CN105745549B - 在基于从电气网络中的干扰提取的干扰评估系统中使用的装置 - Google Patents

Abstract

一种在基于干扰提取的干扰评估系统中使用的装置，包括测量单元和内插单元。所述装置可以包括至少一个延迟单元，其用于从电气网络接收模拟或数字信号；在所述延迟单元的第一部分处的第一访问点；在所述延迟单元的第二部分处的第二访问点；并且所述测量单元包括第一频率推导单元，其用于处理来自所述第一访问点的一组访问点输出并且提供干扰之后的频率的量度；以及第二频率推导单元，其用于处理来自所述第二访问点或者延迟输出单元的一组访问点输出，以提供所述干扰之前的频率的量度；以及所述内插单元接收所述干扰之后和之前的频率的量度，并且提供在感兴趣时段上的作为时间的函数的频率的量度。

Description

在基于从电气网络中的干扰提取的干扰评估系统中使用的 装置

技术领域

本发明涉及一种在基于从电气网络中的干扰提取的干扰评估系统中使用的装置。

背景技术

基于干扰提取的干扰评估系统是已知的。干扰评估系统被用于评估电气网络中的干扰。干扰评估系统例如可以被用于故障水平监测、阻抗计算以及对并联变压器操作的检测。故障记录器形式的已知干扰评估系统在故障电流发生时对其进行记录。这些故障记录器被设计为记录看到的实际的故障电流。这不是故障水平，并且因此故障记录器不是故障水平监视器。故障水平监视器被设计为预测可能在最坏的情况下流动的电流。

故障水平监视器被用于预测向用电设备提供电力供应的网络中的故障水平电流。故障水平监视器有时被称为故障水平记录器或其他名字。当尝试根据非常小的网络干扰来预测故障电流时，在已知的故障水平监视器中出现了问题。同样的问题出现在阻抗计算系统(例如阻抗映射系统)中，其中，干扰被用于提供在不同频率处的上游阻抗推导的基础。同样的问题还出现在对并联变压器操作的检测中，其中，干扰被用于提供变压器特性(即对网络活动的响应)之间的比较的基础。

对能够从其中获得故障水平的网络阻抗的准确计算重要的是，对从所利用的干扰开始之前到开始之后电压信号和电流信号之间的精确差异的提取。为了提取该差异信息，有必要将电压信号和电流信号的特性从干扰之前投影到干扰之后。这使得能够将之后发生的实际的电压信号和电流信号与投影进行比较，从而揭示差异信息。对电压信号和电流信号的特性从干扰开始之前到干扰开始之后的成功投影很大程度上取决于对信号的频率的准确评定，使得能够关于干扰之后的实际电压信号和电流信号来正确地表示投影的相位。在小干扰的情况下，针对整个感兴趣时段的频率评定的准确度是关键，并且是在获得准确的故障水平结果之中的限制因素之一。对精确差异信息的提取对在不同频率处的阻抗映射以及对并联变压器操作的检测也是重要的。

发明内容

本发明的目的是改进频率评定的准确度的质量。

因此，本发明提供了一种在基于干扰提取的干扰评估系统中使用的装置，所述装置包括测量单元和内插单元，所述测量单元用于获得在电气网络中的干扰之前和之后两者的信号频率但排除对干扰瞬态本身的使用，并且所述内插单元用于对干扰间隔中的频率进行内插以反映不受所述干扰瞬态影响的潜在的频率趋势，其中所述装置包括：

(i)至少一个延迟单元，其用于从所述电气网络接收至少一个模拟或数字信号；

(ii)在所述延迟单元的第一部分处的至少一个第一访问点；

(iii)在所述延迟单元的第二部分处的至少一个第二访问点，

并且所述装置使得：

(iv)所述测量单元包括：

(a)第一频率推导单元，其用于处理来自所述第一访问点的一组访问点输出并且提供所述干扰之后的频率的至少一个量度；以及

(b)第二频率推导单元，其用于处理来自所述第二访问点或者延迟输出单元的一组访问点输出；以提供所述干扰之前的频率的至少一个量度；以及

(v)所述内插单元接收所述干扰之后的频率的所述量度和所述干扰之前的频率的所述量度，并且提供在感兴趣时段上的作为时间的函数的频率的量度，所述感兴趣时段包括干扰间隔和所述干扰间隔的任一侧。

根据本发明所述的装置是有利的，这是因为其能够改进来自向用电设备提供电力供应的网络中的普通低水平干扰的结果的准确度。

根据本发明所述的装置使得能够获得对以下项的快照(snapshot)：所述延迟单元的内容、所述干扰之后的频率的所述量度、所述干扰之前的频率的所述量度。接着，所述内插单元和其频率输出能够被用于给出准确的频率数据，以在所述频率数据不受所述干扰瞬态本身影响的情况下帮助获得干扰差异信息。所述频率数据不受所述干扰瞬态本身影响，这是因为尽管所述干扰瞬态本身现在被表示在所述延迟单元内，但是所述干扰瞬态本身即不对所述干扰之后的导出的频率做出贡献，也不对在所述干扰之前的导出的频率做出贡献。这是因为所述干扰数据已经越过第一组访问点输出的最后一个访问点，但是尚未到达最后一组访问输出的所述第一访问点。

模拟输入信号可以是电压信号或所述电压信号的数字化版本。所述电压信号通常是名义上正弦的。

所述延迟单元的第一部分通常靠近所述延迟单元的起点，并且所述延迟单元的第二部分通常靠近所述延迟单元的终点。

所述装置可以是这样的装置，即其中，所述第一访问点是物理延迟线上的第一抽头或第一组抽头，并且其中，所述第二访问点是所述物理延迟线上的第二抽头或第二组抽头。备选地，所述装置可以是这样的装置，即其中，所述第一访问点是存储器延迟单元中的第一访问位置或第一组访问位置，并且其中，所述第二访问点是所述存储器延迟单元中的第二访问位置或第二组访问位置。所述存储器延迟单元可以接收连续的样本，其中，相关访问位置是通过访问适当的存储器位置来实现的。

附图说明

现在将仅通过范例并且参考附图来描述本发明的实施例；在附图中：

图1是频率相对于时间的图形；

图2示出了在基于干扰提取的干扰评估系统中使用的本发明的装置；并且

图3图示了图2所示的装置的操作。

具体实施方式

对电压信号和电流信号的特性从电气网络中的干扰的开始之前到开始之后的成功投影很大程度上取决于对信号的频率的准确评定。这是因为投影的相位应当关于干扰之后的实际电压信号和电流信号而被正确地表示。在小干扰的情况下，针对整个感兴趣时段的频率评定的准确度是关键的。感兴趣时段是期望得到故障水平结果的整个时间段。因此感兴趣时段在干扰的开端处开始，并且进行直到期望得到故障水平结果的最后时刻之后。这可以是干扰开端之后的90ms或更多。干扰本身一般包括瞬态变化，所述瞬态变化可以是陡峭的，并且其可能会或可能不会后续地在少于感兴趣时段的时间中崩溃到没有。

在已知的故障水平监视器和根据干扰评估的其他设备(例如用于在不同频率处的阻抗映射和对并联变压器操作的检测的设备)中，从达到并包括干扰的时段以及随后的感兴趣时段中的一个或多个信号导出频率。在一个已知的改进中，频率推导时段紧接在干扰开端之前停止，并且假设频率在感兴趣时段中保持恒定。

在本发明中，做出对潜在频率可以在感兴趣时段期间变化的确认。然而，已经观察到，将干扰瞬态本身包括在频率推导过程中可能引起严重的误差。因此，本发明提出频率是从在干扰开端之前以及在干扰瞬态结束之后一段时间两者的信号导出的。通过获得两个结果，能够在整个感兴趣时段上进行内插并且由此适应(accommodate)潜在的频率变化，而不将干扰瞬态本身包括在频率推导过程中。

图1是频率相对于时间的图形。图形指示从感兴趣的干扰时段之前到之后发生的频率的变化。(注意，时间向图形的右侧行进，使得图形的左边的区段是最旧的，并且图形的右边的区段是最新的。该方向在形成以下参考图2描述的装置的部分的延迟线中是相反的)。

图2示出了在基于干扰提取的干扰评估系统中使用的装置1。更具体地，装置1在故障水平监测和/或阻抗计算和/或对并联变压器操作的检测中使用。如图所示，装置1用于在感兴趣时段和其任一侧中获得作为时间的函数的频率。模拟输入信号6可以是来自电气网络的(通常是正弦的)电压信号，所述模拟输入信号被馈送到为一个或多个物理抽头的延迟线2的形式的延迟单元中。以下描述限于单个延迟线2，但是将意识到，可以将装置1按需加倍多次以获得来自多于一个信号的结果。还将意识到，延迟单元能够是其他形式的，模拟的或数字的；或者例如是接收连续的样本的存储器延迟单元，其中，通过适当的存储器位置来实现相关访问位置；或者是组合多层方法，其中一个延迟单元对其他延迟单元进行馈送。

从延迟线2的一端到另一端的延迟是Tms。在任何时刻处，延迟线2的内容表示在先前(历史)间隔Tms长度上的输入信号。

从延迟线2的两端取得抽头。更具体地，在延迟线2的起点处的第一访问点处的紧密间隔的一组抽头P提供被馈送到第一频率推导单元3的一组访问点输出。在第一频率推导单元3中处理该组抽头P以产生频率7的量度。当新的数据信号6被馈送到延迟线2中时，频率7随时间变化。因为抽头P靠近延迟线2的起点，所以这些表示最新的信号数据，并且频率7的量度被称为干扰后的频率。

在延迟线2的另一端处的第二访问点处的紧密间隔的另外一组抽头Q提供被馈送到第二频率推导单元4的一组访问点输出。第二频率推导单元4提供另外的频率8的量度。当信号数据沿延迟线2流动时，该频率8也随时间变化。然而，信号在已经经过区段P之后并且在其已经沿其抽头未被使用的延迟线2的中心段流过之后才到达延迟线的该区段Q。这意味着频率8的量度必然是过时的或比频率7的量度更陈旧。该频率8的量度被称为干扰前的频率。

一对频率7和8表示由沿延迟线2从组P到组Q的通行延迟“T通行PQ”(在时间上)所隔开的两个时间处的信号的频率。这两个频率能够以变化的比例而被组合在内插单元5中，以产生在整个的时间“T通行PQ”上的作为时间的函数的频率9的有效量度。

如果紧接在信号上的干扰开始到达抽头组Q的起点Y之前取得延迟线内容和导出的频率7和8的快照，则内插单元5和其频率输出9能够被用于给出准确的频率数据以在频率数据不受干扰瞬态本身影响的情况下帮助获得如上文所讨论的干扰差异信息，尽管现在所述干扰瞬态本身被表示在延迟线2内，但是其即不对导出的频率7或也不对频率8做出贡献，这是因为其已经越过对组P做出贡献的最后的抽头B，但是尚未到达组Q的第一抽头Y处。

将意识到，总的时间延迟和在组P和组Q之间的延迟以及瞬态时间延迟“T通行PQ”都能够被调节为适合可能的干扰和所要求的频率测量结果的质量以及频率偏移的动态。

而且，延迟线可以被延伸，以允许在干扰之前和之后都能够做出若干频率评定，使得例如当主要干扰实际上暂时使旋转的发电机机构减速时能够计算更复杂的频率轨迹。

而且，干扰之前的频率还能够简单地是干扰之后的频率的适当延迟的版本，即尽管为了清晰而示出了第二频率推导单元4，但是可以利用已经计算出的结果来对其进行代替。

图3示出了在抽头A处的最新近的端处进入延迟线2的信号6。最陈旧的端在抽头Z处。干扰瞬态位置被示出为近似在延迟线2的中心。

将意识到，已经仅通过范例给出了以上参考附图描述的本发明的实施例，并且可以实现修改。因此，例如参考附图示出并描述的实施例能够被用于阻抗计算系统，例如用于阻抗映射系统和/或对并联变压器操作的检测。备选地，延迟线2可以是存储器延迟单元。附图中所示的单个部件不限于在其附图中使用，并且它们可以被使用在其他附图和本发明的所有方面中。

Claims (5)

1.一种在基于干扰提取的干扰评估系统中使用的装置，所述装置包括测量单元和内插单元，所述测量单元用于获得在电气网络中的干扰之前和之后两者的信号频率但排除对干扰瞬态本身的使用，并且所述内插单元用于对干扰间隔中的频率进行内插以反映不受所述干扰瞬态影响的潜在的频率趋势，其中所述装置包括：

(i)至少一个延迟单元，其用于从所述电气网络接收至少一个模拟或数字信号；

(ii)在所述延迟单元的第一部分处的至少一个第一访问点；

(iii)在所述延迟单元的第二部分处的至少一个第二访问点，

并且所述装置使得：

(iv)所述测量单元包括：

(a)第一频率推导单元，其用于处理来自所述第一访问点的一组访问点输出并且提供所述干扰之后的频率的至少一个量度；以及

(b)第二频率推导单元，其用于处理来自所述第二访问点或者延迟输出单元的一组访问点输出；以提供所述干扰之前的频率的至少一个量度；以及

(v)所述内插单元接收所述干扰之后的频率的所述量度和所述干扰之前的频率的所述量度，并且提供在感兴趣时段上的作为时间的函数的频率的量度，所述感兴趣时段包括干扰间隔和所述干扰间隔的任一侧。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述模拟信号是电压信号或所述电压信号的数字化版本。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述延迟单元的第一部分靠近所述延迟单元的起点，并且其中，所述延迟单元的第二部分靠近所述延迟单元的终点。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一访问点是物理延迟线上的第一抽头或第一组抽头，并且其中，所述第二访问点是所述物理延迟线上的第二抽头或第二组抽头。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一访问点是存储器延迟单元中的第一访问位置或第一组访问位置，并且其中，所述第二访问点是所述存储器延迟单元中的第二访问位置或第二组访问位置。