CN101430360B - 供电系统中二次设备的错误数据鉴别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可应用于供电系统中二次设备的错误数据鉴别方法：如果二次设备的两个相邻采样值的差值超出设定的阖值，则认为当前点的数据是错误数据，就舍弃此错误数据。其基于的原理是：首先，由于供电系统中一次设备有很大的电感和电容，所以即使供电系统发生很严重的故障，供电系统的电流或者电压值也不会发生突变，而会按照指数函数曲线变化。其次，用于信号变换的一次系统的互感器和二次设备内部的互感器有最大量程的限制，所以二次设备的采样值存在最大值。再次，如果采样的信号是带有频率的信号，则具有频率的特点。综合以上三点，再结合具体的二次设备的特点，例如其每周波的采样点数和采样变换所对应的幅值，则可设定最大允许的采样值差的阖值。
Description
技术领域
本发明属于电工技术领域，具体地说是一种可应用于供电系统中二次设备的错误数据鉴别方法。
背景技术
供电系统中的二次设备通常通过采样，得到采样值，据此进行判断和控制。如果系统中有噪声或干扰，或者二次设备发生采样异常等硬件故障或发生程序跑飞等软件故障，则二次设备的采样有可能出现错误数据，容易造成二次设备错误的判断和控制。
二次设备通常通过软件滤波或者硬件滤波等方法来滤除错误数据，但常规的软硬件滤波方法例如傅氏变换、有源或者无源滤波会产生时滞，减缓判断和控制的速度。对于变化的采样值，有时难以区分是真正故障造成的还是错误数据造成的。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种可应用于供电系统中二次设备的错误数据鉴别方法，可以据此编写程序，写入基于嵌入式微型计算机的二次设备来进行控制。其核心点是：如果二次设备的两个相邻采样值的差值超出设定的阈值，则认为当前点的数据是错误数据，就舍弃此错误数据。
本发明的技术方案如下：
一种应用于供电系统中二次设备的错误数据鉴别方法，供电系统中的二次设备通过对电力信号的采样，得到采样值，通过采样值进行电力系统运行状态的判断和控制，其特征为：
供电系统中一次设备有很大的电感和电容，所以即使供电系统发生很严重的故障，供电系统的电流或者电压值也不会发生突变，而会按照指数函数曲线变化；其次，用于信号变换的一次系统的互感器和二次设备内部的互感器有最大量程的限制，二次设备的采样值存在最大值；再次，如果采样的信号是带有频率的信号，则具有频率的特点。
综合以上三点，对每一类型的采样值，两个相邻采样值的差值不会超过一个固定的数值，可根据实际系统的情况，设定相应的阈值。
图1为根据本发明的方法判定采样数据为正常时的采样数据示意图；
图2为根据本发明的方法判定采样数据为错误数据时的采样数据示意图。
图1中：第k-1点的采样值y(k-1)与它的前一点即第k-2点的采样值y(k-2)的差值没有超出设定的阈值，第k点的采样值y(k)与它的前一点即第k-1点的采样值y(k-1)的差值也没有超出设定的阈值，则判定第k点的采样值y(k)是正常数据，不作处理。
图2中：第k-1点的采样值y(k-1)与它的前一点即第k-2点的采样值y(k-2)的差值没有超出设定的阈值，但第k点的采样值y(k)与它的前一点即第k-1点的采样值y(k-1)的差值超出设定的阈值，则判定第k点的采样值y(k)是错误数据，需要作处理。最简单的处理方法是用第k-1点的采样值y(k-1)来代替第k点的采样值y(k)。
对工频电流进行采样的错误数据阖值的设定方法：
二次设备对供电系统的工频电流进行采样，它一个周波采样N点，采样周期是T，则相邻两个采样点之间的采样间隔时间是T/N。二次设备能输入的最大电流值是M倍的额定电流，即M*In，约定二次设备内部对应于In的值是A。由于输入的电流信号是正弦波，则在第0点和第1点之间的导数最大，即这两点之间的差值最大，则阈值＝M*A*1.414*(sin θ1-sin θ0)＝M*A*1.414*(sin2 π *t1/T-sin2 π*t0/T)。由于t1＝T/N*1＝T/N，t0＝T/N*0＝0，所以阈值＝M*A*1.414*sin2 π/N。为了防止由于测量误差等原因把正常的采样值误判断为错误数据，把上述的阈值乘以一个可靠系数P，则阈值＝P*M*A*1.414*sin2 π/N。
此方法的优势：可以用于滤除噪声和干扰，也可用于发现采样通道的硬件故障或者程序错误。能显著减少常规的软硬件滤波方法产生的时滞。对于变化的采样值，能严格区分出是真正故障造成的还是错误数据造成的。
附图说明
图1为根据本发明的方法判定采样数据为正常时的采样数据示意图；
图2为根据本发明的方法判定采样数据为错误数据时的采样数据示意图。
图1中：第k-1点的采样值y(k-1)与它的前一点即第k-2点的采样值y(k-2)的差值没有超出设定的阈值，第k点的采样值y(k)与它的前一点即第k-1点的采样值y(k-1)的差值也没有超出设定的阈值，则判定第k点的采样值y(k)是正常数据，不作处理。
图2中：第k-1点的采样值y(k-1)与它的前一点即第k-2点的采样值y(k-2)的差值没有超出设定的阈值，但第k点的采样值y(k)与它的前一点即第k-1点的采样值y(k-1)的差值超出设定的阈值，则判定第k点的采样值y(k)是错误数据，需要作处理。最简单的处理方法是用第k-1点的采样值y(k-1)来代替第k点的采样值y(k)。
具体实施方式
下面根据说明书附图，结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细表述。
本发明基于的原理是：供电系统中一次设备有很大的电感和电容，所以即使供电系统发生很严重的故障，供电系统的电流或者电压值也不会发生突变，而会按照指数函数曲线变化；其次，用于信号变换的一次系统的互感器和二次设备内部的互感器有最大量程的限制，所以二次设备的采样值存在最大值；再次，如果采样的信号是带有频率的信号，则具有频率的特点。
综合以上三点，对每一类型的采样值，两个相邻采样值的差值不会超过一个固定的数值，可根据实际系统的情况，设定相应的阈值。
图1为根据本发明的方法判定采样数据为正常时的采样数据示意图；
图2为根据本发明的方法判定采样数据为错误数据时的采样数据示意图。
图1中：第k-1点的采样值y(k-1)与它的前一点即第k-2点的采样值y(k-2)的差值没有超出设定的阈值，第k点的采样值y(k)与它的前一点即第k-1点的采样值y(k-1)的差值也没有超出设定的阈值，则判定第k点的采样值y(k)是正常数据，不作处理。
图2中：第k-1点的采样值y(k-1)与它的前一点即第k-2点的采样值y(k-2)的差值没有超出设定的阈值，但第k点的采样值y(k)与它的前一点即第k-1点的采样值y(k-1)的差值超出设定的阈值，则判定第k点的采样值y(k)是错误数据，需要作处理。最简单的处理方法是用第k-1点的采样值y(k-1)来代替第k点的采样值y(k)。
对工频电流进行采样的错误数据阖值的设定方法：
二次设备对供电系统的工频电流进行采样，它一个周波采样N点，采样周期是T，则相邻两个采样点之间的采样间隔时间是T/N。二次设备能输入的最大电流值是M倍的额定电流，即M*In，约定二次设备内部对应于In的值是A。由于输入的电流信号是正弦波，则在第0点和第1点之间的导数最大，即这两点之间的差值最大，则阈值＝M*A*1.414*(sin θ1-sin θ0)＝M*A*1.414*(sin2 π*t1/T-sin2 π*t0/T)。由于t1＝T/N*1＝T/N，t0＝T/N*0＝0，所以阈值＝M*A*1.414*sin2 π/N。为了防止由于测量误差等原因把正常的采样值误判断为错误数据，把上述的阈值乘以一个可靠系数P，则阈值＝P*M*A*1.414*sin2 π/N。
如果二次设备一个周波采样32点，则N＝32，则sin2 π/N＝sin2 π/32＝sin11.25°，如果M＝30，P＝1.2，则阈值＝1.2*30*A*1.414*sin11.25°＝9.931*A。
Claims (1)
1.一种应用于供电系统中二次设备的错误数据鉴别处理方法，供电系统中的二次设备通过对电力信号的采样，得到采样值，通过对采样值数据的处理和计算，进行电力系统运行状态的判断和控制，所述错误数据鉴别处理方法通过对采样值的错误数据进行鉴别和处理，其特征为：
供电系统中一次设备有很大的电感和电容，供电系统的电流或者电压值也不会发生突变，而会按照指数函数曲线变化；其次，用于电力信号变换的一次系统的互感器和二次设备内部的互感器有最大量程的限制，二次设备的采样值存在最大值；再次，如果采样的信号是带有频率的信号，具有频率的特点；
综合以上三点，对每一类型的采样值，两个相邻采样值的差值不会超过一个固定的数值，可根据实际系统的情况，设定相应的阈值；
当第k-1点的采样值y(k-1)与它的前一点即第k-2点的采样值y(k-2)的差值没有超出设定的上述阈值，第k点的采样值y(k)与它的前一点即第k-1点的采样值y(k-1)的差值也没有超出设定的上述阈值，则判定第k点的采样值y(k)是正常数据，不作处理；
当第k-1点的采样值y(k-1)与它的前一点即第k-2点的采样值y(k-2)的差值没有超出设定的上述阈值，但第k点的采样值y(k)与它的前一点即第k-1点的采样值y(k-1)的差值超出设定的上述阈值，则判定第k点的采样值y(k)是错误数据，需要作处理，所述处理方法是用第k-1点的采样值y(k-1)来代替第k点的采样值y(k)；
其中，当所采样的电力信号为工频电流时，设定的阈值为：
P*M*A*1.414*sin2π/N
其中，P是可靠系数，其值大于1，M表示二次设备能输入的最大电流值是额定电流的倍数，A为二次设备内部约定对应于额定电流的值，N为一个采样周波内的采样点数。
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