據(jù)三角插值處理保證數(shù)據(jù)可靠性。應(yīng)用實(shí)施例本發(fā)明中異常數(shù)據(jù)分析示意圖如圖2所示，iq為采樣數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)，ia與ib為相鄰異常數(shù)據(jù)的兩個正常采樣數(shù)據(jù)。本實(shí)施例中以值為5A的電流通道為例，采樣率為32點(diǎn)/周期，則理論上最大采樣數(shù)據(jù)為I. 414X5=7. 07A，假設(shè)設(shè)置可靠系數(shù)為I. 2，固定門檻值為0. 1A,則最大門檻值為 8. 584A，最大變化量為7. 07 X sin (11. 250) X I. 2=1. 655A,那么只要檢測采樣數(shù)據(jù)是否大于8. 584A，若大于則判斷為異常數(shù)據(jù)。而對于突變量檢測，計(jì)算出iq與ia、ib的突變量A Ia、A Ib,然后檢測突變量A Ia、A Ib都是否都大于最大變化量或都小于最大變化量，若是則判斷為異常數(shù)據(jù)。本發(fā)明能實(shí)時監(jiān)測光纖的通訊狀態(tài)，能在2個采樣中斷時間間隔內(nèi)發(fā)現(xiàn)光纖中斷，并及時閉鎖保護(hù)；并能實(shí)時檢測出互感器本身引起的數(shù)據(jù)異常；而且通過三角插值方法對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對采樣數(shù)據(jù)窗的完整修復(fù)，從而有力的保證了保護(hù)裝置的可靠性。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法，在電力系統(tǒng)中，電子式電壓互感器、電子式電流互感器通過合并單元分成組接至電力系統(tǒng)二次裝置進(jìn)行電壓和電流信號的采集，所述合并單元的輸出端通過以太網(wǎng)或光纖連接至間隔層的保護(hù)測控裝置，將電子式電壓互感器和電子式電流互感器所采集的電流采樣值和電壓采樣值數(shù)據(jù)按照IEC61850-9-1和IEC60044-8定義的傳輸通用數(shù)據(jù)集標(biāo)準(zhǔn)上傳至保護(hù)測控裝置，所述保護(hù)測控裝置的采樣值接口模塊接收所述采樣值數(shù)據(jù)后，對采樣值數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；其特征在于，對于異常采樣值動態(tài)處理方法步驟如下 (1)參數(shù)初始化過程； 基于整定的系統(tǒng)參數(shù)值，計(jì)算出最大短路電流及突變電流； (2)采樣數(shù)據(jù)接收過程； ①在中斷中自動接收來自外部設(shè)備的采樣數(shù)據(jù)報(bào)文； ②將所接收的采樣數(shù)據(jù)存入緩沖區(qū)，并將數(shù)據(jù)的品質(zhì)存入對應(yīng)的緩沖區(qū)； ③自動重復(fù)步驟① 步驟②； (3)異常數(shù)據(jù)處理過程； (a)檢測采樣數(shù)據(jù)的品質(zhì)，若品質(zhì)無效，則不參與保護(hù)計(jì)算，同時閉鎖保護(hù)一個周期；若品質(zhì)有效進(jìn)入下一步驟(b); (b)比較同一采樣通道的兩路數(shù)字采樣值，判斷其數(shù)據(jù)是否異常，若異常則不參與保護(hù)計(jì)算，同時閉鎖保護(hù)一個周期；若數(shù)據(jù)正常進(jìn)入下一步驟(C)； (c)計(jì)算出采樣數(shù)據(jù)的幅值I1和計(jì)算出該時刻的動態(tài)門檻值im;取得完整周波的數(shù)據(jù)窗后，計(jì)算出采樣數(shù)據(jù)的幅值I1，從而計(jì)算出該時刻的動態(tài)門檻值im ; (d)判斷采樣數(shù)據(jù)和計(jì)算出該時刻的動態(tài)門檻值im的大??；若采樣數(shù)據(jù)超過動態(tài)門檻值，判斷該數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟(f);若采樣數(shù)據(jù)小于動態(tài)門檻值，判斷該數(shù)據(jù)為正常數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟(e); (e)判斷突變量數(shù)值是否異常；基于計(jì)算出的有效值，計(jì)算出此刻數(shù)據(jù)窗中正弦波形理論最大的變化量A Imax,并計(jì)算每點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)與前后兩點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)的突變量數(shù)值A(chǔ)IpA I2,若AIp A I2相對于A Imax都是明顯正偏很大或負(fù)偏很大，判斷該點(diǎn)數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟(e);若AIp AI2相對于AImax都是，判斷該點(diǎn)數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，則進(jìn)入步驟(e);反之，則判斷該點(diǎn)數(shù)據(jù)為正常數(shù)據(jù)，則參與邏輯判斷； (f)采樣數(shù)據(jù)三角插值處理；通過步驟(C)與步驟(e)，檢測出異常數(shù)據(jù)后，去處該點(diǎn)異常數(shù)據(jù)，并利用現(xiàn)有的正常的采樣數(shù)據(jù)窗進(jìn)行數(shù)據(jù)三角插值處理保證數(shù)據(jù)可靠性，處理后數(shù)據(jù)則參與邏輯判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法，其特征在于，上述步驟(I)中，根據(jù)正弦波形的特性，采樣點(diǎn)最大值imax為有效值I的I. 414倍，設(shè)定一系數(shù)k>l. 414，并根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定一個門檻值a。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法，其特征在于，上述步驟(I)中，所述系統(tǒng)參數(shù)值為額定電壓、額定電流、線路參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法，其特征在于，上述步驟(C)中，動態(tài)門檻值im的計(jì)算公式為d^kA+a，其中a為固定門檻值，I1為該時刻采樣值的有效值，k為可靠系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法，其特征在于，所述電子式互感器內(nèi)應(yīng)由兩路獨(dú)立的采樣系統(tǒng)進(jìn)行采集，每路采樣系統(tǒng)應(yīng)采用雙A/D系統(tǒng)接入合并單元，每個合并單元輸出兩路數(shù)字采樣值由同一路通道進(jìn)入一套數(shù)字化保護(hù)裝置，以滿足雙重化保護(hù)相互完全獨(dú)立的要求。
全文摘要
本發(fā)明公開的是一種數(shù)字化保護(hù)測控裝置異常采樣值動態(tài)處理方法，該方法包括以下過程(1)參數(shù)初始化過程；(2)采樣數(shù)據(jù)接收過程；(3)異常數(shù)據(jù)處理過程，該異常數(shù)據(jù)處理過程包括(a)檢測采樣數(shù)據(jù)的品質(zhì)；(b)比較同一采樣通道的兩路數(shù)字采樣值；(c)計(jì)算出采樣數(shù)據(jù)的幅值和計(jì)算出該時刻的動態(tài)門檻值；(d)判斷采樣數(shù)據(jù)和計(jì)算出該時刻的動態(tài)門檻值的大?。?e)判斷突變量數(shù)值是否異常；(f)采樣數(shù)據(jù)三角插值處理。本發(fā)明主要通過檢測采樣數(shù)據(jù)品質(zhì)、比較兩路數(shù)據(jù)及動態(tài)門檻值比較方法來驗(yàn)證采樣數(shù)據(jù)的正確性，并對異常數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理，大大提高了保護(hù)裝置的可靠性，有力的保證一次設(shè)備的安全運(yùn)行和電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
文檔編號G01R19/25GK102707132SQ201210158999
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者劉輝, 吳騫, 周邵亮, 姚成, 熊劍, 王海燕, 鄧烽, 黃國方 申請人:國電南瑞科技股份有限公司