CN110780251B - 一种基于逐点计算delta的电力波形比对系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对系统及方法，所述系统包括波形数据管理模块、波形数据计算模块、波形有效值DELTA计算模块、波形对齐模块、波形对比分析模块；波形数据计算模块从波形数据管理模块取得原始数据进行逐点计算，得到波形频率、每周波的采样点数、波的有效值和相位，并将计算结果返回波形数据管理模块；波形有效值DELTA计算模块计算当前点和一个周波后的点的有效值DELTA值，并将计算结果传递给波形对齐模块；波形对齐模块按故障特征对标准录波波形数据、故障录波波形数据进行波形对齐，并将对齐结果传递给波形数据管理模块；波形对比分析模块输出波形比对结果。采用本发明能有效提高故障指示器的检测的准确度和效率。

Description

一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对系统及方法
技术领域
本发明涉及一种故障指示器测试领域的方法，具体涉及一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对系统及方法。
背景技术
故障指示器是一种能反映有短路电流通过而现出故障标志牌(红牌)的电磁感应设备。故障指示器的测试中非常重要的一个测试项目就是故障指示器所录波形与标准录波器所录波形的比对，故障指示器录波采样率与标准录波器采样率差别很大，如何实现波形的对齐以及波形的对比，是一个比较复杂的问题。随着智能电网的不断发展，国网对故障指示器装置的测试要求也越来越高，这就对故障指示器的自动测试提出了更高的要求，如何设计波形对比模块，就变得非常多重要。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对系统及方法，能有效提高故障指示器的检测的准确度和效率。
技术方案：本发明所述的一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对系统，包括波形数据管理模块、波形数据计算模块、波形有效值DELTA计算模块、波形对齐模块、波形对比分析模块；所述波形数据管理模块录入标准录波波形数据和故障录波波形数据；所述波形数据计算模块从波形数据管理模块取得原始数据进行逐点计算，得到波形每周波的采样点数，波形每个采样点的有效值、相位和频率，并将计算结果返回波形数据管理模块，及传递给波形有效值DELTA计算模块；所述波形有效值DELTA计算模块从第一个数据点开始，计算当前点和一个周波后的点的有效值DELTA值，并逐点记录此有效值DELTA值，并将计算结果传递给波形对齐模块；所述波形对齐模块按故障特征对标准录波波形数据、故障录波波形数据进行波形对齐，得到故障开始点，并将对齐结果传递给波形数据管理模块；所述波形对比分析模块对比标准录波波形数据、故障录波波形数据，分析波形中故障开始点前后的交流电压/电流波形参数，输出波形比对结果。
进一步地，所述交流电压/电流的波形参数主要包括波形的有效值、相位、频率、波形有效值DELTA计算值、波形故障特征值。
进一步地，所述波形比对结果为两个波形的故障特征点位置后几个周波的交流电压/电流波形参数的误差值。
进一步地，所述波形对齐模块将波形中的各点的DELTA值连成新的波形曲线，其中波峰或波谷对应故障特征点；从第一个数据点开始，对DELTA值波形数据进行逐点计算，计算得到DELTA值的波峰点和波谷点，并记录DELTA值的波峰点和波谷点的数值以及点所在的位置；对比标准录波波形数据和故障指示器录波数据的DELTA值波峰点和波谷点，计算找到交流电压/电流的波形参数值最接近的波峰点或者波谷点，作为故障对齐的点，波峰点或波谷点往后推一个周波的位置即为故障开始点。
本发明还提供一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对方法，包括以下步骤：
(1)分析标准录波波形数据及故障录波波形数据，以横坐标为时间轴，纵坐标为采样值大小，在坐标系中标注所有采样点，并将采样点连成线；
(2)从第一个点开始，逐点计算基波有效值、相位和频率，将每个点的基波有效值连成线；
(3)从第一个点的基波有效值I1或U1开始，与一个周波后点的基波有效值I2或U2做差值计算I2-I1或U2-U1，计算结果为DELTA，将每个采样点对应的DELTA值进行连线；其中，波峰或波谷就是波形的故障特征点，波峰点或波谷点往后推一个周波的位置即为故障开始点；I1为电流通道第一个点的基波有效值；U1为电压通道第一个点的基波有效值；I2为电流通道一个周波后第一个点的基波有效值；U2为电压通道一个周波后第一个点的基波有效值；
(4)对比标准录波波形和故障录波波形的故障特征点，计算找到交流电压/电流的波形参数值最接近的作为故障对齐点，完成波形对齐；
(5)对比标准录波波形及故障录波波形故障开始点前后的波形参数，如果满足波形比对误差范围则波形比对成功，故障指示器录波合格，如果波形参数不满足误差范围，即不合格。
有益效果：与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明实现了故障指示器检测过程中的波形自动准确对齐、比对等功能，有效的提高了故障指示器的检测的准确度和效率，为故障指示器的全功能自动检测铺平了道理。
附图说明
图1为一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对系统模块示意图；
图2为基于逐点计算DELTA的电力波形比对方法波形绘制图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对系统，用于处理故障指示器检测过程中，标准录波波形数据与故障指示器本身故障录波波形数据形比对的功能。如图1所示，其主要由波形数据管理模块、波形数据计算模块、波形有效值DELTA计算模块、波形对齐模块、波形对比分析模块组成，该系统的输入数据为标准录波波形数据和故障录波波形数据，输出结果为波形比对结果。
标准录波波形数据为与故障指示器所在线路一次侧电压、电流存在固定变比关系的标准波形，其波形采样率高，波形时间轴覆盖范围大。
故障录波波形数据为故障指示器根据录波启动条件录波的故障波形，其至少包含录波启动前4个周波、录波启动后8个周波的波形。
标准录波波形数据的采样率比故障录波波形数据的采样率高，波形具备电力系统单相接地短路、相间短路或相间接地短路的故障特征，波形除故障特征点外具备周期性的特征。
波形数据管理模块的功能如下：
1)用于管理标准录波波形数据、故障录波波形数据中各通道的波形；
2)管理各通道波形的有效值、频率、相位、波形有效值DELTA计算值、波形故障特征值等。
波形数据计算模块功能如下：
1)从波形数据管理模块取得原始数据进行逐点计算，得出波形频率，根据频率，计算得到每周波的采样点数；
2)根据计算得到的频率，从第一个数据点开始，对波形数据进行逐点计算，计算有效值和相位，并记录逐点计算得到的有效值；
3)将计算结果返回波形数据管理模块，并将结果传递给波形有效值DELTA计算模块，用于进一步计算。
波形有效值DELTA计算模块：
1)从第一个数据点开始，计算当前点和一个周波后的点的有效值DELTA值，并逐点记录DELTA值；
2)将计算结果传递给波形对齐模块。
波形对齐模块：
1)将波形中的各点的有效值DELTA计算值连成新的波形曲线，其中波峰或波谷对应故障特征点；
2)从第一个数据点开始，对DELTA值波形数据进行逐点计算，计算得到DELTA值的波峰点和波谷点，并记录DELTA值的波峰点和波谷点的数值以及点所在的编号；
3)对比标准录波波形数据和故障指示器录波数据的DELTA值波峰点和波谷点，计算计算找到交流电压/电流的波形参数值最接近的波峰点或者波谷点，作为故障对齐的点，波峰点或波谷点往后推一个周波的位置即为故障开始点；
4)将对齐成功的最优对齐点传递给波形数据管理模块。
波形对比分析模块：
1)对已经对齐成功的标准录波波形数据和故障录波波形数据进行波形比对；
2)输出波形比对结果，包括：两个波形的故障特征点位置的误差范围、故障录波波形在故障特征点前的波形周波数及故障特征点后的波形周波数等。
本发明还提供一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对方法，包括以下步骤：
(1)将标准录波波形数据、故障录波波形数据传递给波形数据管理模块，波形数据管理模块以横坐标为时间轴，纵坐标为采样值大小，在坐标系中标注所有采样点，并将采样点连成线，绘制成波形1，见图2；
(2)波形数据管理模块将原始波形和故障录波波形分别传递给波形数据计算模块；
(3)波形数据计算模块从第一个点开始，逐点计算波形频率，再计算每个采样点所在位置对应的基波有效值，将每个点的基波有效值连成线，绘制成波形2，见图2，将计算结果返回给波形数据管理模块并传递给波形有效值DELTA计算模块；
(4)波形有效值DELTA计算模块从第一个点的基波有效值I1(或U1)开始，与一个周波后点的基波有效值I2(或U2)做差值计算I2-I1(或U2-U1)，计算结果为DELTA，将每个采样点对应的DELTA值进行连线，绘制波形3，见图2；波形3中，波峰或波谷就是波形的故障特征，波峰点或波谷点往后推一个周波的位置即为故障开始点；其中，I1为电流通道第一个点的基波有效值；U1为电压通道第一个点的基波有效值；I2为电流通道一个周波后第一个点的基波有效值；U2为电压通道一个周波后第一个点的基波有效值
(5)波形有效值DELTA计算模块将计算结果传递给波形对齐模块，对比标准录波波形和故障录波波形的故障特征点，计算找到交流电压/电流的波形参数值最接近的作为故障对齐点，完成波形对齐，并将对齐结果传递给波形数据管理模块；
(6)波形数据管理模块将两个波形的数据传递给波形比对分析模块，波形比对分析模块对比标准录波波形数据及故障录波波形数据故障开始点前后的波形参数，包括两个波形的故障特征点附近位置的交流电压/电流的波形参数误差范围、故障录波波形在故障特征点前的波形周波数及故障特征点后的波形周波数等，输出比对结果。例如，如果满足波形比对误差范围则波形比对成功，故障指示器录波合格，如果波形参数不满足误差范围，即不合格。

Claims (4)

1.一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对系统，其特征在于，包括波形数据管理模块、波形数据计算模块、波形有效值DELTA计算模块、波形对齐模块、波形对比分析模块；所述波形数据管理模块录入标准录波波形数据和故障录波波形数据；所述波形数据计算模块从波形数据管理模块取得原始数据进行逐点计算，得到波形每周波的采样点数、波形每个采样点的有效值、相位和频率，并将计算结果返回波形数据管理模块，及传递给波形有效值DELTA计算模块；所述波形有效值DELTA计算模块从第一个数据点开始，计算当前点和一个周波后的点的有效值DELTA值，并逐点记录此有效值DELTA值，并将计算结果传递给波形对齐模块；所述波形对齐模块按故障特征对标准录波波形数据、故障录波波形数据进行波形对齐,得到故障开始点，并将对齐结果传递给波形数据管理模块；所述波形对比分析模块对比标准录波波形数据、故障录波波形数据，分析波形中故障开始点前后的交流电压或电流波形参数，输出波形比对结果；所述波形对齐模块将波形中的各点的DELTA值连成新的波形曲线，其中波峰或波谷对应故障特征点；从第一个数据点开始，对DELTA值波形数据进行逐点计算，计算得到DELTA值的波峰点和波谷点，并记录DELTA值的波峰点和波谷点的数值以及点所在的位置；对比标准录波波形数据和故障指示器录波数据的DELTA值波峰点和波谷点，计算找到交流电压或电流的波形参数值最接近的波峰点或者波谷点，作为故障对齐的点，波峰点或波谷点往后推一个周波的位置即为故障开始点。
2.根据权利要求1所述的一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对系统，其特征在于，所述交流电压或电流的波形参数主要包括波形的有效值、相位、频率、波形有效值DELTA计算值和波形故障特征值。
3.根据权利要求1所述的一种基于逐点计算DELTA的电力波形比对系统，其特征在于，所述波形比对结果为两个波形的故障特征点位置后几个周波的交流电压或电流波形参数的误差值。
4.一种采用如权利要求1-3任一所述系统的基于逐点计算DELTA的电力波形比对方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）分析标准录波波形数据及故障录波波形数据，以横坐标为时间轴，纵坐标为采样值大小，在坐标系中标注所有采样点，并将采样点连成线；
（2）从第一个点开始，逐点计算基波有效值、相位和频率，将每个点的基波有效值连成线；
（3）从第一个点的基波有效值I1或U1开始，与一个周波后点的基波有效值I2或U2做差值计算I2-I1或U2-U1，计算结果为DELTA，将每个采样点对应的DELTA值进行连线；其中，波峰或波谷就是波形的故障特征点，波峰点或波谷点往后推一个周波的位置即为故障开始点；I1为电流通道第一个点的基波有效值；U1为电压通道第一个点的基波有效值； I2为电流通道一个周波后第一个点的基波有效值； U2为电压通道一个周波后第一个点的基波有效值；
（4）对比标准录波波形和故障录波波形的故障特征点，计算找到交流电压或电流的波形参数值最接近的作为故障对齐点，完成波形对齐；
（5）对比标准录波波形及故障录波波形故障开始点前后的波形参数，如果满足波形比对误差范围则波形比对成功，故障指示器录波合格，如果波形参数不满足误差范围，即不合格。
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