CN105573853A - 基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，利用长数据窗算法和短数据窗算法不同的时序特性，采用长数据窗算法和短数据窗算法对采样数据进行变换计算出有效值，计算后的采样值分别参与主判据和辅助判据的逻辑运算，利用短数据窗计算速度快、数据窗短的特性，躲过短时异常数据的影响，同时又不影响保护装置的正常动作，达到有短时异常数据时不误动，正常工作时不拒动，提高了保护装置的可靠性，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电力自动化技术领域，具体涉及一种基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，适用于中低压的微机继电保护装置。
背景技术
目前，数字式继电保护装置在电力系统中已经得到了广泛的应用，其中微机保护装置需要在强电磁环境下长期连续工作，受到的干扰比较严重。同时，随着智能电网建设进入实用化阶段，对作为智能电网支撑节点的变电站逐步形成了一种新的智能变电站模式，其中最重要的技术更新之一是在数据的采样环节和开关量的输入、输出环节，数据采样环节由传统变电站的电缆交流信号输入变为通过光纤的数字信号输入。新技术的使用使得智能变电站和传统的变电站相比，从系统结构上发生了很大的变化，提高了电网运行的安全稳定性，但在运行维护中也迎来了新的问题，具体如下，
（1）当干扰侵入微机保护装置的输入通道并叠加在信号上时，数据采集的误差将加大，有可能导致整个保护功能的失败。
（2）光纤输入的数据虽然可以通过数值校验、品质校验等方法检查，但还是存在接收到错误数据的可能。
（3）电子式互感器技术特别是小信号互感器技术不太成熟，抗干扰标准比较低，在一定环境下（电磁干扰）会产生异常数据。
对于电磁信号导致的异常数据，采用采用硬件抗干扰技术来减小或消除影响，硬件抗干扰理论和时间都比较成熟，通过接地处理，屏蔽和隔离、滤波、去耦、旁路等方法能够有效地抑制和消除大部分干扰。但硬件抗干扰措施无论怎么完善，均无法彻底消除干扰。另外，在智能化保护装置中，一般收到的数据是由合并单元装置负责采集和传输。如果是传输通道的问题导致的异常数据，使用硬件抗干扰方式没有任何作用。因此，在保护软件中还必须考虑异常数据的影响。
目前，在中低压的微机继电保护装置中，采用长数据窗算法例如全波傅里叶变换作为交流量数据计算方法，处理异常数据。虽然，这种算法可以有效滤除谐波分量，计算精度高。但是，此方法对于非周期的异常数据没有滤除效果，而且，据窗较长，在保护装置中由于要保证动作时间而不能有长时间的延时，如果接收的数据中有异常数据，交流量计算结果在短时间内可能会大于保护定值，导致保护装置中时限为零的保护如过流一段保护等可能会误动，存在安全风险。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的微机继电保护装置，采样数据异常引起保护装置误动的问题。本发明的基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，通过长短数据窗相互配合的逻辑方法进行采样异常数据处理，达到真正故障时不拒动，有短时干扰数据时不误动，从而保证了保护的可靠性，提高了保护装置性能，具有良好的应用前景。
为了达到上述的目的，本发明所采用的技术方案是：
一种基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤（1），采用长数据窗算法计算保护装置外部接入交流量，得到长数据窗有效值；
步骤（2），采用短数据窗算法计算保护装置外部接入交流量，得到短数据窗有效值；
步骤（3），根据步骤（2）计算的短数据窗有效值参与保护逻辑，短数据窗有效值的逻辑判据作为辅助判据，所述逻辑判据为
（1）在过量保护中，当短数据窗有效值大于定值的95%时，延时10ms后辅助判据置为1；当短数据窗有效值小于定值的90%时，辅助判据瞬时置为0；
（2）在欠量保护中，当短数据窗有效值小于定值的105%时，延时10ms后辅助判据置为1；当短数据窗有效值大于定值的110%时，辅助判据瞬时置为0；
步骤（4），根据步骤（1）计算的长数据窗有效值和步骤（3）得到辅助判据，参与主保护逻辑，主保护逻辑判据为
（1）在过量保护中，当长数据窗有效值大于定值，且辅助判据为1时，为防止开关抖动，延时5ms发保护动作信号；当长数据窗有效值小于定值的97%时或辅助判据为0时，为防止开关抖动，延时100ms收回动作信号；
（2）在欠量保护中，当长数据窗有效值小于定值且辅助判据为1时，为防止开关抖动，延时5ms发保护动作信号；当长数据窗有效值大于定值的103%时或辅助判据为0时，为防止开关抖动，延时100ms收回保护动作信号；
其中，若步骤（3）的辅助判据从1变为0时，若步骤（4）还未发出保护动作信号，则不再发出保护动作信号并清除计数；若已经发出保护动作信号，则延时100ms保护动作信号。
前述的基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，其特征在于：步骤（1）得到长数据窗有效值，是通过全周傅里叶变换和均方根算法实时计算各交流量的长数据窗有效值，长数据窗的长度大于或等于20ms。
前述的基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，其特征在于：步骤（2）得到短长数据窗有效值，是通过半周傅里叶变换和半周积分算法实时计算各交流量的短数据窗有效值，长数据窗的长度小于或等于10ms。
本发明的有益效果是：本发明的基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，能够在保护装置正常工作时，不会影响运行；在保护装置正常动作时，不会影响正常动作；在保护装置接收到的数据有短时异常数据时，装置不会误动，通过长短数据窗相互配合的逻辑方法进行采样异常数据处理，达到真正故障时不拒动，有短时干扰数据时不误动，从而保证了保护的可靠性，提高了保护装置性能，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法的流程图。
图2是只根据长数据窗算法结果进行逻辑判断的干扰数据波形图。
图3是本发明的带短数据窗算法进行辅助逻辑判断的一点干扰数据波形图。
图4是本发明的带短数据窗算法进行辅助逻辑判断的多点干扰数据波形图。
图5是本发明的带短数据窗算法进行辅助逻辑判断的正常过流保护波形图。
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。
本发明的基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，通过长短数据窗相互配合的逻辑方法进行采样异常数据处理，达到真正故障时不拒动，有短时干扰数据时不误动，从而保证了保护的可靠性，提高了保护装置性能，适用于微机继电保护装置，尤其适用于中低压的微机继电保护装置，如图1所示，包括以下步骤，
步骤（1），采用长数据窗算法计算保护装置外部接入交流量，得到长数据窗有效值，通过全周傅里叶变换和均方根算法实时计算各交流量的长数据窗有效值，长数据窗的长度大于或等于20ms；
步骤（2），采用短数据窗算法计算保护装置外部接入交流量，得到短数据窗有效值，通过半周傅里叶变换和半周积分算法实时计算各交流量的短数据窗有效值，长数据窗的长度小于或等于10ms；
步骤（3），根据步骤（2）计算的短数据窗有效值参与保护逻辑，短数据窗有效值的逻辑判据作为辅助判据，所述逻辑判据为
（1）在过量保护中，当短数据窗有效值大于定值的95%时，延时10ms后辅助判据置为1；当短数据窗有效值小于定值的90%时，辅助判据瞬时置为0；
（2）在欠量保护中，当短数据窗有效值小于定值的105%时，延时10ms后辅助判据置为1；当短数据窗有效值大于定值的110%时，辅助判据瞬时置为0；
步骤（4），根据步骤（1）计算的长数据窗有效值和步骤（3）得到辅助判据，参与主保护逻辑，主保护逻辑判据为
（1）在过量保护中，当长数据窗有效值大于定值，且辅助判据为1时，为防止开关抖动，延时5ms发保护动作信号；当长数据窗有效值小于定值的97%时或辅助判据为0时，为防止开关抖动，延时100ms收回动作信号；
（2）在欠量保护中，当长数据窗有效值小于定值且辅助判据为1时，为防止开关抖动，延时5ms发保护动作信号；当长数据窗有效值大于定值的103%时或辅助判据为0时，为防止开关抖动，延时100ms收回保护动作信号；
其中，若步骤（3）的辅助判据从1变为0时，若步骤（4）还未发出保护动作信号，则不再发出保护动作信号并清除计数；若已经发出保护动作信号，则延时100ms保护动作信号。
本发明的基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，利用长数据窗算法计算精度高、谐波滤除效果好的特点，保证了保护动作的精度。同时利用了短数据窗算法计算速度快、窗口时间不大于10ms的特点，通过延时10ms触发的方式躲过单点异常数据的干扰，根据此逻辑得到的辅助判据也能躲过单点异常数据的干扰，再通过辅助判据为1后延时5ms后才能发保护动作信号的主保护逻辑，主保护能躲过时长不大于5ms的异常数据导致的误动。因此，通过长短数据窗算法在时序上相互配合的方法，既能保证保护的正常动作时装置不拒动，又能在有短时异常数据时装置不误动。
下面根据一具体实施例，介绍本发明的基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法实现过程，
现有技术的微机继电保护装置采用的长数据窗算法（采用全波傅里叶变换）计算结果进行逻辑判断，数据分析示意图如图2所示，为了保证装置的动作时间小于35ms，零时限保护的逻辑一般是计算值大于定值时，保护立刻启动，延时5ms后发动作信号，在装置正常工作时电流小于定值，为正常工作状态；但是，如果采样数据中由于干扰或接收错误出现一个或多个同正常数据相比较偏差较大的异常数据，全波傅里叶变换结果中某一相计算的有效值会迅速变大，以动作时限为0的过流一段保护为例，当有一个异常点时，全波傅里叶变换计算值大于定值时，过流一段保护立刻启动，延时5ms后发过流一段动作信号，20ms之后由于数据窗中不包含异常数据，全波傅里叶变换的计算值回到正常状态，但为了防止开关抖动，动作信号设置延时100ms后返回，此时，如果过流一段保护设置了保护出口，则装置会误动作，会有大约115ms的出口。
在本发明中除了采用通常使用的长数据窗算法外，还采用了时间窗更短、计算速度更快的短数据窗算法（本例采用数据窗为10ms的半波傅里叶变换）计算短数据窗有效值，以此算法计算的短数据窗有效值参与辅助逻辑的判断，在辅助判据中短数据窗有效值大于定值的95%时，保护延时10ms后辅助判据置为1；采样值小于定值的90%时辅助判据瞬时置为0。同样，以动作时限为0的过流一段保护为例，当采样数据中有一个较大值的异常数据，半波算法计算的短数据窗有效值会在10ms内大于定值，10ms之后由于短数据窗算法的数据窗中已经没有了异常数据，计算的短数据窗有效值回到正常值，由于辅助判据中设置了经过10ms延时，因此，辅助逻辑在10ms内不会发信号。而在10ms之后由于短数据窗有效值返回到正常值，辅助判据仍然为0，而辅助判据不为1，保护装置的主保护逻辑也不会启动，因此保护不会动作，数据分析示意图，如图3所示。
对于采样数据中有持续时间小于5ms的的异常数据时，辅助逻辑经过10ms延时后会在一个小于5ms的时间内辅助判据为1，在主保护逻辑判据中利用5ms的延时即可以躲过这段时间，从而保证保护装置主逻辑也不会启动，因此保护不会动作，数据分析示意图，如图4所示；在保护正常动作时，由于半波傅里叶变换的计算速度较快，加上延时也不会超过全波变换的时间，因此，不会影响全波傅里叶变换的保护逻辑，数据分析示意图，如图5所示。
综上所述，本发明的基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，能够在保护装置正常工作时，不会影响运行；在保护装置正常动作时，不会影响正常动作；在保护装置接收到的数据有短时异常数据时，装置不会误动，通过长短数据窗相互配合的逻辑方法进行采样异常数据处理，达到真正故障时不拒动，有短时干扰数据时不误动，从而保证了保护的可靠性，提高了保护装置性能，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 (3)
1.基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤（1），采用长数据窗算法计算保护装置外部接入交流量，得到长数据窗有效值；
步骤（2），采用短数据窗算法计算保护装置外部接入交流量，得到短数据窗有效值；
步骤（3），根据步骤（2）计算的短数据窗有效值参与保护逻辑，短数据窗有效值的逻辑判据作为辅助判据，所述逻辑判据为
（1）在过量保护中，当短数据窗有效值大于定值的95%时，延时10ms后辅助判据置为1；当短数据窗有效值小于定值的90%时，辅助判据瞬时置为0；
（2）在欠量保护中，当短数据窗有效值小于定值的105%时，延时10ms后辅助判据置为1；当短数据窗有效值大于定值的110%时，辅助判据瞬时置为0；
步骤（4），根据步骤（1）计算的长数据窗有效值和步骤（3）得到辅助判据，参与主保护逻辑，主保护逻辑判据为
（1）在过量保护中，当长数据窗有效值大于定值，且辅助判据为1时，为防止开关抖动，延时5ms发保护动作信号；当长数据窗有效值小于定值的97%时或辅助判据为0时，为防止开关抖动，延时100ms收回动作信号；
（2）在欠量保护中，当长数据窗有效值小于定值且辅助判据为1时，为防止开关抖动，延时5ms发保护动作信号；当长数据窗有效值大于定值的103%时或辅助判据为0时，为防止开关抖动，延时100ms收回保护动作信号；
其中，若步骤（3）的辅助判据从1变为0时，若步骤（4）还未发出保护动作信号，则不再发出保护动作信号并清除计数；若已经发出保护动作信号，则延时100ms保护动作信号。
2.根据权利要求1所述的基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，其特征在于：步骤（1）得到长数据窗有效值，是通过全周傅里叶变换和均方根算法实时计算各交流量的长数据窗有效值，长数据窗的长度大于或等于20ms。
3.根据权利要求1所述的基于双重化数据窗的采样异常数据处理方法，其特征在于：步骤（2）得到短长数据窗有效值，是通过半周傅里叶变换和半周积分算法实时计算各交流量的短数据窗有效值，长数据窗的长度小于或等于10ms。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20161230 Address after: High road high tech Zone of Nanjing City, Jiangsu Province, No. 20 210003 Applicant after: NARI Technology Development Co., Ltd. Applicant after: State Power Networks Co Applicant after: State Grid Zhejiang Electric Power Company Applicant after: SGCC NARI Nanjing Control System Co., Ltd. Applicant after: Nanjing Nari Group Corporation Address before: High road high tech Zone of Nanjing City, Jiangsu Province, No. 20 210003 Applicant before: NARI Technology Development Co., Ltd. Applicant before: State Power Networks Co Applicant before: State Grid Zhejiang Electric Power Company Applicant before: SGCC NARI Nanjing Control System Co., Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: High road high tech Zone of Nanjing City, Jiangsu Province, No. 20 210003 Co-patentee after: State Grid Corporation of China Patentee after: NARI TECHNOLOGY Co.,Ltd. Co-patentee after: STATE GRID ZHEJIANG ELECTRIC POWER Co. Co-patentee after: STATE GRID NARI NANJING CONTROL SYSTEM Co.,Ltd. Co-patentee after: NARI Group Corp. Address before: High road high tech Zone of Nanjing City, Jiangsu Province, No. 20 210003 Co-patentee before: State Grid Corporation of China Patentee before: NARI TECHNOLOGY Co.,Ltd. Co-patentee before: STATE GRID ZHEJIANG ELECTRIC POWER Co. Co-patentee before: STATE GRID NARI NANJING CONTROL SYSTEM Co.,Ltd. Co-patentee before: NARI Group CORPORATION STATE GRID ELECTRIC POWER INSTITUTE |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |