CN105678072A - 一种减小报文抖动影响下电子式互感器误差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减小报文抖动影响下电子式互感器误差的方法，包括如下步骤：步骤1、加载采样点数据；步骤2、初始化：取α＝1；步骤3、计算中间点插值结果；步骤4、计算中间点备用插值样本；步骤5、计算最终的插值时刻的插值y_ρ；步骤6、判断算法是否结束，若没有结束，则令α的值加1，并进入步骤3。可以有效减小报文抖动对电子互感器数据同步的影响，降低报文抖动影响下电子式互感器数据同步线性插值算法的插值误差，提高存在报文抖动时电子式互感器数据同步的误差精度。

Description

一种减小报文抖动影响下电子式互感器误差的方法

技术领域

本发明涉及一种减小报文抖动影响下电子式互感器误差的方法。

背景技术

在智能变电站中，电子式互感器的应用使得模拟量采集系统从集中式采样转变为分布式采样，由此引入了采样值的同步问题。现有的解决采样值同步的方法有两种：外部同步脉冲法及插值同步法。其中，外部同步脉冲法要求每个数据采集装置必须有外部同步输入接口以接收外部同步脉冲，同时多个装置共用一个同步脉冲，当同步脉冲到来时，多个装置在同步脉冲的触发下进行模拟量采集。这种方法保证了不同源端采样数据的同步性，但对系统的硬件要求较高，且完全依赖于外部同步信号，系统的稳定性差。相比而言，插值同步法不需要各路采集装置同步采样，通过对各路采集量到达时间进行打时标操作，并在数据同步时对采样到的信号进行插值计算，即可得到各路信号采集装置在插值时刻的采样值，实现原理简单，成本较低。其中，线性插值算法作为插值算法中原理最简单、计算量最小、计算速度最快的算法，在实际工程中得到了广泛应用。

随着IEC61850通信规约技术的快速推广和应用，采样值通过报文组网传输的方式以其能够满足数据共享，且具备可扩展性强、简化系统结构等优点，成为采样值传输方法的发展趋势。然而，在组网传输的过程中，由于网络数据帧排队、中断时间响应时间及交换机延时的不确定性等原因，往往造成输出的采样值报文存在抖动，进而使得后级间隔层设备在插值运算时时间坐标产生偏移，影响插值算法的插值计算精度，甚至在报文抖动幅度较大时出现插值结果偏离信号实际值的情况，导致间隔层设备出现误判断或保护装置的误动、拒动等重大事故的发生。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种减小报文抖动影响下电子式互感器误差的方法，可以有效减小报文抖动对电子互感器数据同步的影响，降低报文抖动影响下电子式互感器数据同步线性插值算法的插值误差，提高存在报文抖动时电子式互感器数据同步的误差精度。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种减小报文抖动影响下电子式互感器误差的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、加载采样点数据，包括连续的第1、2、3......n个采样时刻和对应的采样值y₁、y₂、y₃……y_n；

步骤2、初始化：取α＝1；

步骤3、计算中间点插值结果：

3a：提取出连续三个采样点数据，包括第α、(α+1)、(α+2)个采样时刻和对应的采样值y_α、y_(α+1)、y_(α+2)；

3b：根据第α、(α+2)个采样时刻的值y_α、y_(α+2)，计算出第(α+1)个采样时刻对应的中间点插值y_λ；

步骤4、计算中间点备用插值样本：

对插值y_λ和y_(α+1)进行算术平均，计算得到第(α+1)个采样时刻对应的中间点的备用插值样本y_θ；

步骤5、计算最终的插值时刻的插值y_ρ：

5a：分别比较第(α+1)个采样时刻与第α、(α+2)个采样时刻的时间差绝对值，取时间差绝对值小的第α或(α+2)个采样时刻对应的采样点作为最终插值所用的备用采样点；

5b：根据步骤5a获得的备用采样点的采样时刻和采样值，以及备用插值样本y_θ和对应的采样时刻，采用线性插值算法得到欲插值时刻t_插的插值y_插；

步骤6、判断算法是否结束，若没有结束，则令α的值加1，并进入步骤3。

优选，步骤3b中，采用插值法计算出第(α+1)个采样时刻对应的中间点插值y_λ。最好是采用线性插值法计算出第(α+1)个采样时刻对应的中间点插值y_λ。

本发明的有益效果是：

本发明根据采样点的数据，将相邻三个采样数据作为处理样本，利用第一、三个采样数据时刻及采样值，计算出中间点的插值结果，进而求得中间点备插值样本，再结合实际采样值计算得到插值时刻的插值结果。本发明与现有的线性插值算法相比，降低了由于报文抖动引起的插值误差，提高了存在报文抖动时的插值精度，对于减小报文抖动对电子式互感器采样数据的同步的影响，具有重要的意义。

附图说明

图1是本发明一种减小报文抖动影响下电子式互感器误差的方法的整体流程图；

图2是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

随着智能变电站建设的全面推进，满足标准化和采样信息共享的报文组网传输技术得到了广泛的应用，但是组网过程中由于各种不确定性因素引起的报文抖动，影响了电子式互感器采样数据同步插值的正确性，可能造成后级的保护、测控等设备的不正确动作，给电网的安全运行埋下了隐患。目前，国家电网公司企业标准《智能变电站合并单元技术规范》中规定合并单元的输出采样值间隔不应大于10us，但在装置异常时，可能出现采样值报文输出间隔超过规范要求的情况，从而导致间隔层设备进行插值运算时偏离采样数据的实际值，在偏离程度较大时引起保护或测控装置的不正确动作或测控出现错误。

本发明旨在降低报文抖动影响下电子式互感器的插值算法的误差，提高存在报文抖动时电子式互感器数据同步的误差精度。

一种减小报文抖动影响下电子式互感器误差的方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤1、加载采样点数据，包括连续的第1、2、3......n个采样时刻和对应的采样值y₁、y₂、y₃……y_n；

步骤2、初始化：取α＝1；

步骤3、计算中间点插值结果：

3a：提取出连续三个采样点数据，包括第α、(α+1)、(α+2)个采样时刻和对应的采样值y_α、y_(α+1)、y_(α+2)；需要说明的是，本发明并不区分相邻三个数据中哪个数据为存在报文抖动的采样点，即对所有采样数据均按照存在报文抖动的情况进行处理；

3b：根据第α、(α+2)个采样时刻的值y_α、y_(α+2)，计算出第(α+1)个采样时刻对应的中间点插值y_λ；

步骤4、计算中间点备用插值样本：

对插值y_λ和y_(α+1)进行算术平均，计算得到第(α+1)个采样时刻对应的中间点的备用插值样本y_θ；

步骤5、计算最终的插值时刻的插值y_ρ：

5a：分别比较第(α+1)个采样时刻与第α、(α+2)个采样时刻的时间差绝对值，取时间差绝对值小的第α或(α+2)个采样时刻对应的采样点作为最终插值所用的备用采样点；

5b：根据步骤5a获得的备用采样点的采样时刻和采样值，以及备用插值样本y_θ和对应的采样时刻，采用线性插值算法得到欲插值时刻t_插的插值y_插；

步骤6、判断算法是否结束，若没有结束，则令α的值加1，并进入步骤3，进行下一个运算。

优选，步骤3b中，采用插值法计算出第(α+1)个采样时刻对应的中间点插值y_λ。由于报文抖动的不确定性，采用高阶次的差值算法并无插值精度的优势，且插值法以线性插值法计算量最小，二次插值次之，三次样条差值算法的计算量最大，因此最好采用线性插值算法。

下面以图2为例进行详细介绍：

如图2所示，y₁、y₂、y₃分别为采样时刻t、t'、3t(假设中间采样值的采样时刻由2t抖动为t')对应的采样值，其中，t、t'、3t即分别对应第1个、第2个、第3个采样时刻，t_l为欲插值时刻。根据t、t'时刻对应的采样值y₁、y₂插值得到t_l的插值结果为y_{l_d}，其偏离信号的实际幅度较大。为此，本发明首先根据t、3t时刻对应的采样值y₁、y₃得到t'时刻的中间点插值结果y_{l_2}；再将其与t'时刻的采样值y₂取算术平均，得到中间点备插值样本y'₂，其中，t时刻与t'时刻的时间差绝对值小，故最终根据t、t'时刻对应的数据y₁、y'₂，采用线性插值算法计算出t_l的插值结果为y_l'。相比于y_{l_d}，y_l'更接近t_l时刻的信号实际值，减小了由于报文抖动引起的线性插值算法的误差。

同样的，下一个运算则取第2个、第3个、第4个采样时刻对应的数值进行计算直至算法结束。

本发明根据采样点的数据，将相邻三个采样数据作为处理样本，利用第一、三个采样数据时刻及采样值，计算出中间点的插值结果，进而求得中间点备插值样本，再结合实际采样值计算得到插值时刻的插值结果。本发明与现有的线性插值算法相比，降低了由于报文抖动引起的插值误差，提高了存在报文抖动时的插值精度，对于减小报文抖动对电子式互感器采样数据的同步的影响，具有重要的意义。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种减小报文抖动影响下电子式互感器误差的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、加载采样点数据，包括连续的第1、2、3......n个采样时刻和对应的采样值y₁、y₂、y₃……y_n；

步骤2、初始化：取α＝1；

步骤3、计算中间点插值结果：

3a：提取出连续三个采样点数据，包括第α、(α+1)、(α+2)个采样时刻和对应的采样值y_α、y_(α+1)、y_(α+2)；

3b：根据第α、(α+2)个采样时刻的值y_α、y_(α+2)，计算出第(α+1)个采样时刻对应的中间点插值y_λ；

步骤4、计算中间点备用插值样本：

对插值y_λ和y_(α+1)进行算术平均，计算得到第(α+1)个采样时刻对应的中间点的备用插值样本y_θ；

步骤5、计算最终的插值时刻的插值y_ρ：

5a：分别比较第(α+1)个采样时刻与第α、(α+2)个采样时刻的时间差绝对值，取时间差绝对值小的第α或(α+2)个采样时刻对应的采样点作为最终插值所用的备用采样点；

5b：根据步骤5a获得的备用采样点的采样时刻和采样值，以及备用插值样本y_θ和对应的采样时刻，采用线性插值算法得到欲插值时刻t_插的插值y_插；

步骤6、判断算法是否结束，若没有结束，则令α的值加1，并进入步骤3。

2.根据权利要求1所述的一种减小报文抖动影响下电子式互感器误差的方法，其特征在于，步骤3b中，采用插值法计算出第(α+1)个采样时刻对应的中间点插值y_λ。

3.根据权利要求2所述的一种减小报文抖动影响下电子式互感器误差的方法，其特征在于，步骤3b中，采用线性插值法计算出第(α+1)个采样时刻对应的中间点插值y_λ。