CN104391195A - 一种电磁干扰的识别及滤波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁干扰信号的识别及滤波方法，包括以下步骤，S01，采样模拟信号，开设数据缓冲区；S02，计算滤波数据缓冲区中当前时刻采样的前向差分和后向差分：S03，通过电磁干扰信号识别式识别采样信号中是否包含电磁干扰信号；S04，滤除干扰信号；S05，基于滤波之后的信号进行继电保护运算；S06，更新滤波数据缓冲区队列，本发明能够在信号进入二次设备前有效滤波，能够识别采样信号中是否叠加了干扰信号，当检测到存在电磁干扰信号时，进行线性插值滤波，可以有效滤除采样信号中的干扰信号，从而达到提高电流、电压采样准确性，避免继电保护装置因干扰信号误动作的目的。

Description

一种电磁干扰的识别及滤波方法

技术领域

本发明涉及电力系统自动化技术领域，具体涉及一种电磁干扰的识别及滤波方法。

背景技术

变电站中的微机型继电保护都为低电平弱电系统，它们所工作环境是电磁干扰极其严重强电场所，很容易受到这些电磁干扰造成测量偏差而导致误动作，给电力系统安全经济运行带来非常严重后果。因此，提高继电保护装置的抗电磁干扰能力，有着非常重要的意义。

电力系统的冲击性电磁干扰信号主要包括浪涌、电快速瞬变脉冲群、震荡波等，这些干扰信号通常是由雷电、高压开关操作过电压等因素引起的，主要表现为干扰信号频率高、持续时间短、能力大的特点，重则可损坏继电保护等综合自动化二次设备，轻则造成采样叠加干扰信号，引起测量误差，进而造成继电保护装置出现不正确动作行为。

目前，综合自动化二次设备主要采用硬件抑制电磁干扰的方法，在装置的电源、交流采样、开入开出等对外接口回路增加抗电磁干扰的元件或电路，如串联磁珠，并联电容、压敏电阻，增加滤波电路，加强接地等方法。这些硬件抗电磁干扰的措施能取到较好的抑制电磁干扰的作用，将干扰信号的能量限制在一定的水平，从而可以防止强干扰信号损坏二次设备的元器件。但这些措施并不能完全消除电磁干扰信号的影响，进入装置内的干扰信号仍然会造成装置采样出现偏差，进而引起其不正常工作。

现有技术中，一般需要基于电力系统的某些缺陷识别电磁干扰，是一致滞后的处理方法，不能够有效的阻止电磁干扰信号进入二次设备；

同时，继电保护装置为了应对电磁干扰信号对保护可靠性的影响，配置了一些防误算法，如局部积分算法，连续多点过定值算法等，局部积分算法是利用干扰信号通常仅影响单个采样点，因此计算局部数点采样(例如12点)积分，当积分值低于设定门槛，判别为扰动信号并闭锁保护，当积分值超过设定门槛时，判别为电力系统故障信号，该方法在电力系统发生区外故障并兼有电磁干扰信号时，容易导致继电保护误动作。连续多点过定值算法，当连续数点采样值(例如6点)均超过保护定值，判别为电力系统故障信号，当低于保护定值时，判别为扰动信号并闭锁保护，该方法可以有效地防止电磁干扰信号造成继电保护误动作，但是会影响保护的快速性。另外，上述方法均无法精确定位干扰信号采样时刻，因此也无法实现干扰信号的滤除。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种电磁干扰的识别及滤波方法，能够识别采样信号中是否叠加了干扰信号，当检测到存在电磁干扰信号时，进行线性插值滤波，可以有效滤除采样信号中的干扰信号，从而达到提高电流、电压采样准确性，避免继电保护装置因干扰信号误动作的目的。

本发明技术方案如下：

一种电磁干扰信号的识别及滤波方法，包括以下步骤，

S01，采样模拟信号，开设数据缓冲区：采样频率为2400Hz，即每周波采样48点，开设3点队列式滤波数据缓冲区，依次为f(k+1)、f(k)和f(k-1)，其中f(k)为当前待识别及滤波的采样值，f(k-1)为前一时刻的采样值，f(k+1)为后一时刻的采样值(也为最新采样值)；

S02，计算滤波数据缓冲区中k时刻采样的前向差分和后向差分，前向差分为Δf(k)＝f(k+1)-f(k)，后向差分为

S03，干扰信号的识别，如果满足以下条件，则说明采样信号中含有电磁干扰信号。

1)|Δf(k)|＞f_set；

2) $|\▿f\left(k\right)|>f_{\mathrm{set}};$

3) $\mathrm{\&Delta;f}\left(k\right)*\&dtri;f\left(k\right)<0;$

对于电压采样波形，f_set取二次额定电压，对于电流采样波形，f_set取二次额定电流。

S04，干扰信号的滤除，当检测到k时刻采样值存在干扰信号时，做线性插值滤波处理，具体如下：

$f\left(k\right)=\frac{1}{2}(f(k+1)+f(k-1))$

S05，基于步骤S04输出的滤波后的采样数据，进行电力系统参数测量及继电保护逻辑运算；

S06，更新滤波数据缓冲区队列，执行下一次采样。

与现有技术相比，本发明包括以下有益效果：

(1)本发明能够快速识别采样信号中是否叠加了干扰信号，当检测到存在电磁干扰信号时，进行线性插值滤波，可以有效滤除采样信号中的干扰信号，从而达到提高电流、电压采样准确性，避免继电保护装置因干扰信号误动作的目的，同时不影响继电保护的快速性；

(2)本发明能够检测到k时刻采样值存在干扰信号，精确定位干扰信号采样时刻，能够实现干扰信号的精确滤除。

附图说明

图1为本发明一种电磁干扰信号的识别及滤波方法流程图；

图2-1为本发明模拟信号的原始采样波形；

图2-2为本发明k时刻采样的前向差分和后向差分信号波形；

图2-3为本发明线性插值滤波后采样波形。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明提出了一种电磁干扰信号的识别及滤波方法，包括以下步骤，

S01，采样模拟信号，开设数据缓冲区冲：如图2-1所示，采样频率为2400Hz，即每周波采样48点，开设3点队列式滤波数据缓冲区，依次为f(k+1)、f(k)和f(k-1)，其中f(k)为当前待识别及滤波的采样值，f(k-1)为前一时刻的采样值，f(k+1)为后一时刻的采样值(也为最新采样值)；

S02，如图2-2所示，计算滤波数据缓冲区中k时刻采样的前向差分和后向差分，

前向差分为Δf(k)＝f(k+1)-f(k)，

后向差分为 $\&dtri;f\left(k\right)=f\left(k\right)-f(k-1);$

S03，干扰信号的识别，如果满足以下条件，则说明采样信号中含有电磁干扰信号；

1)|Δf(k)|＞f_set；

2) $|\&dtri;f\left(k\right)|>f_{\mathrm{set}};$

3) $\mathrm{\&Delta;f}\left(k\right)*\&dtri;f\left(k\right)<0;$

对于电压采样波形，f_set取二次额定电压，对于电流采样波形，f_set取二次额定电流。

S04，如图2-3所示，干扰信号的滤除，当检测到k时刻采样值存在干扰信号时，做线性插值滤波处理，具体如下：

$f\left(k\right)=\frac{1}{2}(f(k+1)+f(k-1));$

S05，基于步骤S04输出的滤波后的采样数据，进行电力系统参数测量及继电保护逻辑运算；

S06，更新滤波数据缓冲区队列，执行下一次采样。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种电磁干扰信号的识别及滤波方法，其特征在于，包括以下步骤，

S01，采样模拟信号，开设数据缓冲区：采样模拟信号，开设3点队列式滤波数据缓冲区，所述3点队列式滤波数据缓冲区依次为f(k+1)、f(k)和f(k-1)，其中f(k)为当前待识别及滤波的采样值，f(k-1)为前一时刻的采样值，f(k+1)为后一时刻的采样值；

S02，计算滤波数据缓冲区中k时刻采样的前向差分和后向差分：

所述前向差分为Δf(k)＝f(k+1)-f(k)，

所述后向差分为 $\&dtri;f\left(k\right)=f\left(k\right)-f(k-1);$

S03，识别干扰信号，通过电磁干扰信号识别式识别采样信号中是否包含电磁干扰信号，所述电磁干扰信号识别式为式(1)、(2)和(3)，

|Δf(k)|＞f_set      (1)

$|\&dtri;f\left(k\right)|>f_{\mathrm{set}}---\left(2\right)$

$\mathrm{\&Delta;f}\left(k\right)*\&dtri;f\left(k\right)<0---\left(3\right)$

如果满足电磁干扰信号识别式，则表示采样信号中含有电磁干扰信号；

对于电压采样波形，f_set表示二次额定电压，对于电流采样波形，f_set表示二次额定电流；

S04，滤除干扰信号：

当检测到k时刻采样值存在干扰信号时，做线性插值滤波处理滤除干扰信号，线性插值滤波处理公式为：

$f\left(k\right)=\frac{1}{2}(f(k+1)+f(k-1));$

S05，基于步骤S04输出的滤波后的采样数据，进行电力系统参数测量及继电保护逻辑运算；

S06，更新滤波数据缓冲区队列，执行下一次采样。

2.根据权利要求1所示的一种电磁干扰信号的识别及滤波方法，其特征在于，采样模拟信号的采样频率为2400Hz。