CN111722059A - 用于继电保护的电源监视方法、装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于继电保护的电源监视方法、装置，所述方法包括：将周期内采集得到的模拟供电电源的模拟信号转换为数字信号，并且监控模拟供电电源的电压值，基于电压值输出相应的电源状态量；判定继电保护是否信任与周期对应的交流采样点的采样值：若出现下列至少一种情况，判定不信任，否则信任：电源状态量异常；周期内存在数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差；周期内存在数字信号之间的偏差大于第二允许偏差。采用上述技术方案，可以实现对模拟供电电源实时监控，同时在指定时间内完成对模拟供电电源工况的判断，进而确定交流采样值是否可信。

Description

用于继电保护的电源监视方法、装置
技术领域
本发明涉及电网故障保护领域，尤其涉及一种用于继电保护的电源监视方法、装置。
背景技术
模拟采样系统是继电保护装置工作的信息来源，当电网发生各类故障时，继电保护装置会需要使用模拟量采样值进行故障判别，完成切除、隔离故障的功能。模拟采样系统供电电源是模拟采样系统工作的“心脏”，出现异常或者处于不可靠工作状态时，严重影响采样值的有效性和准确性，引起继电保护装置不正确动作。
现有技术中采用的电源监视方案，其中，单纯依赖于电源监视芯片及类似的电平实时比较电路对模拟供电电源能够进行实时监视，但无法进行指定工况的和在指定时间内的判断；单纯依赖于ADC(Analog-to-Digital Converter)模拟采样能够进行指定工况的判断，但无法进行实时监视。同时现有技术无法实现继电保护装置在指定时间内完成对模拟供电电源工况的判断，进而确定交流采样值是否可信。
发明内容
发明目的：本发明提供一种用于继电保护的电源监视方法、装置，旨在实现对模拟供电电源实时监控，同时在指定时间内完成对模拟供电电源工况的判断，进而确定交流采样值是否可信。
技术方案：本发明提供一种用于继电保护的电源监视方法，包括：
将周期内采集得到的模拟供电电源的模拟信号转换为数字信号，并且监控模拟供电电源的电压值，基于电压值输出相应的电源状态量；
判定继电保护是否信任与周期对应的交流采样点的采样值：若出现下列至少一种情况，判定不信任，否则信任：电源状态量异常；周期内存在数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差；周期内存在数字信号之间的偏差大于第二允许偏差。
具体的，若电压值低于门槛电压值，则输出电源状态量异常，继电保护闭锁。
具体的，周期内存在允许数量的数字信号与标准值之间的偏差均大于第一允许偏差。
具体的，数字信号在周期内的最大值和最小值之间的偏差大于第二允许偏差。
具体的，若出现电源状态量异常，或周期内数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不可靠；若出现周期内数字信号之间的偏差大于第二允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不准确。
本发明还提供一种用于继电保护的电源监视装置，包括：周期采样单元、电源监视单元、逻辑判断单元，其中：
所述周期采样单元，用于将周期内采集得到的模拟供电电源的模拟信号转换为数字信号；
所述电源监视单元，用于监控模拟供电电源的电压值，基于电压值输出属于电平信号的相应的电源状态量；
所述逻辑判断单元，用于判定继电保护是否信任与周期对应的交流采样点的采样值：若出现下列至少一种情况，判定不信任，否则信任：电源状态量异常；周期内存在数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差；周期内存在数字信号之间的偏差大于第二允许偏差。
具体的，所述电源监视单元，用于若电压值低于门槛电压值，则输出电源状态量异常，控制继电保护闭锁。
具体的，所述逻辑判断单元，用于判断周期内存在允许数量的数字信号与标准值之间的偏差均大于第一允许偏差。
具体的，所述逻辑判断单元，用于判断数字信号在周期内的最大值和最小值之间的偏差大于第二允许偏差。
具体的，所述逻辑判断单元，用于若出现电源状态量异常，或周期内数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不可靠；若出现周期内数字信号之间的偏差大于第二允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不准确。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：实现对模拟供电电源实时监控，同时在指定时间内完成对模拟供电电源工况的判断，进而确定交流采样值是否可信。
附图说明
图1为本发明提供的用于继电保护的电源监视方法的流程示意图；
图2为本发明提供的用于继电保护的电源监视系统框图；
图3为本发明提供的电平比较电路；
图4为本发明提供的周期采样电路；
图5为本发明提供的周期采样示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
参阅图1，其为本发明提供的用于继电保护的电源监视方法的流程示意图。
步骤1，将周期内采集得到的模拟供电电源的模拟信号转换为数字信号，并且监控模拟供电电源的电压值，基于电压值输出相应的电源状态量。
在具体实施中，周期内可以采集多个模拟供电电源的模拟信号，将模拟信号转换为数字信号，基于数字信号进行后续逻辑判断。电源状态量可以是基于电压值而输出的电平，在正常状态下电平可以为“0”，出现异常状态时电平可以为“1”。
步骤2，判定继电保护是否信任与周期对应的交流采样点的采样值：若出现下列至少一种情况，判定不信任，否则信任：电源状态量异常；周期内存在数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差；周期内存在数字信号之间的偏差大于第二允许偏差。
在具体实施中，每一个交流采样周期内存在多个采样点，用于判断该交流采样周期所对应的一个交流采样点，可以依据周期内的多个采样点，判断该交流采样周期对应的交流采样点的采样值是否可信，继电保护装置是否可以依据该交流采样点的采样值进行保护动作。
在具体实施中，模拟采样系统的模拟供电电源的工作状态发生变化时，也即模拟供电电源的工况，主要有两方面的影响：一是模拟供电电源不在允许工作范围内，即模拟采样系统工作在异常状态，采样数据不可信，如果直接利用该采样值进行出口逻辑判断，有可能引起继电保护装置拒动或误动；二是模拟供电电源在器件允许工作范围内，但发生大范围波动时，一方面受模拟器件电源抑制比的影响，模拟采样准确度降低，严重情况下采样准确度会不满足继电保护相关技术标准要求，引起继电保护算法失效，进而引起继电保护装置拒动或误动；另一方面，出现这种情况时，说明模拟供电电源系统已经不满足设计需求，不可靠工作的概率加大，此时系统应给出预警信息。
在具体实施中，在出现电源状态量异常，周期内数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差，周期内数字信号之间的偏差大于第二允许偏差等情况时，表明模拟供电电源的交流采样点的采样值不可信，不作为继电保护装置动作的依据。
参阅图2、图3、图4。
在具体实施中，模拟系统供电电源的一端接电阻分压电路，电阻分压电路的输出接电源监视芯片，电源监视芯片的输出接闭锁报警控制回路和SOC；模拟系统供电电源的另一端接信号调理，信号调理的输出接ADC采样(周期采用)，ADC采样的输出接SOC。
在具体实施中，电平比较电路(电源监视单元)，由电阻分压电路和电源监视芯片组成。模拟系统供电电源接入由R1和R2组成的电阻分压器，分压电平接电源监视芯片，电源监视芯片的输出为电源状态量。以模拟采样系统中允许的最低电压和电源监视芯片门槛电压值为依据，设计的电阻分压器分压比。在电平比较电路中，被测供电电源分压后的电压与电源监视芯片的门槛电压值比较，当被测供电电源分压后的电压低于电源监视芯片的门槛电压值时，电源监视芯片立刻输出电源状态量异常。
在具体实施中，周期采样电路(周期采样单元)，由信号调理电路和ADC芯片组成。模拟系统供电电源接入由R1和C1组成的信号调理电路，信号调理电路输出信号接入ADC芯片，SOC提供控制信号至ADC芯片，控制ADC转换，ADC芯片输出串行数据流至SOC。ADC周期采样电路完成对模拟系统供电电源的周期采样。ADC由SOC控制(ADC控制逻辑)，按照设定的周期对模拟系统供电电源采集，完成模数转换，输出数字信号至SOC。SOC接收到ADC周期采样电路送入的模拟系统供电电源的采样值和电平比较电路送入的状态量，作为采样值有效性和准确性判断的依据。
在具体实施中，电平比较电路用于监控模拟系统供电电源，判断模拟系统供电电源的电压是否处于允许范围内，周期采样电路用于通过采样模拟系统供电电源的电压判断是否出现电压超过规定限值，或者电压波动超过规定限值。
在具体实施中，周期内数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差，例如，以ADC芯片供电额定电压作为标准值，如5V，以ADC芯片供电最高工作电压与额定电压的差值作为第一允许偏差，10次模拟供电电源的采样值分别与标准值做比较得到的差值，如果其中有5次超过第一允许偏差，则认为供电电压超高，置位供电电压超高状态量，即电平置位“1”。
在具体实施中，周期内数字信号之间的偏差大于第二允许偏差，例如，获取10次模拟供电电源采样值之中的最大值和最小值，以ADC芯片供电最高工作电压与额定电压的差值的一半作为第二允许偏差，如果最大值和最小值之间的差值超过第二允许偏差，则认为供电电压波动过大，置位供电电压波动过大状态量，即电平置位“1”。
在具体实施中，在周期内(周期长短可指定)，即可以判定模拟供电电源的工况，同时实时监控模拟供电电源，实现对模拟供电电源实时监控，同时在指定时间内完成对模拟供电电源工况的判断，进而确定交流采样值是否可信。
本发明实施例中，若电压值低于门槛电压值，输出电源状态量异常，即输出电平“1”，继电保护闭锁。
在具体实施中，在电压值低于门槛电压值时，闭锁告警控制电路，接收电平比较电路输出的电源状态量异常的信号，产生继电保护闭锁或/和报警信号。
本发明实施例中，若周期内存在允许数量的数字信号与标准值之间的偏差均大于第一允许偏差，即可以认定周期内存在数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差。
本发明实施例中，若数字信号在周期内的最大值和最小值之间的偏差大于第二允许偏差，即可以认定周期内存在数字信号之间的偏差大于第二允许偏差。
本发明实施例中，若出现电源状态量异常，或周期内数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不可靠；若出现周期内数字信号之间的偏差大于第二允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不准确。
在具体实施中，不可靠表明采样值与实际值之间的偏差很大，不准确表明采样值与实际值之间存在偏差。
在具体实施中，ADC周期采样电路完成对模拟系统供电电源的电压周期采样，在完成模数转换后，输出电压的数字信号至SOC(采样值判断逻辑)，SOC根据数字信号进行逻辑判断，判断是否存在电压超过规定限值，或者电压波动超过规定限值的情形。
参阅图5，其为本发明提供的周期采样示意图。
在具体实施中，第1～10个采样点是交流采样周期内的采样点，第11个采样点是交流采样点，对应的是交流采样周期内的第1～10个采样点，即通过第1～10个采样点判断第11个采样点的可信任与否。
本发明还提供一种用于继电保护的电源监视装置，包括：周期采样单元、电源监视单元、逻辑判断单元，其中：
所述周期采样单元，用于将周期内采集得到的模拟供电电源的模拟信号转换为数字信号；
所述电源监视单元，用于监控模拟供电电源的电压值，基于电压值输出属于电平信号的相应的电源状态量；
所述逻辑判断单元，用于判定继电保护是否信任与周期对应的交流采样点的采样值：若出现下列至少一种情况，判定不信任，否则信任：电源状态量异常；周期内存在数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差；周期内存在数字信号之间的偏差大于第二允许偏差。
本发明实施例中，所述电源监视单元，用于若电压值低于门槛电压值，则输出电源状态量异常，控制继电保护闭锁。
本发明实施例中，所述逻辑判断单元，用于判断周期内存在允许数量的数字信号与标准值之间的偏差均大于第一允许偏差。
本发明实施例中，所述逻辑判断单元，用于判断数字信号在周期内的最大值和最小值之间的偏差大于第二允许偏差。
本发明实施例中，所述逻辑判断单元，用于若出现电源状态量异常，或周期内数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不可靠；若出现周期内数字信号之间的偏差大于第二允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不准确。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于继电保护的电源监视方法，其特征在于，包括：
将周期内采集得到的模拟供电电源的模拟信号转换为数字信号，并且监控模拟供电电源的电压值，基于电压值输出相应的电源状态量；
判定继电保护是否信任与周期对应的交流采样点的采样值：若出现下列至少一种情况，判定不信任，否则信任：电源状态量异常；周期内存在数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差；周期内存在数字信号之间的偏差大于第二允许偏差。
2.根据权利要求1所述的用于继电保护的电源监视方法，其特征在于，所述基于电压值输出属于电平信号的相应的电源状态量，还包括：
若电压值低于门槛电压值，则输出电源状态量异常，继电保护闭锁。
3.根据权利要求1所述的用于继电保护的电源监视方法，其特征在于，所述周期内存在数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差，包括：
周期内存在允许数量的数字信号与标准值之间的偏差均大于第一允许偏差。
4.根据权利要求1所述的用于继电保护的电源监视方法，其特征在于，所述周期内存在数字信号之间的偏差大于第二允许偏差，包括：
数字信号在周期内的最大值和最小值之间的偏差大于第二允许偏差。
5.根据权利要求1所述的用于继电保护的电源监视方法，其特征在于，若出现电源状态量异常，或周期内数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不可靠；若出现周期内数字信号之间的偏差大于第二允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不准确。
6.一种用于继电保护的电源监视装置，其特征在于，包括：周期采样单元、电源监视单元、逻辑判断单元，其中：
所述周期采样单元，用于将周期内采集得到的模拟供电电源的模拟信号转换为数字信号；
所述电源监视单元，用于监控模拟供电电源的电压值，基于电压值输出属于电平信号的相应的电源状态量；
所述逻辑判断单元，用于判定继电保护是否信任与周期对应的交流采样点的采样值：若出现下列至少一种情况，判定不信任，否则信任：电源状态量异常；周期内存在数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差；周期内存在数字信号之间的偏差大于第二允许偏差。
7.根据权利要求6所述的用于继电保护的电源监视装置，其特征在于，所述电源监视单元，还用于若电压值低于门槛电压值，则输出电源状态量异常，控制继电保护闭锁。
8.根据权利要求6所述的用于继电保护的电源监视装置，其特征在于，所述逻辑判断单元，用于判断周期内存在允许数量的数字信号与标准值之间的偏差均大于第一允许偏差。
9.根据权利要求6所述的用于继电保护的电源监视装置，其特征在于，所述逻辑判断单元，用于判断数字信号在周期内的最大值和最小值之间的偏差大于第二允许偏差。
10.根据权利要求6所述的用于继电保护的电源监视装置，其特征在于，所述逻辑判断单元，用于若出现电源状态量异常，或周期内数字信号与标准值之间的偏差大于第一允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不可靠；若出现周期内数字信号之间的偏差大于第二允许偏差，则判定与周期对应的交流采样点的采样值不准确。
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