CN107656134B - 一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置 - Google Patents
一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107656134B CN107656134B CN201710953396.5A CN201710953396A CN107656134B CN 107656134 B CN107656134 B CN 107656134B CN 201710953396 A CN201710953396 A CN 201710953396A CN 107656134 B CN107656134 B CN 107656134B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- digital
- digital signal
- component
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明提供了一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置,该方法和装置通过对采集的电流信号进行数字化处理,得到相应的电流数字信号后进行数字滤波处理,自适应的分离出故障电流中的电流直流分量,滤除其中的电流直流分量,提取出电流基频分量进行快速的故障电流检测,从而能够较好的保证故障电流检测精度,避免故障电流检测过程中电流直流分量产生冲击或振荡现象而造成检测误差较大、引起继电保护误动作等问题,广泛适用于数字继电保护装置中,以便于检测和清除发生在电力系统中的故障,很好的解决了现有技术中故障电流检测的误差较大、准确度较低、容易引起继电保护误动作的问题。
Description
技术领域
本发明涉及故障电流检测技术领域,具体涉及一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置。
背景技术
数字继电器电流检测装置中处理的故障电流信号包括直流分量,基频分量和谐波分量,其需要通过滤波算法来减少故障电流中直流分量和谐波分量的影响,从而更加精确地检测故障状况。不同的算法在精确度、响应时间和运算量上都有显著的差异,常规的离散傅里叶变换(DFT)能够减少谐波分量并且常用来获取基频分量,但其不能滤除直流分量且准确度较低。直流分量是非周期信号,如在获取基频分量时不加滤除将可能产生冲击或振荡现象,这对基频分量的获取造成很大的误差,从而导致电流检测装置获取电流不准确,进而引起继电保护误动作等严重后果。
发明内容
针对现有技术中存在的不足,本发明的目的在于提供一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置,其能够分离出故障电流中的电流直流分量,提取出电流基频分量进行快速的故障电流检测,解决现有技术中故障电流检测的误差较大、准确度较低、容易引起继电保护误动作的问题。
为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法,包括如下步骤:
采集电流信号;
将采集到的电流信号进行模数转换,得到电流数字信号;
对流数字信号进行数字滤波处理,提取出电流数字信号中的电流基频分量;
根据数字滤波模块提取到的电流基频分量进行故障电流检测处理,并输出检测结果。
上述自适应滤除直流分量的故障电流检测方法中,作为进一步优化,从电流数字信号中提取出电流基频分量的具体方式为:
获取电流数字信号中连续四个采样点的采样电流值IA、IB、IC和ID,电流数字信号中截至采样电流值IA处的总采样点数n,以及电流数字信号中一个电流信号周期内的采样点数N,代入如下方程组进行求解得到电流基频分量Aac和电流直流分量Adc,然后提取出电流基频分量Aac:
其中,π为圆周率;α为运算式缩写符,且Δt为电流数字信号的采样周期,即f表示所采集电流信号的电流频率;τ为电流直流分量的衰减时间常数;所述运算式缩写符α的值通过下式求得:
一种自适应滤除直流分量的故障电流检测装置,包括信号采集模块、模数转换模块、数字滤波模块和处理输出模块;
所述信号采集模块用于采集电流信号;
所述模数转换模块用于将采集到的电流信号进行模数转换,得到电流数字信号;
所述数字滤波模块用于对流数字信号进行数字滤波处理,提取出电流数字信号中的电流基频分量;
所述处理输出模块用于根据数字滤波模块提取到的电流基频分量进行故障电流检测处理,并输出检测结果。
上述自适应滤除直流分量的故障电流检测装置中,作为进一步优化,所述数字滤波模块从电流数字信号中提取出电流基频分量的具体方式为:
获取电流数字信号中连续四个采样点的采样电流值IA、IB、IC和ID,电流数字信号中截至采样电流值IA处的总采样点数n,以及电流数字信号中一个电流信号周期内的采样点数N,代入如下方程组进行求解得到电流基频分量Aac和电流直流分量Adc,然后提取出电流基频分量Aac:
其中,π为圆周率;α为运算式缩写符,且Δt为电流数字信号的采样周期,即f表示所采集电流信号的电流频率;τ为电流直流分量的衰减时间常数;所述运算式缩写符α的值通过下式求得:
相比于现有技术,本发明具有如下有益效果:
1、本发明自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置,该方法和装置能够分离出故障电流中的电流直流分量,提取出电流基频分量进行快速的故障电流检测,广泛适用于数字继电保护装置中,以便于检测和清除发生在电力系统中的故障。
2、本发明自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置,能够直接根据采集的电流信号自适应的滤除其中的电流直流分量,从而能够较好的保证故障电流检测精度,很好的解决了现有技术中故障电流检测的误差较大、准确度较低、容易引起继电保护误动作的问题。
附图说明
图1为本发明自适应滤除直流分量的故障电流检测方法的流程图。
图2为本发明自适应滤除直流分量的故障电流检测装置的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
本发明提供了一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法,该方法的故障电流检测处理流程如图1所示,包括如下步骤:
采集电流信号;
将采集到的电流信号进行模数转换,得到电流数字信号;
对流数字信号进行数字滤波处理,提取出电流数字信号中的电流基频分量;
根据数字滤波模块提取到的电流基频分量进行故障电流检测处理,并输出检测结果。
其检测原理是,通过对采集的电流信号进行数字化处理,得到相应的电流数字信号后进行数字滤波处理,以提取出其中的电流基频分量,滤除电流直流分量,最后利用提取的电流基频分量进行故障电流检测处理,避免故障电流检测过程中电流直流分量产生冲击或振荡现象而造成检测误差较大、引起继电保护误动作等问题,达到保证故障电流检测精度的目的。
基于上述的故障电流检测方法,本发明提供了相应的自适应滤除直流分量的故障电流检测装置,其原理框图如图2所示,包括信号采集模块、模数转换模块、数字滤波模块和处理输出模块;其中,信号采集模块用于采集电流信号;模数转换模块用于将采集到的电流信号进行模数转换,得到电流数字信号;数字滤波模块用于对流数字信号进行数字滤波处理,提取出电流数字信号中的电流基频分量;处理输出模块用于根据数字滤波模块提取到的电流基频分量进行故障电流检测处理,并输出检测结果。
在本发明的故障电流检测方法和故障电流检测装置中,最主要的技术创新点在于,在对采集的电流信号进行数字化处理后通过数字滤波处理滤除电流直流分量,从而提取到电流基频分量用以进行故障电流检测。其中,数字滤波模块进行数字滤波处理的方式,对于最终的故障电流检测效率和精度都有着直接的影响。
因此,本发明进一步的对数字滤波处理中从电流数字信号中提取出电流基频分量的执行方式进行了优化。数字化处理后得到的电流数字信号中包含了电流直流分量和电流基频分量,从中获取连续四个采样点的采样电流值IA、IB、IC和ID,可表示为如下四个式子:
式中,π为圆周率,f表示所采集电流信号的电流频率,t为采样电流值IA对应的电流信号时长,Δt为电流数字信号的采样周期,τ为电流直流分量的衰减时间常数,需要求解的量为电流基频分量Aac和电流直流分量Adc。如果电流数字信号在一个电流信号周期内的采样点数为N,那么而如果电流数字信号中截至采样电流值IA处的总采样点数为n,则有t=nΔt,因此有为了简化公式的书写,令一个运算式缩写符α来表示即令那么公式(1)可化简为:
利用三角公式变换,消去式(2)中的电流直流分量Adc,得到如下表达式:
再消去式中的电流基频分量Aac,可得:
为消去n,将式(6)和式(7)两边同时除以得到:
重新整理简化式(8)和式(9),可得到如下关于运算式缩写符α的计算表达式:
由此,利用获取的四个采样点的采样电流值IA、IB、IC和ID以及电流数字信号中一个电流信号周期内的采样点数N,通过式(10)可求出运算式缩写符α的值,再结合电流数字信号中截至采样电流值IA处的总采样点数n,代入式(2),即可求解得到电流基频分量Aac和电流直流分量Adc,从而提取出电流基频分量Aac。其中,电流数字信号中截至采样电流值IA处的总采样点数n的值,可以通过从电流数字信号中加以统计而得到,也可以在计算得到运算式缩写符α的值之后代入上述的式(8)和式(9)进行求解而得到。
基于上述分析思路,本发明进一步的对数字滤波处理中从电流数字信号中提取出电流基频分量的优化执行方式如下:
获取电流数字信号中连续四个采样点的采样电流值IA、IB、IC和ID,电流数字信号中截至采样电流值IA处的总采样点数n,以及电流数字信号中一个电流信号周期内的采样点数N,代入如下方程组进行求解得到电流基频分量Aac和电流直流分量Adc,然后提取出电流基频分量Aac:
其中,π为圆周率;α为运算式缩写符,且Δt为电流数字信号的采样周期,即f表示所采集电流信号的电流频率;τ为电流直流分量的衰减时间常数;所述运算式缩写符α的值通过下式求得:
采用上述的提取方式,使得本发明自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置能够直接根据采集的电流信号自适应的滤除其中的电流直流分量,提取出电流基频分量进行快速的故障电流检测,从而能够较好的保证故障电流检测精度。
经过大量的仿真验证和实验数据验证,本发明的自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置能够快速检测并分离故障电流中的电流直流分量和电流基频分量,广泛适用于数字继电保护装置中,以便于检测和清除发生在电力系统中的故障。
综上所述,本发明的自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置,通过对采集的电流信号进行数字化处理,得到相应的电流数字信号后进行数字滤波处理,自适应的分离出故障电流中的电流直流分量,滤除其中的电流直流分量,提取出电流基频分量进行快速的故障电流检测,从而能够较好的保证故障电流检测精度,避免故障电流检测过程中电流直流分量产生冲击或振荡现象而造成检测误差较大、引起继电保护误动作等问题,广泛适用于数字继电保护装置中,以便于检测和清除发生在电力系统中的故障,很好的解决了现有技术中故障电流检测的误差较大、准确度较低、容易引起继电保护误动作的问题。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
采集电流信号;
将采集到的电流信号进行模数转换,得到电流数字信号;
对流数字信号进行数字滤波处理,提取出电流数字信号中的电流基频分量;从电流数字信号中提取出电流基频分量的具体方式为:
获取电流数字信号中连续四个采样点的采样电流值IA、IB、IC和ID,电流数字信号中截至采样电流值IA处的总采样点数n,以及电流数字信号中一个电流信号周期内的采样点数N,代入如下方程组进行求解得到电流基频分量Aac和电流直流分量Adc,然后提取出电流基频分量Aac:
其中,π为圆周率;α为运算式缩写符,且Δt为电流数字信号的采样周期,即f表示所采集电流信号的电流频率;τ为电流直流分量的衰减时间常数;所述运算式缩写符α的值通过下式求得:
根据数字滤波模块提取到的电流基频分量进行故障电流检测处理,并输出检测结果。
2.一种自适应滤除直流分量的故障电流检测装置,其特征在于,包括信号采集模块、模数转换模块、数字滤波模块和处理输出模块;
所述信号采集模块用于采集电流信号;
所述模数转换模块用于将采集到的电流信号进行模数转换,得到电流数字信号;
所述数字滤波模块用于对流数字信号进行数字滤波处理,提取出电流数字信号中的电流基频分量;所述数字滤波模块从电流数字信号中提取出电流基频分量的具体方式为:
获取电流数字信号中连续四个采样点的采样电流值IA、IB、IC和ID,电流数字信号中截至采样电流值IA处的总采样点数n,以及电流数字信号中一个电流信号周期内的采样点数N,代入如下方程组进行求解得到电流基频分量Aac和电流直流分量Adc,然后提取出电流基频分量Aac:
其中,π为圆周率;α为运算式缩写符,且Δt为电流数字信号的采样周期,即f表示所采集电流信号的电流频率;τ为电流直流分量的衰减时间常数;所述运算式缩写符α的值通过下式求得:
所述处理输出模块用于根据数字滤波模块提取到的电流基频分量进行故障电流检测处理,并输出检测结果。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710953396.5A CN107656134B (zh) | 2017-10-13 | 2017-10-13 | 一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710953396.5A CN107656134B (zh) | 2017-10-13 | 2017-10-13 | 一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107656134A CN107656134A (zh) | 2018-02-02 |
CN107656134B true CN107656134B (zh) | 2019-12-06 |
Family
ID=61118632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710953396.5A Active CN107656134B (zh) | 2017-10-13 | 2017-10-13 | 一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107656134B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108957111A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-12-07 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | 一种可滤除交流采样中残余直流分量的馈线终端计量方法 |
CN110879370B (zh) * | 2019-09-20 | 2021-12-07 | 宁夏凯晨电气集团有限公司 | 基于多数据窗的故障电流快速判断方法 |
CN110568254A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-12-13 | 宁夏凯晨电气集团有限公司 | 一种准确检测故障电流中衰减直流分量参数的方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007155598A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Nissin Electric Co Ltd | 電流計測装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102033164B (zh) * | 2010-11-16 | 2012-09-26 | 哈尔滨工业大学 | 一种计算电信号的基波分量采样信号序列的方法和系统 |
CN104678152B (zh) * | 2015-02-06 | 2018-01-16 | 中国铁路总公司 | 利用频域信息滤除衰减直流的电力信号同步相量测量方法 |
CN104880638A (zh) * | 2015-05-12 | 2015-09-02 | 国家电网公司 | 一种电力系统故障电流的快速识别系统及方法 |
-
2017
- 2017-10-13 CN CN201710953396.5A patent/CN107656134B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007155598A (ja) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Nissin Electric Co Ltd | 電流計測装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107656134A (zh) | 2018-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107656134B (zh) | 一种自适应滤除直流分量的故障电流检测方法及装置 | |
CN109783903B (zh) | 一种基于时间序列的工业用水管道故障诊断方法及系统 | |
KR100978902B1 (ko) | 지수 감쇄하는 직류 옵셋 영향을 제거한 푸리에 변환 기반페이져 추정 방법 및 그 장치 | |
CA2929382C (en) | Method of removing decaying dc component from power system fault signal | |
CN110501631B (zh) | 一种在线间歇故障检测与诊断方法 | |
CN109142863B (zh) | 一种电力系统测频方法及系统 | |
CN107505497B (zh) | 一种无源磁电转速传感器信号峰峰值时域测量方法 | |
CN104215456A (zh) | 一种基于平面聚类和频域压缩感知重构的机械故障诊断方法 | |
CN111007359A (zh) | 一种配电网单相接地故障识别启动方法及系统 | |
CN102495264B (zh) | 基于信息熵的电压跌落持续时间检测方法 | |
CN111239565B (zh) | 基于分层式去噪模型的充油套管局部放电脉冲信号处理方法及系统 | |
CN112766224B (zh) | 畸变信号中提取真实信号的方法、装置、设备和存储介质 | |
CN108594156B (zh) | 一种改进的电流互感器饱和特性识别方法 | |
CN108090270B (zh) | 一种基于形态学滤波和盲源分离的暂态振荡参数识别方法 | |
KR20070038191A (ko) | 전력기기의 부분방전 측정을 위한 잡음 제거방법 | |
CN107121493B (zh) | 一种设备损伤检测方法及系统 | |
CN111948454B (zh) | 一种抗衰减直流分量干扰的同步相量测量方法及系统 | |
CN101216993B (zh) | 一种消除设备模拟量干扰的监测方法和装置 | |
JP5436477B2 (ja) | エンコーダ解析装置 | |
CN107610055A (zh) | 傅里叶变换光谱仪干涉图噪声检测及抑制方法 | |
CN114614825B (zh) | 一种低成本高速脉冲信号数据采样和峰值检测方法 | |
CN106443152A (zh) | 一种高精度农网低压瞬态剩余电流检测方法 | |
CN112484844A (zh) | 一种变压器噪声抗环境干扰检测方法及系统 | |
CN112129404A (zh) | 提高油浸式配电变压器出厂噪声测量精度的方法及装置 | |
KR101463045B1 (ko) | 고장전류에 포함된 직류 성분 검출 및 제거 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 9 building, Hongyuan building, Hefei administration district, Anhui, 230071 Patentee after: ECONOMIC TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE OF STATE GRID ANHUI ELECTRIC POWER Co.,Ltd. Address before: 9 building, Hongyuan building, Hefei administration district, Anhui, 230071 Patentee before: ECONOMIC TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE OF STATE GRID ANHUI ELECTRIC POWER Co. |
|
CP01 | Change in the name or title of a patent holder |