CN110794201B - 基于两点乘积法的双ad不一致快速判断方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于两点乘积法的双AD不一致快速判断方法，采用相邻采样点构造双AD的差分数据和平滑数据的正交采样值，将差分数据和平滑数据采用两点乘积法计算双AD幅值，通过采样值过零点判断双AD相位不一致、通过采样计数判断相位差异大小，增加可变的延时窗，防止双AD不一致判断结果抖动。本发明采用差分数据和平滑数据构造正交采样点，能够有效的保留当前数据信息，相较于常规的采样的正交数据，更能实时反映数据变化；本发明算法简单，计算步骤少，程序负载均衡。

Description

基于两点乘积法的双AD不一致快速判断方法

技术领域

本发明属于电力系统继电保护技术领域，具体涉及一种基于两点乘积法的双AD不一致快速判断方法，判断结果更快速、更简捷、更准确。

背景技术

随着电力工程技术的深入发展，电网覆盖面积越来越大，网络拓扑结构也越来越复杂，对继电保护装置的可靠性要求也就越来越越高。为保证继电保护装置模拟量采样的可靠性，双AD采样成为了继电保护的强制要求，双AD采样技术的应用相应的衍生出双AD不一致的判断及保护闭锁。因此，如何快速、正确地判断双AD不一致，对保护逻辑的可靠性也是相当重要的。

常见的双AD不一致判断方法有采样值比较和工频幅值、相位比较，由于AD采样数据为交流量，故双AD采样值比较的方法不能连续进行判断，判断过程变数较大；而工频幅值、相位比较周期较长，并且采用傅立叶计算相量实虚部的算法本身就能滤除采样数据整次谐波，会影响判断的准确性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于两点乘积法的双AD不一致快速判断方法，能够在继电保护设备中快速连续准确地判断出双AD不一致，在需要快速闭锁保护功能的应用中能够快速地闭锁保护，提高保护功能可靠性；在需要告警的功能应用中，能够准确地报出双AD不一致告警，完善保护装置AD采样回路的自检功能；同时采用双AD幅值判断与双AD相位判断相结合，可以有效判断出AD采样延时不一致的情况。本发明所采用的技术方案如下：

基于两点乘积法的双AD不一致快速判断方法，包括以下步骤：

S1)采用相邻采样点构造双AD的差分数据和平滑数据的正交采样值，可以有效保留当前双AD采样数据的信息，能及时反映模拟量变化，提高双AD幅值判断的可靠性。

S2)将差分数据和平滑数据采用两点乘积法计算双AD幅值，可以保证双AD幅值不一致快速计算，计算速度快，计算步骤少，能保证双AD幅值不一致连续、快速判断。双AD幅值不一致判断可以保证判据连续判断，不用考虑单周期内采样值不一致判断的时间问题。

S3)通过采样值过零点判断双AD相位不一致，通过采样计数判断相位差异大小，该判据简单灵活，可以判断出双AD采样延时不一致的情况，补充双AD幅值不一致判断的缺陷。

S4)增加可变的延时窗，防止双AD不一致判断结果抖动。进一步增强双AD不一致判断的可靠性，有效防止判断结果的抖动。

本发明利用两个相邻采样点构造正交采样点，通过两点乘积法快速计算幅值，连续判断AD幅值不一致；通过过零点采样序号差判断双AD相位不一致，补充双AD幅值不一致的缺陷。

本发明的有益效果：

1)采用差分数据和平滑数据构造正交采样点，能够有效的保留当前数据信息，相较于常规的采样的正交数据，更能实时反映数据变化。

2)将差分数据和平滑数据采用两点乘积法计算AD幅值，相较于采用傅式算法计算幅值速度更快，傅式计算一般在大于等于半个周期的时间才能较为准确的反映幅值的变化，并且计算的结果有个渐变过程，而该算法能够直接反映当前幅值的变化。

3)采用双AD幅值判断的方法，相较于采用双AD采样值不一致的判断，可以实现连续判断，判断结果能够更加稳定可靠，不需要考虑单周期内判断时间的问题。

4)增加双AD相位不一致判断，补充了双AD幅值不一致判断的缺陷，能够及时反映双AD延时不一致的现象，相较于单纯进行幅值不一致判断更加全面。

5)增加可变的延时窗，进一步增强双AD不一致判断的可靠性，防止判断结果抖动现象，并且在不同应用场合延时窗口可调节。

6)本发明算法简单，计算步骤少，程序负载均衡。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施方式、或者现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些具体实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的属于本申请保护范围之内的附图。

图1是本发明实施例的步骤逻辑框图；

图2是本发明实施例的正交采样点的示意图；

图3是本发明实施例的过零点判断示意图；

图4是本发明实施例的双AD相位不一致示意图。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本发明的实施方式。

基于两点乘积法的双AD不一致快速判断方法，包括以下步骤：

S1)采用相邻采样点构造双AD的差分数据和平滑数据的正交采样值。

如果模拟量幅值出现变化，该方法通过幅值变化后的两个采样间隔就能快速计算出准确幅值，比傅里叶算法速度快，比普通的两点乘积算出的幅值准确。

例如：频率50Hz的电压模拟量幅值由57.7V下降到40V，假设单周期采样点数24点；

(1)该算法在电压下降后两个采样间隔(1.66ms)就可以计算出电压幅值40V；

(2)全周傅里叶算法是在幅值下降后一个周波后(20ms)才能计算出电压幅值40V，并且电压下降后一个周波(20ms)的时间段内计算出的幅值是从57.7到40渐变的值；

(3)普通的两点乘积，需要取1/4周波前的一个采样点，在电压下降后1/4个周波(5ms)内算出的幅值介于57.7和40之间，需要等到1/4个周波(5ms)后才能算出正确的幅值40V。

S2)将差分数据和平滑数据采用两点乘积法计算双AD幅值。

双AD不一致如果采用采样点直接判断无法连续判断，因为采样点是正弦波的轨迹，采样值在过零点时，由于采样值小、误差较大，没法判断其不一致性，这样就出现了判断的不连续性。

如果采用傅里叶计算的幅值进行双AD不一致判断，反应时间比较慢，并且傅里叶计算有滤除整次谐波的功能，整次谐波的不一致不能判断出来；

而本发明的方法可以快速计算幅值、进行连续判断、有效保留谐波信息。

S3)通过采样值过零点判断双AD相位差异，通过采样计数判断相位差异大小。

仅对双AD幅值进行判断不能判断出双AD相位不一致的情况，本发明通过两路AD过零点的采样点差(或时间差)来进行相位不一致的判断。

S4)增加可变的延时窗，防止双AD不一致判断结果抖动。

实际运行过程中，交流电压、电流波形会存在畸变的可能。这时波形采样点可能会严重偏移正弦波的轨迹，这时候计算出的幅值是不可靠的。本发明通过取一定时间段内幅值的平均值，会使计算结果更加准确，这个时间长度可以根据需要进行调整。例如：本发明实施例取4.166ms内的幅值计算结果，去掉最大最小值，然后取平均值进行判断。

如图1所示，是本发明实施例的步骤逻辑框图。本发明实施例的具体算法和详细步骤如下：

步骤1、初始化数据：

1.a)设定工频周期T，我国电力系统频率50Hz，所以工频周期T＝1000ms/50＝20ms；

1.b)设定一周期采样点数N，常见的一周期采样点数有：20点、24点、36点、48点、80点等；

1.c)计算采样时间间隔t，t＝T/N；假设一个工频周期采样点数24，则t＝20ms/24＝0.8333ms；

1.d)计算采样相位间隔：θ＝2π×t/T；

1.e)得到当前采样序号：n＝0,1,2………；采样序号随着采样间隔进行递增。

1.f)设定双AD幅值有效门槛：I_mkMax、I_mkMin；

可以根据需求进行设定，如：电流AD门槛设定，设I_mkMax＝1.2In；I_mkMin＝0.2In；

In为电力系统CT二次额定值：1A或者5A。

电压AD门槛设定，设I_mkMax＝1.2Un；I_mkMin＝0.2Un；

In为电力系统PT二次相电压额定值：57.7V。

1.g)设定双AD相位不一致判断门槛N_mk；

可以根据需求进行设定，如：设N_mk＝3；即双AD过零点差三个采样点判断为双AD相位不一致，如果单周波采样为24点，则三个采样点对应的相位为3*360°/24＝45°。

步骤2、运用两点乘积法进行双AD幅值计算：

2.a)获取AD1相邻两点采样数据S₀,S₁；

2.b)构造正交采样点：

如图2所示，是本发明实施例的正交采样点的示意图。图中示出了两组采样点，相位相差90度。

差分采样点：S_C＝(S₁-S₀)/(2cos(θ/2))；

采用差分算法将实时采样数据转化成另一组采样点，该组采样数据可称为差分采样点。

平滑采样点：S_s＝(S₁+S₀)/(2sin(θ/2))；

利用平滑算法构造出与差分采样点相位相差90度的一组采样点，该组采样数据可称为平滑采样点。

2.c)运用两点乘积法计算AD1幅值：

2.d)采用相同的步骤计算AD2幅值f₂；

步骤3、双AD的过零点判断：

模拟量相邻两个采样点一个小于0，一个大于0，通过这两个点斜线连接可以计算出模拟量等于0的位置。如图3所示，是本发明实施例的过零点判断示意图。

3.a)AD1过零点n1判断，满足：

记录当前采样序号n1＝n；

3.b)同理判断AD2过零点n2；

步骤4、双AD不一致的判断逻辑。

4.a)双AD幅值不一致判断逻辑，满足：

4.b)双AD相位不一致判断逻辑，满足：

本发明实施例中，此处判据是两个条件：

首先，要保证幅值在一定范围内进行相位判断，幅值太小或太大，相位判断误差都较大，所以幅值加一个上下限的限制。

其次，N_mk是两路AD过零点差值的门槛；假设单周波采样24点，N_mk＝3，对应的相位是3*360°/24＝45°；即AD1与AD2相位误差超过45°就会判断为双AD相位不一致。如图4所示，是本发明实施例的双AD相位不一致示意图。

步骤5、增加延时窗口，防止双AD不一致判断结果抖动：连续T1(ms)时间均判断出双AD不一致才认为是双AD不一致，提高双AD不一致判断的可靠性。

本发明实施例中，此处是一个防抖的算法，例如：把4.166ms内的计算结果去掉最大最小值再取平均值，这样会导致计算结果有效性延后，但是计算的幅值会更加可靠。

T1(ms)在双AD不一致仅是触发告警事项、或者可靠闭锁保护的应用中可以取较大的值，例如取值20ms。

T1(ms)在双AD不一致需要快速闭锁保护的应用中可以取较小的值，例如取值4.166ms。

最后需要说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此。本领域技术人员应该理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于两点乘积法的双AD不一致快速判断方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1)采用相邻采样点构造双AD的差分数据和平滑数据的正交采样值；

S2)将差分数据和平滑数据采用两点乘积法计算双AD幅值；

S3)通过采样值过零点判断双AD相位差异，通过采样计数判断相位差异大小；

S4)增加可变的延时窗，防止双AD不一致判断结果抖动；

实现该方法的具体算法和详细步骤如下：

步骤1、初始化数据：

1.a)设定工频周期T；

1.b)设定一周期采样点数N；

1.c)计算采样时间间隔t，t＝T/N；

1.d)计算采样相位间隔：θ＝2π×t/T；

1.e)得到当前采样序号：n＝0,1,2………；

1.f)设定双AD幅值有效门槛：I_mkMax、I_mkMin；

1.g)设定双AD相位不一致判断门槛N_mk；

步骤2、运用两点乘积法进行双AD幅值计算：

2.a)获取AD1相邻两点采样数据S₀,S₁；

2.b)构造正交采样点：

差分采样点：S_C＝(S₁-S₀)/(2cos(θ/2))；

平滑采样点：S_s＝(S₁+S₀)/(2sin(θ/2))；

2.c)运用两点乘积法计算AD1幅值：

2.d)采用相同的步骤计算AD2幅值f₂；

步骤3、双AD的过零点判断：

3.a)AD1过零点n1判断，满足：

记录当前采样序号n1＝n；

3.b)同理判断AD2过零点n2；

步骤4、双AD不一致的判断逻辑；

4.a)双AD幅值不一致判断逻辑，满足：

4.b)双AD相位不一致判断逻辑，满足：

步骤5、增加延时窗口，防止双AD不一致判断结果抖动：连续T1时间均判断出双AD不一致才认为是双AD不一致。

2.根据权利要求1所述的双AD不一致快速判断方法，其特征在于，步骤1.e)的所述的采样序号随着采样间隔进行递增。

3.根据权利要求1所述的双AD不一致快速判断方法，其特征在于，步骤5中，把T1时间内的计算结果去掉最大最小值再取平均值，就是一个延时窗口。

4.根据权利要求3所述的双AD不一致快速判断方法，其特征在于，T1在双AD不一致仅是触发告警事项、或者可靠闭锁保护的应用中取较大的值；

T1在双AD不一致需要快速闭锁保护的应用中取较小的值。

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