CN109583014B - 基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法及系统，包括：获取故障录波数据文件；从故障录波数据文件中提取直流电压通道数据，并计算直流有效值；根据提取出的直流电压通道数据和计算出的直流有效值，生成该通道的交流分量数据；计算该通道交流分量的有效值；计算直流电压的纹波系数。采用了一种新的方式对站内直流电源的电压纹波系数进行计算，不依赖示波器设备，经济、可靠；直流电源系统运行时必须对母线电压的峰‑峰值进行监视，有效实时的测量直流电源的纹波系数，对于电网的安全运行有重要意义。

Description

基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法及系统
技术领域
本申请实施例涉及基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法及系统。
背景技术
由于直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，所以在直流稳定量中肯定会带有一些交流成分，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。纹波的成分较为复杂，它的形态一般为频率高于工频的类似正弦波的谐波，另一种则是宽度很窄的脉冲波。纹波的表示方法可以用有效值或峰值来表示，可以用绝对量，也可以用相对量来表示。为了变电站和电网的安全运行，提高供电质量，通常需要监测直流电源的纹波系数。
文献检索发现，目前主要利用示波器等设备来将整个波形捕获，然后将关心的纹波部分放大来观察和测量，同时用示波器的FFT功能从频域进行分析。主要流程为：首先用示波器对波形进行衰减，再测量出峰值电压。测出纯直流电压后，用峰值电压减去直流电压即是纹波电压。纹波系数即为纹波电压占有效值或平均值的比例。
变电站内并没有针对直流电源的专用的示波器或类似监视设备，因此，针对站内直流电源电压纹波系数的监视，需要进一步的发展和改进。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本申请实施例提供了基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法及系统，旨在解决未能实现的站内直流电源电压纹波系数的计算问题。
第一方面，本申请实施例提供了基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法；
基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法，包括：
步骤(1)：获取故障录波数据文件；
步骤(2)：从故障录波数据文件中提取直流电压通道数据，并计算直流有效值；
步骤(3)：根据提取出的直流电压通道数据和计算出的直流有效值，生成该通道的交流分量数据；
步骤(4)：计算该通道交流分量的有效值；
步骤(5)：计算直流电压的纹波系数。
可选的，在一些可能的实现方式中，所述步骤(1)的具体步骤为：
电力系统发生故障后，故障录波装置获取故障录波数据文件，生成COMTRADE格式文件，COMTRADE格式文件用于记录电力系统内采集到的暂态波形和事故数据；COMTRADE格式文件，包括：DAT格式的文件和CFG格式的文件；DAT格式的文件是数据文件，包括：被采样暂态事件的数据值；CFG格式的文件是配置文件，为对应的DAT格式的文件中的数据做注释。
可选的，在一些可能的实现方式中，通过电力调度数据网中的故障录波装置获取站内故障录波数据。
可选的，在一些可能的实现方式中，所述步骤(2)的具体步骤为：
遍历CFG格式的文件中所有的模拟量通道，根据模拟量通道名称和模拟量通道属性筛选出所有的直流电压通道；
解析DAT格式的文件，从DAT格式的文件中提取出所有直流电压通道的录波数据，将所有直流电压通道的录波数据经过基于连续函数的傅里叶变换滤波处理，获取到直流分量有效值Uo。
基于连续函数的傅里叶变换公式为：
Figure BDA0001834930010000021
可选的，在一些可能的实现方式中，所述步骤(3)的具体步骤为：
将所有直流电压通道的录波数据中每个采样点都减去直流分量有效值Uo，得到临时采样点数据，临时采样点数据即为直流电压通道的交流分量采样点数据。
可选的，在一些可能的实现方式中，所述步骤(4)的具体步骤为：
将步骤(3)中获取的交流分量采样点数据，经过基于连续函数的傅里叶变换的滤波处理，计算出交流分量有效值Urms。
可选的，在一些可能的实现方式中，所述步骤(5)的具体步骤为：
直流电压的纹波系数Y为交流分量有效值Urms与直流分量有效值Uo之比。
Figure BDA0001834930010000022
第二方面，本申请实施例还提供了基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算系统；包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成第一方面任一可能的实现方式中的方法。
第三方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成第一方面任一可能的实现方式中的任一方法的步骤；
与现有技术相比，本申请实施例的有益效果是：
(1)采用了一种新的方式对站内直流电源的电压纹波系数进行计算，不依赖示波器设备，经济、可靠；
(2)直流电源系统运行时必须对母线电压的峰-峰值进行监视，有效实时的测量直流电源的纹波系数，对于电网的安全运行有重要意义。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本申请实施例的直流电压纹波系数计算流程。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法，首先依赖COMTRADE格式的故障录波数据。COMTRADE文件是电力系统故障分析人员的主要数据来源，分析软件依靠CFG和DAT格式的文件，根据电压、电流的变化情况绘制波形，形成详细的故障分析报告。对于站内直流电源，可以从CFG格式的文件中的模拟量通道中，根据通道名称、通道属性等提取出所有直流通道并进行处理。
如图1所示，利用所述的基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法，具体工作流程为：
第一步：获取故障发生时，装置生成的录波文件，其中包括CFG、DAT两种必备文件；电力系统发生故障后，故障录波装置获取故障录波数据文件，生成COMTRADE格式文件，COMTRADE格式文件用于记录电力系统内采集到的暂态波形和事故数据；COMTRADE格式文件，包括：DAT格式的文件和CFG格式的文件；DAT格式的文件是数据文件，包括：被采样暂态事件的数据值；CFG格式的文件是配置文件，为对应的DAT格式的文件中的数据做注释。
第二步：从录波文件中提取直流电压通道数据；
第三步：计算直流电压通道有效值Uo；
遍历CFG格式的文件中所有的模拟量通道，根据模拟量通道名称和模拟量通道属性筛选出所有的直流电压通道；
解析DAT格式的文件，从DAT格式的文件中提取出所有直流电压通道的录波数据，将所有直流电压通道的录波数据经过基于连续函数的傅里叶变换滤波处理，获取到直流分量有效值Uo。
第四步：根据提取出的直流电压通道数据和直流电压通道有效值，生成交流分量数据；
将所有直流电压通道的录波数据中每个采样点都减去直流分量有效值Uo，得到临时采样点数据，临时采样点数据即为直流电压通道的交流分量采样点数据。
第五步：计算直流电压通道交流分量的有效值Urms；
将步骤(3)中获取的交流分量采样点数据，经过基于连续函数的傅里叶变换的滤波处理，计算出交流分量有效值Urms。
第六步：计算直流电压的纹波系数。
直流电压的纹波系数Y为交流分量有效值Urms与直流分量有效值Uo之比。
Figure BDA0001834930010000041
本申请实施例还提供了系统，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成方法中的各个操作，为了简洁，在此不再赘述。
应理解，在本申请实施例中，该处理器可以是中央处理单元CPU，该处理器还算可以是其他通用处理器、数字信号处理器DSP、专用集成电路ASIC，现成可编程门阵列FPGA或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
该存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据、存储器的一部分还可以包括非易失性随机存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元即算法步骤，能够以电子硬件或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法，其特征是，包括：
步骤(1)：获取故障录波数据文件；具体步骤为：电力系统发生故障后，故障录波装置获取故障录波数据文件，生成COMTRADE格式文件，COMTRADE格式文件用于记录电力系统内采集到的暂态波形和事故数据；COMTRADE格式文件，包括：DAT格式的文件和CFG格式的文件；DAT格式的文件是数据文件，包括：被采样暂态事件的数据值；CFG格式的文件是配置文件，为对应的DAT格式的文件中的数据做注释；
步骤(2)：从故障录波数据文件中提取直流电压通道数据，并计算直流分量有效值；具体步骤为：遍历CFG格式的文件中所有的模拟量通道，根据模拟量通道名称和模拟量通道属性筛选出所有的直流电压通道；解析DAT格式的文件，从DAT格式的文件中提取出所有直流电压通道的录波数据，将所有直流电压通道的录波数据经过基于连续函数的傅里叶变换滤波处理，获取到直流分量有效值Uo；
步骤(3)：根据提取出的直流电压通道数据和计算出的直流分量有效值，生成该通道的交流分量数据；具体步骤为：将所有直流电压通道的录波数据中每个采样点都减去直流分量有效值Uo，得到临时采样点数据，临时采样点数据即为直流电压通道的交流分量采样点数据；
步骤(4)：计算该通道交流分量的有效值；
步骤(5)：计算直流电压的纹波系数。
2.如权利要求1所述的基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法，其特征是，通过电力调度数据网中的故障录波装置获取站内故障录波数据。
3.如权利要求1所述的基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法，其特征是，所述步骤(4)的具体步骤为：
将步骤(3)中获取的交流分量采样点数据，经过基于连续函数的傅里叶变换的滤波处理，计算出交流分量有效值Urms。
4.如权利要求1所述的基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算方法，其特征是，所述步骤(5)的具体步骤为：
直流电压的纹波系数Y为交流分量有效值Urms与直流分量有效值Uo之比：
Figure QLYQS_1
5.基于故障录波数据的直流电压纹波系数计算系统，其特征是，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成权利要求1-4任一项方法所述的步骤。
6.一种计算机可读存储介质，其特征是，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成权利要求1-4任一项方法所述的步骤。
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