CN104102831A - 插值式采样值保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种插值式采样值保护方法，包括下列步骤：设置插值式采样值保护的定值；对交流信号离散化采样得到采样值序列0；对采样值序列0取绝对值得到采样值序列1；对采样值系列1减去定值得到采样值序列2；对采样值序列2的过零点进行插值运算，得到虚拟过零点采样值，虚拟过零点采样值和采样值序列2一起构成采样值序列3；对采样值序列3取数据窗，计算采样值大于零的累积时间；根据和计算K值；根据K值进行保护逻辑判别，确定保护的动作行为。本发明解决了现有的采样值保护方法存在的动作模糊区大、精确度低的问题，具有动作精度高、动作速度快、可靠性高的特点，可作为正弦交流信号通用的过量保护和欠量保护，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于微机保护装置的插值式采样值保护方法，属于电力系统的继电保护技术领域。
背景技术
20世纪90年代以来，随着微机保护装置的大量推广使用，采样值相关的保护原理也逐步得到研究与应用。采样值相关的保护原理直接利用离散的瞬时采样值来构成保护判据，是微机保护特有的一种保护形式。目前应用较多的采样值保护原理主要是采样值差动保护，其基本原理是：取连续R点的数据窗，利用每个采样点的采样值进行逻辑判断，如果数据窗内有S点满足动作条件，则认为是故障，动作出口。与传统的相量差动保护相比，采样值差动保护具有抗干扰数据能力强、动作速度快等优点，但是也存在动作模糊区大、精确度低等缺点，使得采样值差动保护不能够脱离相量差动保护独立运行，只是作为相量差动保护的一个有益的补充，所起到的作用非常有限，从而影响其推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是传统的采样值保护动作模糊区大，动作精度低的问题。本发明提供的插值式采样值保护方法，通过对正弦交流信号的离散化采样值序列进行插值计算，能够消除动作模糊区，具有动作精度高、速度快、可靠性高的特点，可以作为正弦交流信号通用的过量保护和欠量保护，应用场合广泛，具有良好的应用前景。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种插值式采样值保护方法，包括以下步骤，
步骤一，设置插值式采样值保护的定值，包括一个用户可整定定值 ，两个内部固定定值和。将定值传送给步骤四，将定值传送给步骤八；
步骤二，微机保护装置对正弦交流信号进行离散化采样，得到正弦交流信号的离散化采样值序列0，将采样值序列0传送给步骤三；
步骤三，根据步骤二传送的采样值序列0，对采样值序列0中每个采样值进行取绝对值运算，得到采样值序列1，将采样值序列1传送给步骤四；
步骤四，根据步骤三传送的采样值序列1和步骤一传送的定值，对采样值序列1中每个采样值进行减去运算，得到采样值序列2，将采样值序列2传送给步骤五；
步骤五，根据步骤四传送的采样值序列2，通过插值法计算采样值序列2的过零点，形成虚拟的过零点采样值。采样值序列2加上通过插值法形成的虚拟过零点采样值，构成采样值序列3，将采样值序列3传送给步骤六；
步骤六，根据步骤五传送的采样值序列3，对采样值序列3，从当前点开始往前取连续W点的数据窗，数据窗的时间宽度为。在数据窗内，对采样值大于零的采样间隔时间进行累加运算，采样值大于零的累积时间为。将和传送给步骤七；
步骤七，根据步骤六中传送的和，计算值，将值传送给步骤八；
步骤八，根据步骤七中传送值和步骤一中传送的内部定值，对和进行比较，将比较结果传送给步骤九；
步骤九，根据步骤八传送的值和内部定值的比较结果进行保护逻辑判别，确定过量保护或者欠量保护的动作行为。
进一步，所述步骤一中，定值为采样值的比较门槛定值，内部定值为相位角定值，和与刚好满足条件的正弦交流信号有效值的关系为公式（1）和（2）：
（1）
（2）
内部定值为比率定值，当数据窗为正弦交流信号的半个周期或一个周期时，与的关系为公式（3）：
（3）
内部固定定值的取值范围为公式（4）：
（4）
内部固定定值的取值范围为公式（5）：
（5）
进一步，所述步骤二中，正弦交流信号的周期为T，频率为f，每周波采样点数为N，采样间隔时间可以为固定采样间隔时间，也可以根据正弦交流信号频率f自动调整采样间隔时间。采样值序列0可以是原始的采样值序列，也可以是一组或多组原始采样值序列经过线性运算得到的采样值序列。
进一步，所述步骤五中，所采用的插值法包括Lagrange 插值法、逐次线性插值法、Newton 插值法、Hermite 插值法、分段插值法和样条插值法。
进一步，所述步骤六中，数据窗取正弦交流信号的半个周期或一个周期。
前述的插值式采样值保护方法，其特征在于：所述步骤七中，值的计算方法为公式（6）：
（6）
进一步，所述步骤八中，值和内部定值的比较结果分为以下三种：
1）>，说明正弦交流信号的有效值大于；
2）=，说明正弦交流信号的有效值等于；
3）<，说明正弦交流信号的有效值小于。
前述的插值式采样值保护方法，其特征在于：所述步骤九中，保护逻辑判别判据分为以下两种：
1）对于过量保护，如果>满足动作条件；
2）对于欠量保护，如果<满足动作条件。
本发明的有益效果是：本发明提出的插值式采样值保护方法采用插值算法来形成虚拟过零点采样值，能够消除采样值保护的动作模糊区，具有动作精度高、动作速度快、可靠性高的特点，使采样值保护的选择性、可靠性、灵敏性、快速性同时得到满足，可以作为正弦交流信号通用的过量保护和欠量保护，应用场合广泛，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的插值式采样值保护方法的流程图。
图2是本发明的定值和正弦交流信号有效值之间的关系图。
图3是本发明的正弦交流信号采样序列0～3的曲线图。
具体实施方式
下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。
本发明提出的插值式采样值保护通过插值法来计算虚拟过零点采样值，计算数据窗内采样值大于零的累积时间，进而计算出值，通过将值和定值进行比较来判别保护是否动作，其具体流程图如图1所示，实现步骤如下：
第一步，设置插值式采样值保护的定值，包括一个用户可整定定值，两个内部固定定值和。
对于正弦交流信号，其表达式为公式（1）：
（1）
其中为瞬时值，为有效值，为频率，为时间，为初相角。
根据图2所示，定值、和刚好满足条件的正弦交流信号有效值的关系为公式（2）和（3）：
（2）
（3）
内部定值为比率定值，当数据窗为正弦交流信号的半个周期或一个周期时，与的关系为公式（4）：
（4）
内部固定定值的取值范围为公式（5）：
（5）
内部固定定值的取值范围为公式（6）：
（6）
本发明实施例以内部固定定值为例进行分析，则相应的内部固定定值，定值和有效值的关系为：。
第二步，微机保护装置对正弦交流信号进行离散化采样，得到正弦交流信号的离散化采样值序列0。本发明实施例以正弦交流信号的周期，频率进行分析，对正弦交流信号以每周波点进行采样，得到采样值序列0，如图3中“采样值序列0”所示。
第三步，根据第二步得到的采样值序列0，对采样值序列0中每个采样值进行取绝对值运算，得到采样值序列1，如图3中“采样值序列1”所示。
第四步，根据第三步得到的采样值序列1，对采样值序列1中每个采样值进行减去运算，得到采样值序列2，如图3中“采样值序列2”所示。
第五步，根据第四步得到的采样值序列2，通过插值法计算采样值序列2的过零点，得到虚拟过零点采样值，如图3中“插值点1”“插值点2”所示。采样值序列2加上通过插值法计算得到的虚拟过零点采样值，构成采样值序列3。
第五步中所采用的插值法包括Lagrange 插值法、逐次线性插值法、Newton 插值法、Hermite 插值法、分段插值法和样条插值法。
第六步，根据第五步得到的采样值序列3，对采样值序列3，从当前点开始往前取连续W点的数据窗，数据窗的时间宽度为。在数据窗内，对采样值大于零的采样间隔时间进行累加运算，采样值大于零的累积时间为。数据窗取正弦交流信号的半个周期或一个周期。本发明实施例中，数据窗取正弦交流信号的半个周期，数据窗点数点，数据窗的时间宽度。
第七步，根据第六步得到的和，计算值。值的计算为公式（7）：
（7）
第八步，根据第七步得到的值和第一步得到的定值，对和进行比较，比较结果分为以下三种：
1）>，说明正弦交流信号的有效值大于；
2）=，说明正弦交流信号的有效值等于；
3）<，说明正弦交流信号的有效值小于。
第九步，根据第八步得到的值和定值的比较结果，进行保护逻辑判别，确定过量保护或者欠量保护的动作行为。保护逻辑判别判据分为以下两种：
1）对于过量保护，如果>满足动作条件；
2）对于欠量保护，如果<满足动作条件。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.插值式采样值保护方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤一，设置插值式采样值保护的定值，包括一个用户可整定定值 ，两个内部固定定值和；将定值传送给步骤四，将定值传送给步骤八；
步骤二，微机保护装置对正弦交流信号进行离散化采样，得到正弦交流信号的离散化采样值序列0，将采样值序列0传送给步骤三；
步骤三，根据步骤二传送的采样值序列0，对采样值序列0中每个采样值进行取绝对值运算，得到采样值序列1，将采样值序列1传送给步骤四；
步骤四，根据步骤三传送的采样值序列1和步骤一传送的定值，对采样值序列1中每个采样值进行减去运算，得到采样值序列2，将采样值序列2传送给步骤五；
步骤五，根据步骤四传送的采样值序列2，通过插值法计算采样值序列2的过零点，形成虚拟的过零点采样值；采样值序列2加上通过插值法形成的虚拟过零点采样值，构成采样值序列3，将采样值序列3传送给步骤六；
步骤六，根据步骤五传送的采样值序列3，对采样值序列3，从当前点开始往前取连续W点的数据窗，数据窗的时间宽度为；在数据窗内，对采样值大于零的采样间隔时间进行累加运算，采样值大于零的累积时间为；将和传送给步骤七；
步骤七，根据步骤六中传送的和，计算值，将值传送给步骤八；
步骤八，根据步骤七中传送值和步骤一中传送的内部定值，对和进行比较，将比较结果传送给步骤九；
步骤九，根据步骤八传送的值和内部定值的比较结果进行保护逻辑判别，确定过量保护或者欠量保护的动作行为。
2.根据权利要求1所述的插值式采样值保护方法，其特征在于：所述步骤一中，定值为采样值的比较门槛定值，内部定值为相位角定值，和与刚好满足条件的正弦交流信号有效值的关系为公式（1）和（2）：
（1）
（2）
内部定值为比率定值，当数据窗为正弦交流信号的半个周期或一个周期时，与的关系为公式（3）：
（3）
内部固定定值的取值范围为公式（4）：
（4）
内部固定定值的取值范围为公式（5）：
（5）。
3.根据权利要求1所述的插值式采样值保护方法，其特征在于：所述步骤二中，正弦交流信号的周期为T，频率为f，每周波采样点数为N，采样间隔时间为固定采样间隔时间，或者根据正弦交流信号频率f自动调整采样间隔时间；采样值序列0可以是原始的采样值序列，也可以是一组或多组原始采样值序列经过线性运算得到的采样值序列。
4.根据权利要求1所述的插值式采样值保护方法，其特征在于：所述步骤五中，所采用的插值法包括Lagrange 插值法、逐次线性插值法、Newton 插值法、Hermite 插值法、分段插值法和样条插值法。
5.根据权利要求1所述的插值式采样值保护方法，其特征在于：所述步骤六中，数据窗取正弦交流信号的半个周期或一个周期。
6.根据权利要求1所述的插值式采样值保护方法，其特征在于：所述步骤七中，值的计算方法为公式（6）：
（6）。
7.根据权利要求1所述的插值式采样值保护方法，其特征在于：所述步骤八中，值和内部定值的比较结果分为以下三种：
1），说明正弦交流信号的有效值大于；
2），说明正弦交流信号的有效值等于；
3），说明正弦交流信号的有效值小于。
8.根据权利要求1所述的插值式采样值保护方法，其特征在于：所述步骤九中，保护逻辑判别判据分为以下两种：
1）对于过量保护，如果>满足动作条件；
2）对于欠量保护，如果<满足动作条件。
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