CN105261202A - 基于b样条插值小波突变点检测的传输延时测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于B样条插值小波突变点检测的传输延时测量方法，根据对采样回路输出信号的小波突变点检测，测量出、采样回路的非整周期延时和整周期延时，从而得到采样回路总延时，既解决了间接法中无法辨识合并单元出现异常时其延时为信号整周期的问题，而且，其测量方法又较直接法更为简单，提高了合并单元额定延时测量的准确性和易于实现性，解决了常规测量方法中不能辨识额定延时为整周期的现象，有效的提高智能变电站二次设备运行的准确性，具有良好的应用前景。

Description

基于B样条插值小波突变点检测的传输延时测量方法

技术领域

本发明属于智能变电站自动化技术领域，具体涉及一种基于B样条插值小波突变点检测的传输延时测量方法。

背景技术

智能变电站与传统变电站在结构上有一定的差异，面对全新的二次回路，其中，采样回路的传输延时是需要重点关注和研究的因素。对于智能变电站对采样回路的影响主要体现在以下几个方面：

(1)智能变电站采样回路中的数据转换和信息传输的环节与传统变电站相比增多，而处理环节的增多会影响信息快速、可靠的传输。

(2)为了避免采集到的电气信号的相位和幅值有一定的误差，保护控制装置需要在同一个时间点上获得采样数据，但智能变电站的各电气量需经过采样并转换为数字量后，需要通过过程层网络送至保护控制装置，增加了传输延时。

(3)采样值经过合并单元后以报文的形式向IED设备发送，在传输过程中报文的处理、发送、传播、排队等环节均会产生一定的延时，这可能会导致报文的超时到达，甚至导致报文丢失，不能保证延时的确定性。

由于采样回路传输延时的不确定性，会导致无法正确记录数据的准确到达时间，从而影响到保护的速动性，这也意味着电网切除故障的时间会延长，导致降低电网暂态稳定和动态稳定水平降低。

例如，某500KV智能变电站会因为采样不同步，发生区外故障，造成多套保护的误动作，引起较大面积停电的事故。因此，必须对智能变电站采样回路的传输延时进行准确分析。

现有的合并单元额定延时测量方法包括间接法和直接法，间接法通过比较工频输入量通过合并单元后延时测试仪接收到采样值报文的相位与模拟输入量之间的相位差，将其换算为对应的时间延时来得到合并单元的额定延时，这种方法一方面包含了互感器一次传感单元及合并单元本身的相位传变特性，导致测量结果偏离合并单元的真实额定延时；更重要的是，该方法无法区分出合并单元异常时，其延时为一个工频整周期时的现象，为其工程应用埋下了安全隐患。直接法则对合并单元及延时测试仪外接同步脉冲，得到合并单元接收采样值及延时测试仪接收合并单元输出采样值报文的时刻，通过对比采样数据输入到合并单元与测试仪接收采样值报文的时间差来得到合并单元的额定延时，这种方法虽然具有较高的测量精度，但其对测试仪的对时精度及报文标注精度要求非常高，硬件实现较为复杂，成本高。

针对上述问题，如何解决间接法中无法辨识合并单元出现异常时其延时为信号整周期的问题以及直接法中硬件实现较为复杂，成本高的问题，是当前急需解决的问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是现有技术中合并单元额定延时测量，采用间接法中无法辨识合并单元出现异常时其延时为信号整周期法，采用直接法硬件实现较为复杂，成本高的问题。本发明的基于B样条插值小波突变点检测的传输延时测量方法，既解决了间接法中无法辨识合并单元出现异常时其延时为信号整周期的问题，而且，其测量方法又较直接法更为简单，提高了合并单元额定延时测量的准确性和易于实现性，具有良好的应用前景。

为了解决达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于B样条插值小波突变点检测的传输延时测量方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(1)，将变频控制电源与升流器相连接，变频控制电源用于控制升流器输出一次量的频率，所述变频控制电源通过改变升流器的输入电源频率达到控制其输出频率的目的；

步骤(2)，通过变频控制电源使升流器为标准互感器和被测的电子式互感器分别提供一个由频率f₁跳变到频率f₂的跳变正弦信号，所述标准互感器将升流器产生的一次信号按设定比例线性转换为二次信号；

步骤(3)，采样回路接收到标准互感器和被测的电子式互感器的输出信号，并采用B样条插值法对进行插值计算，修正两者的输出波形，得到被测的电子式互感器输出信号的突变点时间t_tb1与标准互感器输出信号的跳变点时间t_tb2；

步骤(4)，在进行步骤(3)的同时，延伸测量设备接入标准互感器和被测的电子式互感器的输出信号，比较测量得到两个输出信号跳变点的位置，取|t_tb1-t_tb2|相减的绝对值，得到被测的电子式互感器的采样延时t_b，t_b＝|t_tb1-t_tb2|。

本发明的有益效果是：本发明的基于B样条插值小波突变点检测的传输延时测量方法，根据对采样回路输出信号的小波突变点检测，测量出采样回路的非整周期延时和整周期延时，从而得到采样回路总延时，既解决了间接法中无法辨识合并单元出现异常时其延时为信号整周期的问题，而且，其测量方法又较直接法更为简单，提高了合并单元额定延时测量的准确性和易于实现性，解决了常规测量方法中不能辨识额定延时为整周期的现象，有效的提高智能变电站二次设备运行的准确性，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的基于B样条插值小波突变点检测的传输延时测量方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

本发明的基于B样条插值小波突变点检测的传输延时测量方法，根据对采样回路输出信号的小波突变点检测，测量出采样回路的非整周期延时和整周期延时，从而得到采样回路总延时，既解决了间接法中无法辨识合并单元出现异常时其延时为信号整周期的问题，而且，其测量方法又较直接法更为简单，提高了合并单元额定延时测量的准确性和易于实现性，解决了常规测量方法中不能辨识额定延时为整周期的现象，如图1所示，具体包括以下步骤，

步骤(1)，将变频控制电源与升流器相连接，变频控制电源用于控制升流器输出一次量的频率，所述变频控制电源通过改变升流器的输入电源频率达到控制其输出频率的目的；

步骤(2)，通过变频控制电源使升流器为标准互感器和被测的电子式互感器分别提供一个由频率f₁跳变到频率f₂的跳变正弦信号，所述标准互感器将升流器产生的一次信号按设定比例线性转换为二次信号；

步骤(3)，采样回路接收到标准互感器和被测的电子式互感器的输出信号，并采用B样条插值法对进行插值计算，修正两者的输出波形，得到被测的电子式互感器输出信号的突变点时间t_tb1与标准互感器输出信号的跳变点时间t_tb2；

步骤(4)，在进行步骤(3)的同时，延伸测量设备接入标准互感器和被测的电子式互感器的输出信号，比较测量得到两个输出信号跳变点的位置，取|t_tb1-t_tb2|相减的绝对值，得到被测的电子式互感器的采样延时t_b，t_b＝|t_tb1-t_tb2|。

其中，步骤(3)采样回路接收到标准互感器和被测的电子式互感器的输出信号，并采用B样条插值法对进行插值计算，修正两者的输出波形，得到被测的电子式互感器输出信号的突变点时间t_tb1与标准互感器输出信号的跳变点时间t_tb2，其中采用B样条插值法对进行插值计算的具体原理如下：

对于给定的n+1个空间顶点P_i(i＝0,1,2,…,n)，称n次参数曲线段：

$P\left(t\right)=\underset{i=0}{\overset{n}{\Σ}}{P}_i{B}_{i,k}\left(t\right)$

P(t)为k次B样条曲线，其中t∈[0,1]，B_i,k(t)为基函数；

其中，基函数B_i,k(t)定义为：

$B_{i,k}\left(t\right)=\frac{1}{n!}\underset{j=0}{\overset{k-i}{\Σ}}{(-1)}^j{C}_{n+1}^j{(t+n-i-j)}^n$

其中t∈[0,1]，i＝0,1,……，n；k＝0,1,2……n；j＝0,1，2……k-i；是参数为t的非递减节点矢量序列，基函数是由它所决定的k阶分段多项式。

B样条插值曲线一般是通过反算法计算相应的控制顶点达到插值的目的，由于三次B样条曲线的矩阵形式相对比较简单，而且容易实现，所以通过三次B样条曲线的矩阵形式可以推导出形式相近的插值曲线的矩阵形式，

P_L(t)＝TMP_L

其中，T＝[1,t,t²,t³,…]，M是B样条曲线的系数矩阵，P_L＝[P₀,P₁,P₂…P_n]^T。该插值曲线的形式简单，具有良好的局部性、保凸性、几何不变性。

本测量方法采用的是三次B样条插值法对输出波形进行插值计算，修正两者的输出波形，保证波形的凹凸性和几何不变性。

综上所述，本发明的基于B样条插值小波突变点检测的传输延时测量方法，根据对采样回路输出信号的小波突变点检测，测量出采样回路的非整周期延时和整周期延时，从而得到采样回路总延时，既解决了间接法中无法辨识合并单元出现异常时其延时为信号整周期的问题，而且，其测量方法又较直接法更为简单，提高了合并单元额定延时测量的准确性和易于实现性，解决了常规测量方法中不能辨识额定延时为整周期的现象，有效的提高智能变电站二次设备运行的准确性，具有良好的应用前景。

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 (1)

1.基于B样条插值小波突变点检测的传输延时测量方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤(1)，将变频控制电源与升流器相连接，变频控制电源用于控制升流器输出一次量的频率，所述变频控制电源通过改变升流器的输入电源频率达到控制其输出频率的目的；

步骤(2)，通过变频控制电源使升流器为标准互感器和被测的电子式互感器分别提供一个由频率f₁跳变到频率f₂的跳变正弦信号，所述标准互感器将升流器产生的一次信号按设定比例线性转换为二次信号；

步骤(3)，采样回路接收到标准互感器和被测的电子式互感器的输出信号，并采用B样条插值法对进行插值计算，修正两者的输出波形，得到被测的电子式互感器输出信号的突变点时间t_tb1与标准互感器输出信号的跳变点时间t_tb2；

步骤(4)，在进行步骤(3)的同时，延伸测量设备接入标准互感器和被测的电子式互感器的输出信号，比较测量得到两个输出信号跳变点的位置，取|t_tb1-t_tb2|相减的绝对值，得到被测的电子式互感器的采样延时t_b，t_b＝|t_tb1-t_tb2|。