CN108982954A - 适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的方法及系统，包括：设定采样频率，馈线终端采集线电压Uab、Ucb和零序电压U0实际通道的采样点序列；根据采集到的采样点序列，分别计算相电压Ua，Ub和Uc，形成相电压Ua，Ub和Uc三个虚拟通道的采样点序列；根据上述实际通道与虚拟通道的采样点序列数据，采用全周傅里叶算法，分别计算设定时间内的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部；根据计算得到的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部数据，分别计算相电压Ua，Ub和Uc的幅值和相位。本发明有益效果：本发明方法是结合实际的采样，求得的相电压的值准确度很高。

Description

适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种适用于馈线终端(FTU)的精确计算相电压幅值与相位的方法及系统。
背景技术
变电站保护测控装置能够采集母线三相电压，通过三相电压计算出线电压，将相电压与线电压同时上送监控后台和调度主站。而馈线终端不同，根据国网规范，配电终端只接入两个线电压Uab、Ucb和零序电压U0。如图1(a)和图1(b)，如果只根据线电压是无法计算出相电压的，N点不同则有不同的解。
电力系统正常运行、非正常运行或者故障状态，能够直观的反应到相电压上。如果只有线电压，很难判断电力系统的运行状况。如系统发生单相接地故障，线电压相对于正常运行几乎不会产生变化，而故障相电压会跌落到0，非故障相电压会升高到线电压。因此相电压能更直观的反应系统运行状况。
另外，一般分析故障是通过电压的序分量：零序，正序，负序。而序分量通过线电压是无法计算的，需要通过三相电压进行计算。因此，馈线终端若能计算出准确的相电压，对于供电公司人员更直观的了解电力系统的运行状况，以及对系统故障进行可靠分析，都有很大的益处。部分地区如四川的供电公司就会要求馈线终端能够计算出三相电压上送至调度主站。
现有的做法是，假定零序电压为0，即N点落在ABC三角形的重心上，则此种情况下三相电压的解是唯一的，如图2，根据三角函数可得：
得到相电压的幅值之后，根据余弦定理也可以求出相电压的相位，如UA与UAB的夹角为：
此种做法是建立在U0＝0的基础上，而实际运行中U0肯定不为零，所以得出来的结果并不精确。尤其是当发生接地故障时，零序电压较大，使用此种方法算出的相电压误差就会更大，这样会对故障相别甚至故障类型产生错误的判断。
相电压的相位计算是在幅值计算的基础上，如果幅值的精度都不能得到保证，则相位的计算结果也会有很大误差。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提出了一种适用于馈线终端的精确计算相电压幅值与相位的方法及系统，该方法及系统能够精确计算出馈线终端的相电压幅值与相位，保证对故障相别以及故障类型判定的准确性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明公开了一种适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的方法，包括以下步骤：
设定采样频率，馈线终端采集线电压Uab、Ucb和零序电压U0实际通道的采样点序列；
根据采集到的采样点序列，分别计算相电压Ua，Ub和Uc，形成相电压Ua，Ub和Uc三个虚拟通道的采样点序列；
根据上述实际通道与虚拟通道的采样点序列数据，采用全周傅里叶算法，分别计算设定时间内的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部；
根据计算得到的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部数据，分别计算相电压Ua，Ub和Uc的幅值和相位。
进一步地，所述根据采集到的采样点序列，分别计算相电压Ua，Ub和Uc，形成相电压Ua，Ub和Uc三个虚拟通道的采样点序列，具体为：
以线电压Uab、Ucb和零序电压U0为已知量，以相电压Ua，Ub和Uc为未知量，根据相电压与线电压的关系式以及相电压与零序电压的关系式，对相电压Ua，Ub和Uc进行求解。
进一步地，所述根据上述实际通道与虚拟通道的采样点序列数据，采用全周傅里叶算法，根据每一个通道内的采样序列，分别计算设定时间内的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部的装置。
进一步地，根据生成的相电压Ua，Ub和Uc虚拟通道数据，将故障时的相电压通道数据生成到故障录波文件中。
本发明公开了一种适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的系统，包括：
设置在馈线终端上，用于采集线电压Uab、Ucb和零序电压U0实际通道的采样点序列的装置；
用于根据采集到的采样点序列，分别计算相电压Ua，Ub和Uc，形成相电压Ua，Ub和Uc三个虚拟通道的采样点序列的装置；
用于根据实际通道与虚拟通道的采样点序列数据，采用全周傅里叶算法，分别计算设定时间内的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部的装置；
用于根据计算得到的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部数据，分别计算相电压Ua，Ub和Uc的幅值和相位的装置。
进一步地，所述用于根据采集到的采样点序列，分别计算相电压Ua，Ub和Uc，形成相电压Ua，Ub和Uc三个虚拟通道的采样点序列的装置，具体为：
以线电压Uab、Ucb和零序电压U0为已知量，以相电压Ua，Ub和Uc为未知量，根据相电压与线电压的关系式以及相电压与零序电压的关系式，对相电压Ua，Ub和Uc进行求解。
进一步地，所述用于根据上述实际通道与虚拟通道的采样点序列数据，采用全周傅里叶算法，根据每一个通道内的采样序列，分别计算设定时间内的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部的装置。
进一步地，还包括：用于根据生成的相电压Ua，Ub和Uc虚拟通道数据，将故障时的相电压通道数据生成到故障录波文件中的装置。
本发明有益效果：
1.根据相电压和线电压的关系构建了新的虚拟通道序列，能够完整的得到相电压通道的幅值和相位。
2.本发明方法是结合实际的采样，求得的相电压的值准确度很高。
3.通过本发明方法，可将相电压的虚拟通道采样点添加到故障录波中，帮助供电公司人员更好的进行故障分析。
4.结合本发明方法，配电终端可将相电压和线电压的幅值、相位同时上送至主站，帮助供电公司人员更直观的了解电力系统的运行状况。
附图说明
图1(a)为线电压与相电压关系示意图一；
图1(b)为线电压与相电压关系示意图二；
图2为零序电压为零时的线电压与相电压关系示意图；
图3为本发明方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明提供了一种适用于馈线终端的精确计算相电压幅值与相位的方法，如图3所示，包括以下步骤：
(1)设定采样频率，馈线终端采集线电压Uab、Ucb和零序电压U0实际通道的采样点序列；实际通道是与后面的相电压(Ua，Ub，Uc)虚拟通道相对照的。Uab，Ucb和U0是实际存在的有互感器和采样回路的通道；而Ua，Ub，Uc等3个通道，不存在采样回路，是根据前三个实际通道的采样值构建而成的，所以称为虚拟通道。
(2)根据采集到的采样点序列，分别计算相电压Ua，Ub和Uc，形成相电压Ua，Ub和Uc三个虚拟通道的采样点序列；
根据国家电网规范，馈线终端接入Uab，Ucb和U0，满足如下关系式：
Ua-Ub＝Uab；
Uc-Ub＝Ucb；
Ua+Ub+Uc＝U0；
则：
配电终端的AD芯片会采集Uab，Ucb，U0等实际通道的采样点序列，将Uab，Ucb和U0通道的离散点按上述公式处理，可以得出Ua，Ub和Uc这三个虚拟通道的采样点序列。
(3)根据上述实际通道与虚拟通道的采样点序列数据，采用全周傅里叶算法，分别计算设定时间内的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部；
实际通道与虚拟通道的采样点序列数据窗缓存至一周波时，即可通过全周傅里叶算法求得这几个通道的实部与虚部。
以Ua通道为例：
Xr为Ua的实部，Xi为Ua的虚部，x(k)为Ua通道的采样序列，N为每周波的采样点数；其他通道通过全周傅里叶也是相同算法，把式中的x(k)换为相应通道的采样序列，即可得到不同通道的实部和虚部。
(4)根据计算得到的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部数据，分别计算相电压Ua，Ub和Uc的幅值和相位。
假设A相电压实部为R，虚部为I，则A相电压的幅值为Ub和Uc幅值同理可得；
假设相位以Uab作为基准，即Uab相位为0。设Uab的实部为r，虚部为i，则A相电压的相位为：
由上式得出的结果为弧度，若需转化为角度，则乘以(180/π)即可。Ub和Uc的相位同理可得。
另外，通过重新构建出的虚拟相电压通道的采样点，可以将故障时的相电压通道生成到故障录波文件中。通过分析相电压波形，能够更容易对故障性质进行定位。
配电终端可将相电压和线电压的幅值、相位同时上送至主站，帮助供电公司人员更直观的了解电力系统的运行状况。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
设定采样频率，馈线终端采集线电压Uab、Ucb和零序电压U0实际通道的采样点序列；
根据采集到的采样点序列，分别计算相电压Ua，Ub和Uc，形成相电压Ua，Ub和Uc三个虚拟通道的采样点序列；
根据上述实际通道与虚拟通道的采样点序列数据，采用全周傅里叶算法，分别计算设定时间内的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部；
根据计算得到的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部数据，分别计算相电压Ua，Ub和Uc的幅值和相位。
2.如权利要求1所述的适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的方法，其特征在于，所述根据采集到的采样点序列，分别计算相电压Ua，Ub和Uc，形成相电压Ua，Ub和Uc三个虚拟通道的采样点序列，具体为：
以线电压Uab、Ucb和零序电压U0为已知量，以相电压Ua，Ub和Uc为未知量，根据相电压与线电压的关系式以及相电压与零序电压的关系式，对相电压Ua，Ub和Uc进行求解。
3.如权利要求1所述的适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的方法，其特征在于，所述根据上述实际通道与虚拟通道的采样点序列数据，采用全周傅里叶算法，根据每一个通道内的采样序列，分别计算设定时间内的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部的装置。
4.如权利要求1所述的适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的方法，其特征在于，根据生成的相电压Ua，Ub和Uc虚拟通道数据，将故障时的相电压通道数据生成到故障录波文件中。
5.适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的系统，其特征在于，包括：
设置在馈线终端上，用于采集线电压Uab、Ucb和零序电压U0实际通道的采样点序列的装置；
用于根据采集到的采样点序列，分别计算相电压Ua，Ub和Uc，形成相电压Ua，Ub和Uc三个虚拟通道的采样点序列的装置；
用于根据实际通道与虚拟通道的采样点序列数据，采用全周傅里叶算法，分别计算设定时间内的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部的装置；
用于根据计算得到的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部数据，分别计算相电压Ua，Ub和Uc的幅值和相位的装置。
6.如权利要求5所述的适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的系统，其特征在于，所述用于根据采集到的采样点序列，分别计算相电压Ua，Ub和Uc，形成相电压Ua，Ub和Uc三个虚拟通道的采样点序列的装置，具体为：
以线电压Uab、Ucb和零序电压U0为已知量，以相电压Ua，Ub和Uc为未知量，根据相电压与线电压的关系式以及相电压与零序电压的关系式，对相电压Ua，Ub和Uc进行求解。
7.如权利要求5所述的适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的系统，其特征在于，所述用于根据上述实际通道与虚拟通道的采样点序列数据，采用全周傅里叶算法，根据每一个通道内的采样序列，分别计算设定时间内的每一个实际通道和虚拟通道的实部与虚部的装置。
8.如权利要求5所述的适用于馈线终端的计算相电压幅值与相位的系统，其特征在于，还包括：用于根据生成的相电压Ua，Ub和Uc虚拟通道数据，将故障时的相电压通道数据生成到故障录波文件中的装置。
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