CN101363896B - 一种高精度电压暂态事件检测与录波方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度电压暂态事件检测与录波方法，包括：通过软件使数字信号处理(DSP)板采集的电压信号同步至50HZ电压信号，并将每一周波电压信号进行4倍倍频；再对采样数据的电压有效值偏差进行判断，偏差超过2％的依1周波、1/2周波、1/4周波、1/8周波顺序进入下一步有效值判断，由事件记录程序记录电压有效值偏差超过10％的事件电压极值、累计持续时间和相应的电压波形，并作出时间标记，推算事件发生时间；将记录的事件及其对应波形填好后挂到事件链表上，由微控制(MCU)板进行波形记录，并存储到硬盘存储器中。本发明通过软件同步与软件倍频技术能准确检测大于等于5ms电压暂态事件并录波，事件持续时间精度达到2.5ms。
Description
技术领域
本发明涉及电压暂态事件检测与录波技术，特别是涉及一种电力系统及电力用户配电网的电压暂态事件的高精度检测与录波方法。
背景技术
电力系统及电力用户配电网的电压暂态事件是指电压暂升、暂降和短时中断事件，检测与录波主要记录事件发生时间，持续时间以及电压跌落幅度以及事件波形。电压骤降是指电压有效值下降至额定电压的10％至90％之间，且持续0.5周波至数秒；电压骤升是指电压有效值上升至额定电压的110％以上，且持续0.5周波至数秒；短时中断是指电压有效值下降至额定电压的10％以下，且持续时间0.5周波到1分钟。现有的电压暂态事件检测与录波方法大部分采用半波有效值进行检测与录波，采用半波有效值算法监测暂态事件主要存在以下不足：对于持续时间小于一个周波的电压暂态事件的持续时间和电压升降幅度无法准确计算和检测，并且监测暂态事件的持续时间的精度只能达到20ms，难以达到电力系统故障分析的要求。
发明内容
本发明目的就是克服上述己有技术采用半波有效值算法检测电压暂态事件，持续时间精度难于达到电力系统故障分析要求的技术问题，提供一种对电压暂态事件及其持续时间检测精度高，并能准确记录电压暂态事件波形的电力系统及电力用户配电网电压暂态事件高精度检测与录波方法，为电力系统故障分析提供一种可靠的依据。
为实现上述发明目的采用的技术方案是：
通过软件插值使数字信号处理(DSP)板采集的工频电压信号同步至50HZ的工频电压信号，并对同步后的工频电压信号通过软件插值进行相位调整，以使每周波第一个采样点的值刚好为零；并通过软件程序将同步后的工频电压信号的每一个周波数据进行4倍倍频。
然后，由DSP程序对倍频后的电压有效值偏差进行判断，首先，采用U1d1进行判断，如果U1d1在2％偏差以内则认为电压正常，不用依1/2周波、1/4周波、1/8周波的顺序进入下一级的有效值判断；当U1d1偏差超过2％时，程序会计算半波有效值，当半波有效值偏差范围在2％内时，程序也不进行下一级的有效值判断，依次类推，直至分析到1/8周波有效值；并对电压有效值偏差超过10％的由事件记录程序记录事件个数及其电压幅值、累计持续时间和相应的电压波形；同时DSP利用微控制(MCU)板每3秒传送过来的一个实时时间作为记录上述事件的采样数据在缓冲区存储位置的时间标记，并以此标记推算事件发生时间。
最后，DSP程序从事件记录池中申请一条空的事件记录将记录在录波缓冲区中的上述事件及其对应波形填好后挂到事件链表上，MCU程序根据事件链表提供的信息进行波形记录，并将数据存储到它的硬盘存储器中。
本发明方法的优点是通过软件同步与软件倍频技术，提高了暂态事件检测精度，能够进行连续的电压暂态事件(电压暂降、暂升和短时中断)检测，并能对检测到的电压暂态事件进行录波。采用本发明方法能准确检测大于等于5ms(毫秒)电压暂态事件及其波形，事件持续时间精度达到2.5ms，并能记录事件发生前后0～20个周波以及事件持续时间内的电压电流波形，为电力系统故障分析提供了更为准确的时间依据。同时能根据电压偏差的程度合理选择倍频检测的次数，将电压偏差小于2％的视为电压正常，不进行1/2或1/4或1/8周波的检测，因此既平衡了检测过程中的计算量，又能满足精度要求。
附图说明
图1为本发明新型高精度电压暂态事件检测与录波方法的原理框图；
图2为本发明实施例中检测到的电压骤降50％持续时间5ms的录波波形；
图3为本发明实施例中检测到的电压骤降50％持续时间7.5ms的录波波形。
具体实施方式
下面接合附图对本发明作进一步详细说明。
实施本发明方法需要的硬件平台包括一个数字信号处理(DSP)板，一个微控制(MCU)板，一个电源板组成。DSP板主要包括仪用电压电流互感器、A/D转换器、一个数字信号处理器(DSP)。MCU板主要包括微控制器、硬盘存储器等。DSP板与MCU板之间采用HPI数据总线连接，MCU可以通过DSP数据总线自己访问DSP板上的数据存储空间。DSP通过下面的检测和计算方法检测电压暂态事件，并将事件通过事件链表的方式上报MCU，MCU根据事件记录中的录波信息进行录波，并将数据存储在硬盘存储器中。
本发明方法的具体实施过程是：
由编制的软件程序通过软件插值算法对DSP板采集的工频电压信号进行同步，将采样数据的电压信号同步至50HZ的工频电压信号，即将一个周波不是256个采样点的信号，插值到256个点，同时对同步后的采样数据通过软件插值进行相位调整，使每周波第一个采样点的值刚好为零。但是，同步后的50HZ工频电压信号要计算1/8周波有效值是不可能的，因此需要对信号进行倍频，如将信号频率提高到200HZ，就可以在20ms时间内计算8个半波有效值。因此本发明方法采用软件程序将DSP板采集并经同步的工频电压信号的每一个周波数据进行4倍倍频，从而可通过计算正弦波半波有效值，得出1/8周波有效值。
由DSP程序依下表所列倍频后的电压有效值顺序进行事件判断(如图1)。
首先，DSP程序采用U1d1进行判断，如果U1d1在2％偏差以内则不用计算其他类型的有效值，并认为电压正常；当U1d1偏差超过2％时，程序会计算半波有效值。同样，当半波有效值偏差范围在2％内时，程序不需要进行下一级有效值计算。依次类推，直至分析到1/8周波有效值。然后统计8个有效值的电压偏差超过10％的有效值，记录其中的极值以及个数。并启动事件记录程序，记录事件电压极值以及事件持续时间。
由于DSP板没有实时时间，将影响事件发生时间记录，因此编制的软件程序让MCU每3秒写一个实时到DSP的指定单元。DSP在启动事件记录程序记录事件时，同时记录当前采样数据在缓冲区存储的位置作为时间标记，事件发生时间都以此标记进行推算。
DSP程序在启动事件记录程序，记录事件时，同时会记录事件对应波形在录波缓冲区的位置，并从事件记录池中申请一条空的事件记录，填好后挂到事件链表上。MCU程序根据事件链表提供的信息进行波形记录，并存储到硬盘存储器中。
下表所列数据就是实施本发明方法时检测到的两个电压跌落到50％的骤降事件的记录(额定输入电压为200V)。
| 序号 | 监测仪号 | 事件类型 | 相 | 检测电压 | 发生时间 | 持续时间ms | 是否录波 |
| 97 | 202 | 骤降 | A | 110.030144 | 2008/7/99:51:30468 | 5.000000 | 有录波 |
| 98 | 202 | 骤降 | B | 110.086838 | 2008/7/99:51:30468 | 5.000000 | 有录波 |
| 99 | 202 | 骤降 | C | 110.019669 | 2008/7/99:51:30468 | 5.000000 | 有录波 |
| 100 | 202 | 骤降 | A | 110.410538 | 2008/7/99:52:30568 | 7.500000 | 有录波 |
| 101 | 202 | 骤降 | B | 110.412827 | 2008/7/99:52:30568 | 7.500000 | 有录波 |
| 102 | 202 | 骤降 | C | 110.484268 | 2008/7/99:52:30568 | 7.500000 | 有录波 |
对应于上述两个电压跌落到50％的骤降事件(额定输入电压为200V)录波波形记录列于附图2和附图3中(B、C相与A相波形相同，这里指显示了A相波形)。
Claims (1)
1.一种高精度电压暂态事件检测与录波方法，包括如下步骤：
(1)通过软件插值使数字信号处理(DSP)板采集的工频电压信号同步至50HZ的工频电压信号，并对同步后的工频电压信号进行相位调整；
(2)通过软件程序将同步后的工频电压信号的每一个周波数据进行4倍倍频；
(3)由DSP程序对倍频后的电压有效值偏差进行判断，首先，采用U1d1进行判断，如果U1d1在2％偏差以内则认为电压正常，不用依1/2周波、1/4周波、1/8周波的顺序进入下一级的有效值判断；当U1d1偏差超过2％时，程序会计算半波有效值，当半波有效值偏差范围在2％内时，程序也不进行下一级的有效值判断，依次类推，直至分析到1/8周波有效值；电压有效值偏差超过10％的则由事件记录程序记录事件个数及其电压极值、累计持续时间和相应的电压、电流波形；
(4)DSP程序利用微控制(MCU)板每3秒传送的一个实时时间作为事件存储位置的时间标记，推算事件发生时间；
(5)DSP程序将记录在录波缓冲区中的上述事件及其对应波形填好后挂到事件链表上，MCU程序根据事件链表的信息进行波形记录，并将数据存储到它的硬盘存储器中。
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