CN109683524B - 一种对无采样保持的各采样信号进行采样同步的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种对无采样保持的各采样信号进行采样同步的处理方法，包括以下步骤：步骤1：通过对继电保护装置中模拟量采集通道的测量，得到各采样通道间的时间间隔Δt；步骤2：计算每个采样点数据进行插值计算，推出Δt前的采样值；使用二次插值算法，直接对原始采样点进行补偿，并保存至新的数组中，将各通道采样数据补偿至同一时刻；步骤3：使用补偿后的新数据进行后续保护算法的计算。本发明对无采样保持电路各通道数据进行同步的处理方法，用于对齐各通道采样时间，为进行点层面的计算提供可能，而不必改变原有电路设计，节约成本和开发周期。

Description

一种对无采样保持的各采样信号进行采样同步的处理方法
技术领域
本发明涉及继电保护技术领域，一种对无采样保持的各采样信号进行采样信号同步的处理的方法。
背景技术
继电保护装置中的模拟量采集板在设计之初对所有通路的采集信号并未进行采样保持处理，而是对所有通路数据依次采样。但后续装置升级过程中，需要所有通路同一时刻的采样数据，而又因为成本及开发周期的限制，不允许硬件采样电路时，就需要对原始采样数据进行插值处理，以期望能模拟一组同一时刻的采样数据。
这样，即解决了开发成本和周期的问题，又可以对已投产的设备进行向下兼容。
发明内容
本发明的目的是提供一种在无采样保持电路上对各通路信号进行同步的软件处理方法。本发明对无采样保持电路各通道数据进行同步的处理方法，用于对齐各通道采样时间，为进行点层面的计算提供可能，而不必改变原有电路设计，节约成本和开发周期。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
一种对无采样保持的各采样信号进行采样同步的处理方法，包括以下步骤：
步骤1：通过对继电保护装置中模拟量采集通道的测量，得到各采样通道间的时间间隔Δt；
步骤2：对每个采样点数据进行插值计算，推出时间间隔Δt前的采样值；使用二次插值算法，直接对原始采样点进行补偿，并保存至新的数组中，将各通道采样数据补偿至同一时刻；
步骤3：使用补偿后的新数据进行后续保护算法的计算。
作为本发明的进一步改进，步骤2中，
二次插值公式为：
Figure BDA0001921270420000021
Figure BDA0001921270420000022
其中：
x(k-2)，x(k-1)，x(k)为连续的三个采样点；y(n)是插值后的采样点；t(k)和t(k-1)对应x(k)，x(k-1)点的采样时刻，ty是插值目标点的时刻，p为计算得到的补偿系数。
作为本发明的进一步改进，当需要将采样点移动一个固定的时间时，对公式(2)有如下处理：
Figure BDA0001921270420000023
其中，tdraft为采样点需要移动的时间，对于依次第二路通道tdraft为Δt微秒，第二路通道为2Δt微秒，依次类推。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明通过计算出所需补偿的Δt，使用二次插值算法，直接对原始采样点进行补偿，并保存至新的数组中，以期将各通道采样数据补偿至同一时刻。对于无采样保持的硬件采集电路，其采集数据经过插值算法后，可基本达到对采样数据同步的要求。该方法不用更改硬件模拟量采集板电路，可直接使用已投产的模拟量采集板，节约成本，缩短研发周期，兼容性良好。
附图说明
图1为本发明的具体流程图；
图2为本发明算法仿真效果图一；
图3为本发明算法仿真效果图二。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的算法作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的算法仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些算法获得其他的算法。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的具体实施情况做进一步的说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明的核心思想是：根据硬件通道间的采样时间间隔，计算出所需补偿的Δt，使用二次插值算法，直接对原始采样点进行补偿，并保存至新的数组中，以期将各通道采样数据补偿至同一时刻。使用补偿后的数据进行后续的保护计算。
在不改变原有硬件链路的前提下，测量每条通道间的采样时间差Δt，将由硬件非同步采样所引入的各通道间采样点的时间差Δt，通过软件算法补齐。流程如图1所示。
步骤1：采样数据；
步骤2：计算每个采样点数据进行插值计算，推出Δt前的采样值；
步骤3：使用补偿后的新数据进行后续保护算法的计算。
本发明对无采样保持电路各通道数据进行同步的处理方法，用于对齐各通道采样时间，为进行点层面的计算提供可能，而不必改变原有电路设计，节约成本和开发周期，具体步骤如下：
步骤一：通过对继电保护装置中模拟量采集通道的测量，得到各采样通道间的时间间隔Δt。
步骤二：程序中根据二次插值公式(1)，对原始采样点进行补偿。
Figure BDA0001921270420000041
Figure BDA0001921270420000042
其中：
x(k-2)，x(k-1)，x(k)为连续的三个采样点；y(n)是插值后的采样点；t(k)和t(k-1)对应x(k)，x(k-1)点的采样时刻，ty是插值目标点的时刻，p为计算得到的补偿系数。
当需要将采样点移动一个固定的时间时，可对公式(2)有如下处理：
Figure BDA0001921270420000043
其中tdraft为采样点需要移动的时间，对于依次第二路通道tdraft为Δt微秒，第二路通道为2Δt微秒，依次类推。
步骤三，计算后得到的新的采样数组用于后续保护计算中，这样就可以在点层面进行零序移除、充电电流计算等保护算法。
如图2和图3所示，本发明的算法仿真效果图，由图形可以看出,经插值计算后的采样点,与原始的未经移相处理的采样点基本一致，补偿效果良好。
本发明实际试验结果如下：
试验使用同一块模拟量采集板(无采样保持)，三相加相同幅值电流2A，相同幅值电压69V，电流电压相角理论相差90°：
a.不使用插值算法计算出的基波值见表1：
表1
电流 IA IB IC
幅值(mA) 2003 2001 2003
角度(°) 285.677 386.202 268.625
电压 VA VB VC
幅值(mV) 69005 69136 69080
角度(°) 17.120 17.567 17.744
从表中可以看出IA与其他通道角度相差见表2：
表2
IA 与IB 与IC 与VA 与VB 与VC
与IA相差的角度(°) 0.525 0.948 91.443 91.89 92.067
b.使用插值算法计算出的基波值见表3：
表3
Figure BDA0001921270420000051
Figure BDA0001921270420000061
从表中可以看出IA与其他通道角度相差件表4：
表4
IA 与IB 与IC 与VA 与VB 与VC
与IA相差的角度(°) 0.180 0.244 89.868 89.901 90.009
从表1至表4可以看出相同试验环境下，使用插值算法的各通道相角差得到了有效的补偿，这样在不改变采集板硬件电路的条件下，实现了对各通道采集时间差的矫正，矫正后的采样点就可应用于采样点层面的零序消除、及后续的幅值计算等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不隔离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (1)

1.一种对无采样保持的各采样信号进行采样同步的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：通过对继电保护装置中模拟量采集通道的测量，得到各采样通道间的时间间隔Δt；
步骤2：对每个采样点数据进行插值计算，推出时间间隔Δt前的采样值；使用二次插值算法，直接对原始采样点进行补偿，并保存至新的数组中，将各通道采样数据补偿至同一时刻；
步骤3：使用补偿后的新数据进行在点层面进行零序移除、充电电流计算；
步骤2中，二次插值公式为：
Figure FDA0002915400140000011
Figure FDA0002915400140000012
其中：
x(k-2)，x(k-1)，x(k)为连续的三个采样点；y(n)是插值后的采样点；t(k)和t(k-1)对应x(k)，x(k-1)点的采样时刻，ty是插值目标点的时刻，p为计算得到的补偿系数；
当需要将采样点移动一个固定的时间时，对公式(2)有如下处理：
Figure FDA0002915400140000013
其中，tdraft为采样点需要移动的时间，对于依次第二路通道tdraft为Δt微秒，第二路通道为2Δt微秒，依次类推。
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