CN106405295B - 配电终端模拟量输入通道的状态检测方法、装置和系统 - Google Patents
配电终端模拟量输入通道的状态检测方法、装置和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种配电终端模拟量输入通道的状态检测方法、装置和系统，上述配电终端模拟量输入通道的状态检测方法，包括如下步骤：从配电终端的模拟量输入通道中获取多路模拟信号；利用傅里叶算法分别计算各路模拟信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路模拟信号对应的基波幅值；通过均方根法计算所述模拟信号的有效值；分别计算任意一个基波幅值和有效值之间的差值，并判断所述各个差值是否均在设定范围内；若所述差值均在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态正常；若任意一个差值不在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态异常；可以有效提高上述检测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种配电终端模拟量输入通道的状态检测方法、装置和系统。
背景技术
配电终端模拟量输入通道的通道状态对配电终端工作的开展、相关数据传输具有重要影响。若配电终端模拟量输入通道的通道状态异常，将严重影响相应配电终端的正常工作，甚至可能影响其所处电力系统的正常运行，因而对配电终端模拟量输入通道的通道状态进行相应检测是非常必要的。
传统方案通常需要对应的工作人员凭其观测以及相关工作经验对上述配电终端模拟量输入通道的通道状态进行判定，准确性低。
发明内容
基于此，有必要针对传统对配电终端模拟量输入通道的状态检测方案准确性低的技术问题，提供一种配电终端模拟量输入通道的状态检测方法、装置和系统。
一种配电终端模拟量输入通道的状态检测方法，包括如下步骤：
从配电终端的模拟量输入通道中获取多路模拟信号；
利用傅里叶算法分别计算各路模拟信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路模拟信号对应的基波幅值；
通过均方根法计算所述模拟信号的有效值；
分别计算任意一个基波幅值和有效值之间的差值，并判断所述各个差值是否均在设定范围内；
若所述差值均在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态正常；
若任意一个差值不在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态异常。
一种配电终端模拟量输入通道的状态检测装置，包括：
获取模块，用于从配电终端的模拟量输入通道中获取多路模拟信号；
第一计算模块，用于利用傅里叶算法分别计算各路模拟信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路模拟信号对应的基波幅值；
第二计算模块，用于通过均方根法计算所述模拟信号的有效值；
判断模块，用于分别计算任意一个基波幅值和有效值之间的差值，并判断所述各个差值是否均在设定范围内；
第一判定模块，用于若所述差值均在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态正常；
第二判定模块，用于若任意一个差值不在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态异常。
一种配电终端模拟量输入通道的状态检测系统，包括A/D转换器和用于进行状态检测方的处理器；
所述处理器通过A/D转换器连接配电终端的模拟量输入通道；
所述A/D转换器对从模拟量输入通道输出的多路模拟信号进行模数转换，并将转换后的通道信号发送至处理器；所述处理器利用傅里叶算法分别计算各路通道信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路通道信号对应的基波幅值；通过均方根法计算所述通道信号的有效值；分别计算任意一个基波幅值和有效值之间的差值，并判断所述各个差值是否均在设定范围内；若所述差值均在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态正常；若任意一个差值不在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态异常。
上述配电终端模拟量输入通道的状态检测方法、装置和系统，可以从配电终端的模拟量输入通道中获取多路模拟信号，利用傅里叶算法分别计算各路模拟信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路模拟信号对应的基波幅值，再通过均方根法计算所述模拟信号的有效值，根据各个基波幅值和有效值之间的关系对模拟量输入通道的状态进行检测，可以有效提高上述检测结果的准确性。
附图说明
图1为一个实施例的配电终端模拟量输入通道的状态检测方法流程图；
图2为一个实施例的配电终端模拟量输入通道的状态检测装置结构示意图；
图3为一个实施例的配电终端模拟量输入通道的状态检测系统结构示意图；
图4为一个实施例的配电终端模拟量输入通道的状态检测系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的配电终端模拟量输入通道的状态检测方法、装置和系统的具体实施方式作详细描述。
参考图1，图1所示为一个实施例的配电终端模拟量输入通道的状态检测方法流程图，包括如下步骤：
S10，从配电终端的模拟量输入通道中获取多路模拟信号；
上述步骤中，在模拟信号之前，可以先对将上述模拟信号模拟变压器进行隔离，在通过相关滤波器进行滤波处理，再经过两个8选1CMOS多路转换器选择，多路转换器的输出信号由电压跟随放大器驱动放大后，送入高速16位A/D转换器转为数字量，A/D的输出以串行数据流的形式送入DSP处理器进行配电终端模拟量输入通道的状态检测。上述模拟信号可以包括交流电流信号或者交流电压信号。
在一个实施例中，上述模拟信号为经过模拟变压器或者电流互感器进行隔离处理后的信号。
作为一个实施例，上述模拟信号可以为将隔离处理后的信号输入滤波器进行滤波处理后的信号。
本实施例中，所提供的模拟信号为经过模拟变压器或者电流互感器进行隔离处理后的信号，上述隔离处理后的信号还可以输入滤波器进行滤波处理后的信号，可以保证所获取的模拟信号的有效性，进一步提高了配电终端模拟量输入通道的状态检测的准确性。
S20，利用傅里叶算法分别计算各路模拟信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路模拟信号对应的基波幅值；
在一个实施例中，上述利用傅里叶算法分别计算各路模拟信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路模拟信号对应的基波幅值的步骤包括：
对所述模拟信号进行多次采样，将各次采样结果分别代入实部计算公式和虚部计算公式计算所述模拟信号的实部和虚部；
其中所述实部计算公式为：
所述虚部计算公式为：
式中，N表示采样次数，chnl表示模拟信号的路数，Fund_RL[chnl]表示实部，Fund_IM[chnl]表示虚部，Sample[chnl][k]表示第chnl路模拟信号的第k次采样结果；
将所述实部和虚部代入基波获取公式计算模拟信号的基波幅值；其中，所述基波获取公式为：
式中，Fund_Mag表示基波幅值。
本实施例可以采用32位傅里叶算法，在一个基波周期内计算出chnl路从配电终端模拟量输入通道获取的模拟信号的实部和虚部。通常情况下，配电终端模拟量输入通道包括9路模拟信号，即chnl的取值范围为1至9，各路模拟信号分别对应一个基波幅值。上述采样次数N的取值可以为32。
S30，通过均方根法计算所述模拟信号的有效值；
在一个实施例中，上述模拟信号包括交流电流信号；所述通过均方根法计算所述模拟信号的有效值的步骤包括：
对所述模拟信号进行多次采样，将各次采样结果分别代入电流有效值计算公式进行有效值计算；所述电流有效值计算公式为：
式中，N表示采样次数，Ik表示第k次采样结果，Irms表示电流有效值。
本实施例可以对模拟信号中交流电流信号的有效值进行准确计算。
在一个实施例中，上述模拟信号包括交流电压信号；所述通过均方根法计算所述模拟信号的有效值的步骤包括：
对所述模拟信号进行多次采样，将各次采样结果分别代入电压有效值计算公式进行有效值计算；所述电压有效值计算公式为：
式中，N表示采样次数，vk表示第k次采样结果，Vrms表示电压有效值。
本实施例可以对模拟信号中交流电压信号的有效值进行准确计算。
S40，分别计算任意一个基波幅值和有效值之间的差值，并判断所述各个差值是否均在设定范围内；
S50，若所述差值均在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态正常；
S60，若任意一个差值不在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态异常。
本实施例中，一路模拟信号对应一个基波幅值，若任意一个基波幅值和有效值之间的差值均在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态正常，利用上述正常的模拟量输入通道进行相关数据或者信号的传输可以保证相应电力系统的顺序运行；若任意一个差值不在设定范围内，则可以判定所述模拟量输入通道的状态异常，此时，需要对上述模拟量输入通道进行相关修复处理使模拟量输入通道正常后，才可以进行相关数据或者信号的传输。上述设定范围可以根据配电终端模拟量输入通道的具体参数进行设置，比如设置为[-0.1,0.1]，[-0.2,0.2]等值。
本发明提供的配电终端模拟量输入通道的状态检测方法，可以从配电终端的模拟量输入通道中获取多路模拟信号，利用傅里叶算法分别计算各路模拟信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路模拟信号对应的基波幅值，再通过均方根法计算所述模拟信号的有效值，根据各个基波幅值和有效值之间的关系对模拟量输入通道的状态进行检测，有效提高了上述检测结果的准确性。
参考图2所示，图2为一个实施例的配电终端模拟量输入通道的状态检测装置结构示意图，包括：
获取模块10，用于从配电终端的模拟量输入通道中获取多路模拟信号；
第一计算模块20，用于利用傅里叶算法分别计算各路模拟信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路模拟信号对应的基波幅值；
第二计算模块30，用于通过均方根法计算所述模拟信号的有效值；
判断模块40，用于分别计算任意一个基波幅值和有效值之间的差值，并判断所述各个差值是否均在设定范围内；
第一判定模块50，用于若所述差值均在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态正常；
第二判定模块50，用于若任意一个差值不在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态异常。
本发明提供的配电终端模拟量输入通道的状态检测装置与本发明提供的配电终端模拟量输入通道的状态检测方法一一对应，在所述配电终端模拟量输入通道的状态检测方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于配电终端模拟量输入通道的状态检测装置的实施例中，特此声明。
参考图3所示，图3为一个实施例的配电终端模拟量输入通道的状态检测系统结构示意图，包括A/D转换器(模数转换器)81和用于进行状态检测方的处理器82；
所述处理器82通过A/D转换器81连接配电终端的模拟量输入通道；
所述A/D转换器81对从模拟量输入通道输出的多路模拟信号进行模数转换，并将转换后的通道信号发送至处理器82；所述处理器82利用傅里叶算法分别计算各路通道信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路通道信号对应的基波幅值；通过均方根法计算所述通道信号的有效值；分别计算任意一个基波幅值和有效值之间的差值，并判断所述各个差值是否均在设定范围内；若所述差值均在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态正常；若任意一个差值不在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态异常。
上述A/D转换器81可以为16位A/D转换器，处理器可以为DSP处理器。
上述配电终端模拟量输入通道的状态检测系统，可以利用A/D转换器81对模拟量输入通道输出的多路模拟信号进行模数转换后，在通过处理器对转换后的信号进行相应的通道状态检测，具有较高的检测
如图4所示，在一个实施例中，上述配电终端模拟量输入通道的状态检测系统，还可以包括模拟变压器91和滤波器92；
所述模拟变压器91的输入端连接配电终端的模拟量输入通道，模拟变压器91的输出端通过所述滤波器92连接A/D转换器81；
所述模拟变压器91用于对从配电终端的模拟量输入通道获取的模拟信号进行隔离；所述滤波器92用于对隔离后的模拟信号进行滤波处理，并在滤波后将所述模拟信号发送至A/D转换器81。
本实施例可以对输入A/D转换器81的模拟信号进行相应的隔离和滤波处理，可以保证输入上述A/D转换器81的模拟信号的有效性。
作为一个实施例，如图4所示，所述配电终端模拟量输入通道的状态检测系统还包括电压跟随放大器93；所述电压跟随放大器93连接在所述滤波器92和A/D转换器81之间；所述电压跟随放大器93用于对滤波后的模拟信号进行放大，以保证输入A/D转换器8的模拟信号的强度。
作为一个实施例，模拟量输入通道与滤波器92之间还可以连接电流互感器(CTs)，以进行模拟信号的隔离，把模拟信号转化成标准的电压信号或电流信号，保证后续检测的准确性。上述滤波器92可以为二阶有源低通滤波器，其作用是把对模拟信号的谐波分量进行过滤，留下直流分量。上述滤波器92输出的模拟信号还可以输入多路模拟转换开关(如两个8选1CMOS多路转换器等)，以将多个模拟信号转化同一个回路的信号；电压跟随器(电压跟随放大器)可以对模拟信号进行放大驱动；16位A/D转换器的功能是把模拟信号转化成数字信号。由于模拟信号具有保密性差、抗干扰能力弱，本发明利用A/D转换器81将模拟信号转换为数字信号，保证了信息的安全性和可靠性。
本发明提供的配电终端模拟量输入通道的状态检测系统与本发明提供的配电终端模拟量输入通道的状态检测方法一一对应，在所述配电终端模拟量输入通道的状态检测方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于配电终端模拟量输入通道的状态检测系统的实施例中，特此声明。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种配电终端模拟量输入通道的状态检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
从配电终端的模拟量输入通道中获取多路模拟信号；
利用傅里叶算法分别计算各路模拟信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路模拟信号对应的基波幅值；
通过均方根法计算所述模拟信号的有效值；
分别计算任意一个基波幅值和有效值之间的差值，并判断所述差值是否均在设定范围内；
若所述差值均在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态正常；
若任意一个差值不在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态异常。
2.根据权利要求1所述的配电终端模拟量输入通道的状态检测方法，其特征在于，所述模拟信号为经过模拟变压器或者电流互感器进行隔离处理后的信号。
3.根据权利要求2所述的配电终端模拟量输入通道的状态检测方法，其特征在于，所述模拟信号为将隔离处理后的信号输入滤波器进行滤波处理后的信号。
4.根据权利要求1所述的配电终端模拟量输入通道的状态检测方法，其特征在于，所述利用傅里叶算法分别计算各路模拟信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路模拟信号对应的基波幅值的步骤包括：
对所述模拟信号进行多次采样，将各次采样结果分别代入实部计算公式和虚部计算公式计算所述模拟信号的实部和虚部；
其中所述实部计算公式为：
所述虚部计算公式为：
式中，N表示采样次数，chnl表示模拟信号的路数，Fund_RL[chnl]表示实部，Fund_IM[chnl]表示虚部，Sample[chnl][k]表示第chnl路模拟信号的第k次采样结果；
将所述实部和虚部代入基波获取公式计算模拟信号的基波幅值；其中，所述基波获取公式为：
式中，Fund_Mag表示基波幅值。
5.根据权利要求1所述的配电终端模拟量输入通道的状态检测方法，其特征在于，所述模拟信号包括交流电流信号；所述通过均方根法计算所述模拟信号的有效值的步骤包括：
对所述模拟信号进行多次采样，将各次采样结果分别代入电流有效值计算公式进行有效值计算；所述电流有效值计算公式为：
式中，N表示采样次数，Ik表示第k次采样结果，Irms表示电流有效值。
6.根据权利要求1所述的配电终端模拟量输入通道的状态检测方法，其特征在于，所述模拟信号包括交流电压信号；所述通过均方根法计算所述模拟信号的有效值的步骤包括：
对所述模拟信号进行多次采样，将各次采样结果分别代入电压有效值计算公式进行有效值计算；所述电压有效值计算公式为：
式中，N表示采样次数，vk表示第k次采样结果，Vrms表示电压有效值。
7.一种配电终端模拟量输入通道的状态检测装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于从配电终端的模拟量输入通道中获取多路模拟信号；
第一计算模块，用于利用傅里叶算法分别计算各路模拟信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路模拟信号对应的基波幅值；
第二计算模块，用于通过均方根法计算所述模拟信号的有效值；
判断模块，用于分别计算任意一个基波幅值和有效值之间的差值，并判断所述差值是否均在设定范围内；
第一判定模块，用于若所述差值均在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态正常；
第二判定模块，用于若任意一个差值不在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态异常。
8.一种配电终端模拟量输入通道的状态检测系统，其特征在于，包括A/D转换器和用于进行状态检测方的处理器；
所述处理器通过A/D转换器连接配电终端的模拟量输入通道；
所述A/D转换器对从模拟量输入通道输出的多路模拟信号进行模数转换，并将转换后的通道信号发送至处理器；所述处理器利用傅里叶算法分别计算各路通道信号的实部和虚部，根据所述实部和虚部计算各路通道信号对应的基波幅值；通过均方根法计算所述通道信号的有效值；分别计算任意一个基波幅值和有效值之间的差值，并判断所述差值是否均在设定范围内；若所述差值均在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态正常；若任意一个差值不在设定范围内，则判定所述模拟量输入通道的状态异常。
9.根据权利要求8所述的配电终端模拟量输入通道的状态检测系统，其特征在于，还包括模拟变压器和滤波器；
所述模拟变压器的输入端连接配电终端的模拟量输入通道，模拟变压器的输出端通过所述滤波器连接A/D转换器；
所述模拟变压器用于对从配电终端的模拟量输入通道获取的模拟信号进行隔离；所述滤波器用于对隔离后的模拟信号进行滤波处理，并在滤波后将所述模拟信号发送至A/D转换器。
10.根据权利要求9所述的配电终端模拟量输入通道的状态检测系统，其特征在于，还包括电压跟随放大器；所述电压跟随放大器连接在所述滤波器和A/D转换器之间；所述电压跟随放大器用于对滤波后的模拟信号进行放大。
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