CN103207312A - 基于动态数据窗的电压电流相量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动态数据窗的电压电流相量测量方法。该方法首先采集变电站φ相输电线路电压互感器安装处的一组连续且数量为n+1的电压采样值和采集变电站φ相输电线路电流互感器安装处的一组连续且数量为n+1的电流采样值，然后利用n+1个电压采样值和n+1个电流采样值分别计算得到变电站φ相输电线路电压互感器安装处的电压相量和变电站φ相输电线路电流互感器安装处的电流相量；其中，φ=A、B、C相。本发明方法计算电压、电流相量所需的数据窗大于半个基波周期数据窗且小于整个基波周期数据窗，使得介于半个基波周期数据窗和整个基波周期数据窗之间任一数据窗的时间内都能求取电压、电流相量，提高了继电保护动作速度。

Description

基于动态数据窗的电压电流相量测量方法

技术领域

本发明涉及电力系统继电保护技术领域，具体地说是涉及一种基于动态数据窗的电压电流相量测量方法。

背景技术

随着超高压电网建设的完善和特高压交流输电线路的大规模建设，对电网安全日益重视，要求继电保护装置具有更快的动作速度，在电网输电线路发生故障后能迅速将故障隔离，确保故障不扩散。然而现有继电保护装置需先采集满一整周波数据，然后采用傅里叶算法对一整波数据进行计算求取电压、电流相量，再将电压、电流相量用以各种继电保护运算，如此导致求取电压、电流相量的运算时间占据继电保护装置动作时间的大部分，严重制约着继电保护装置动作速度的提高，给电网带来了安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种减少测量和计算时间的基于动态数据窗的电压电流相量测量方法。

为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于动态数据窗的电压电流相量测量方法，其要点在于，包括如下步骤：

（1）提供一种电压互感器，其安装在变电站φ相输电线路出线处，并采集其安装处一组连续且数量为n+1的电压采样值u_φ(1)、u_φ(2)、u_φ(3)、…..、u_φ(n)、u_φ(n+1)；

（2）提供数据处理器，其接收电压互感器所采集的电压采样值，并计算变电站φ相输电线路电压互感器安装处的电压相量

的实部

和虚部

$\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)=-0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)-\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}s{\mathrm{in}}^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)$

$\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)=\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\cos }^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)+0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)$

其中，φ=A、B、C相；f为电力系统频率；n为小于且大于的任意正整数；T为基波周期；△t为采样间隔时间；x为整数变量。

（3）提供一种电流互感器，其安装在变电站φ相输电线路出线处，并采集其安装处的一组连续且数量为n+1的电流采样值i_φ(1)、i_φ(2)、i_φ(3)、…..、i_φ(n)、i_φ(n+1)；

（4）数据处理器接收电流互感器所获得的电流采样值，并计算变电站φ相输电线路电流互感器安装处的电流相量

的实部

和虚部

$\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\right)=-0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)-\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\sin }^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)$

$\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\right)=\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\cos }^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)+0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)$

其中，φ=A、B、C相；f为电力系统频率；n为小于

且大于

的任意正整数；T为基波周期；△t为采样间隔时间；x为整数变量；

（5）数据处理器将获得的电压相量和电流相量传送到继电保护装置中。

本发明方法首先采集一组连续且数量为n+1的电压采样值u_φ(1)、u_φ(2)、u_φ(3)、…..、u_φ(n)、u_φ(n+1)和一组连续且数量为n+1的电流采样值i_φ(1)、i_φ(2)、i_φ(3)、…..、i_φ(n)、i_φ(n+1)，然后利用n+1个电压采样值和n+1个电流采样值分别计算得到电压、电流相量。本发明方法计算电压、电流相量所需的数据窗大于半个基波周期数据窗且小于整个基波周期数据窗，使得介于半个基波周期数据窗和整个基波周期数据窗之间任一数据窗时间内都能求取电压、电流相量，提高了继电保护动作速度。

附图说明

图1为应用本发明的输电系统示意图。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案做进一步详细表述。

图1为应用本发明的输电系统示意图。图1中CVT为电压互感器，CT为电流互感器。本实施例中，继电保护装置的数据处理器实时采集变电站φ相输电线路电压互感器安装处的一组连续且数量为n+1的电压采样值u_φ(1)、u_φ(2)、u_φ(3)、…..、u_φ(n)、u_φ(n+1)，然后计算变电站φ相输电线路电压互感器安装处的电压相量的实部Re

和虚部Im

$\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)=-0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)-\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}s{\mathrm{in}}^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)$

$\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)=\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\cos }^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)+0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)$

其中，φ=A、B、C相；f为电力系统频率；n为小于

且大于

的任意正整数；T为基波周期；△t为采样间隔时间；x为整数变量。

进一步的，继电保护装置实时采集φ相输电线路电流互感器安装处的一组连续且数量为n+1的电流采样值i_φ(1)、i_φ(2)、i_φ(3)、…..、i_φ(n)、i_φ(n+1)，计算φ相输电线路电流互感器安装处的电流相量的实部

和虚部

$\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\right)=-0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)-\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\sin }^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)$

$\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\right)=\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\cos }^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)+0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)$

其中，φ=A、B、C相；f为电力系统频率；n为小于

且大于的任意正整数；T为基波周期；△t为采样间隔时间；x为整数变量。

最后将获得的电压相量和电流相量用于继电保护装置里面的各种类型保护运算。

本发明方法计算电压、电流相量所需的数据窗大于半个基波周期数据窗且小于整个基波周期数据窗，使得介于半个基波周期数据窗和整个基波周期数据窗之间的任一数据窗时间内都能求取电压、电流相量，提高了继电保护动作速度。

以上所述仅为本发明的较佳具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.基于动态数据窗的电压电流相量测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）提供一种电压互感器，其安装在变电站φ相输电线路出线处，并采集其安装处一组连续且数量为n+1的电压采样值u_φ(1)、u_φ(2)、u_φ(3)、…..、u_φ(n)、u_φ(n+1)；

（2）提供数据处理器，其接收电压互感器所采集的电压采样值，并计算变电站φ相输电线路电压互感器安装处的电压相量

的实部

和虚部

$\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)=-0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)-\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}s{\mathrm{in}}^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)$

$\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{U}}_{\mathrm{\φ}}\right)=\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\cos }^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)+0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{u}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)$

其中，φ=A、B、C相；f为电力系统频率；n为小于

且大于

的任意正整数；T为基波周期；△t为采样间隔时间；x为整数变量；

（3）提供一种电流互感器，其安装在变电站φ相输电线路出线处，并采集其安装处的一组连续且数量为n+1的电流采样值i_φ(1)、i_φ(2)、i_φ(3)、…..、i_φ(n)、i_φ(n+1)；

（4）数据处理器接收电流互感器所获得的电流采样值，并计算变电站φ相输电线路电流互感器安装处的电流相量

的实部

和虚部

$\mathrm{Re}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\right)=-0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)-\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\sin }^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)$

$\mathrm{Im}\left({\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{\φ}}\right)=\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\cos }^2\left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\cos \left(2\mathrm{x\πf}\right)+0.5\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\sin \left(2\mathrm{x\πf}\right)\underset{x=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{\mathrm{\φ}}(x+1)\sin \left(4\mathrm{x\πf}\right)$

其中，φ=A、B、C相；f为电力系统频率；n为小于

且大于

的任意正整数；T为基波周期；△t为采样间隔时间；x为整数变量；

（5）数据处理器将获得的电压相量和电流相量传送到继电保护装置中。

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