CN112462172A - 一种自适应采样率的电能质量事件录波方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种自适应采样率的电能质量事件录波方法，将电能质量事件期间的录波采样率以及电能质量事件前后N个周波的录波采样率均初始化为采样率初始值，然后计算对电能质量事件期间数据进行录波需要的采样点个数；若其大于或等于最大采样点数，则将两录波采样率减半，否则计算对整个电能质量事件及前后N个周波进行录波需要的采样点总个数，若其大于最大采样点数，则将电能质量事件前后N个周波的录波采样率减半，否则按两个录波采样率的当前值进行采样，最后进行解码。本发明能在保证电能质量事件录波采样率满足要求的前提下，最大限度保证电能质量事件被完整记录，并提出了该录波方法对应的数据解码方法。

Description

一种自适应采样率的电能质量事件录波方法
技术领域
本发明涉及电能质量监测技术领域，具体为一种自适应采样率的电能质量事件录波方法。
背景技术
随着非线性负载和电力电子器件在配电系统和工业中的日益广泛应用，如何将电能质量控制在可接受范围内已成为一个大问题。此外，基于风能、太阳能电池等新能源的分布式发电机组(DG)在配电系统中的安装数量日益增多，使得这一问题更加严重。另一方面，许多涉及数字电子学和控制器的敏感设备都需要良好的电能质量，以保证电能的可靠稳定运行。
安装监测装置对电力系统中的电能质量进行监测，对电能质量事件进行录波、存储是分析、解决电能质量问题的数据基础。实际工程中，电能质量监测装置不仅会对电能质量事件本身进行录波，还会对事件开始前后的几个周波进行录波(一般为5个周波)，目的是完整记录电能质量事件波形。
具体步骤如下：
1)确定电能质量事件开始和结束的时刻；
2)在电能质量事件开始前以及结束后各取N个周波，N为用户设置的值，一般取5个周波；
3)使用用户设置的采样率对所选时间段内的电压波形进行录波、存储。
但在电能质量事件分析中，电能质量事件期间的波形才是用户真正关注的，且对采样率要求较高，而事件前后的稳态波形并不是用户关注的重点。然而，现有录波方法的采样率固定，且装置存储空间决定了录波最大长度是有限的，导致许多持续时间较长的电能质量事件并不能被完整记录。
现有的电能质量事件录波方法在对电能质量事件本身以及事件开始前后的几个周波进行录波时使用相同的采样率。因分析需要，采样率一般较高(128采样点每周波/256采样点每周波/512采样点每周波)。而装置存储空间决定了录波最大长度是有限的，导致许多持续时间较长的电能质量事件并不能被完整记录。
例如，图1展示了一个电能质量事件未被完整记录的例子。其中，被记录的电能质量事件为持续时间为320ms的电压暂降。该监测装置的采样率被设为512采样点每周波，最大可记录采样点数为10240。采用传统的录波方法进行录波时，需要从电压暂降开始前5个周波一直记录到电压暂降结束后5个周波，采样点个数为17152，远远超过了最大可记录采样点数，故该电能质量事件的波形未被完整记录。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种自适应采样率的电能质量事件录波方法，能在保证电能质量事件录波采样率满足要求的前提下，最大限度保证电能质量事件被完整记录。技术方案如下：
一种自适应采样率的电能质量事件录波方法，包括以下步骤：
步骤1：将电能质量事件期间的录波采样率C1以及电能质量事件前后N个周波的录波采样率C2均初始化为用户设置的采样率初始值C0；获取用户设置的最大采样点数Smax；
Figure BDA0002771869310000021
步骤2：计算对电能质量事件期间数据进行录波需要的采样点个数：
S1＝(te-ti)*C1/0.02
其中，ti和te为通过检测电压波形发生突变的时刻以及恢复正常的时刻得到的电能质量事件的起止时刻；
步骤3：判断S1和Smax的大小，若S1≥Smax，则跳转至步骤4；若S1<Smax，则跳转至步骤5；
步骤4：将电能质量事件期间的录波采样率C1以及电能质量事件前后N个周波的录波采样率C2的当前值均减半，然后跳转至步骤2；
Figure BDA0002771869310000022
步骤5：计算对整个电能质量事件及前后N个周波进行录波需要的采样点总个数：
S2＝(te-ti)*C1/0.02+2N*C2
步骤6：判断S2和Smax的大小，若S2>Smax，则跳转至步骤7；若S2≤Smax，则跳转至步骤8；
步骤7：将电能质量事件前后N个周波的录波采样率C2的当前值减半，然后跳转至步骤5；
C2＝0.5C2
步骤8：采用录波采样率C1的当前值对电能质量事件期间的数据进行录波；采用录波采样率C2的当前值对电能质量事件前后N周波的数据进行录波。
进一步的，所述步骤8后还包括录波后的解码步骤：
步骤a：获取电能质量事件开始时刻ti以及结束时刻te所对应的电压/电流相角；
步骤b：使用对应的正弦函数对电能质量事件前后的录波波形进行插值处理，使其采样率与电能质量事件期间采样率保持一致。
本发明的有益效果是：本发明提出一种自适应采样率的电能质量事件录波方法，能在保证电能质量事件录波采样率满足要求的前提下，最大限度保证电能质量事件被完整记录，并提出了该录波方法对应的数据解码方法。
附图说明
图1为电能质量事件的波形未被完整记录的实例。
图2为电能质量事件起止时刻检测。
图3为本发明自适应采样率的电能质量事件录波方法的流程图。
图4为自适应采样率录波示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图2所示，首先，通过检测电压波形发生突变的时刻以及恢复正常的时刻，得到电能质量事件的起止时刻，分别记为ti和te，图中圆圈所示为电能质量事件的起止时刻。
并选取电能质量事件开始前N个周期(ti-0.02N)至电能质量事件结束后N个周期(te+0.02N)的数据作为待采样数据；其中N为用户根据需要自行设置的值，一般为5。
然后采用自适应录波采样率对电能质量事件进行录波，流程如图3所示，具体步骤如下：
步骤一：将电能质量事件期间的录波采样率C1以及电能质量事件前后N个周波的录波采样率C2均初始化为用户设置的采样率C0；获取用户设置的最大采样点数Smax
步骤二：计算对电能质量事件期间数据进行录波需要的采样点个数：
S1＝(te-ti)*C1/0.02 (1)
步骤三：进行逻辑判断：a.若S1≥Smax,则跳转至步骤四；b.若S1<Smax,则跳转至步骤五；
步骤四：将电能质量事件期间的录波采样率C1以及电能质量事件前后N个周波的录波采样率C2均减半后，跳转至步骤二；
Figure BDA0002771869310000031
步骤五：计算整个电能质量事件录波结果(包含前后N个周波)需要的采样点个数：
S2＝(te-ti)*C1/0.02+2N*C2 (3)
步骤六：进行逻辑判断：a.若S2>Smax,则跳转至步骤七；b.若S2≤Smax,则跳转至步骤八；
步骤七：将电能质量事件前后N个周波的录波采样率C2减半后，跳转至步骤五；
C2＝0.5C2 (4)
步骤八：在对电能质量事件期间的数据进行录波时，使用采样率C1；在对电能质量事件前后N周波的数据进行录波时，使用采样率C2。自适应采样率录波的示意图如图4所示。
录波后的解码方法：
使用不同的采样率对一个电能质量事件进行录波后，所得到的波形无法直接用于分析，其解码方法如下：
步骤a：获取电能质量事件开始时刻以及结束时刻所对应的电压/电流相角；
步骤b：使用对应的正弦函数对电能质量事件前后的录波波形进行插值处理，使其采样率与电能质量事件期间采样率保持一致。
以图1所示的电能质量事件的波形未被完整记录的实例为例，被记录的电能质量事件为持续时间为320ms的电压暂降。该监测装置的采样率被设为512采样点每周波，最大可记录采样点数为10240。采用传统的录波方法进行录波时，需要从电压暂降开始前5个周波一直记录到电压暂降结束后5个周波，采样点个数为17152，远远超过了最大可记录采样点数，故该电能质量事件的波形未被完整记录。
若使用本专利所提出的自适应采样率的电能质量事件录波方法，可在保证电能质量事件期间的录波采样率为512采样点每周波的前提下，将事件前后5个周波的录波采样率降为128采样点每周波。则所记录的采样点个数为9472，未超过最大可记录采样点数，保证了电能质量事件能被完整记录。

Claims (2)

1.一种自适应采样率的电能质量事件录波方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将电能质量事件期间的录波采样率C1以及电能质量事件前后N个周波的录波采样率C2均初始化为用户设置的采样率初始值C0；获取用户设置的最大采样点数Smax；
Figure FDA0002771869300000011
步骤2：计算对电能质量事件期间数据进行录波需要的采样点个数：
S1＝(te-ti)*C1/0.02
其中，ti和te为通过检测电压波形发生突变的时刻以及恢复正常的时刻得到的电能质量事件的起止时刻；
步骤3：判断S1和Smax的大小，若S1≥Smax，则跳转至步骤4；若S1<Smax，则跳转至步骤5；
步骤4：将电能质量事件期间的录波采样率C1以及电能质量事件前后N个周波的录波采样率C2的当前值均减半，然后跳转至步骤2；
Figure FDA0002771869300000012
步骤5：计算对整个电能质量事件及前后N个周波进行录波需要的采样点总个数：
S2＝(te-ti)*C1/0.02+2N*C2
步骤6：判断S2和Smax的大小，若S2>Smax，则跳转至步骤7；若S2≤Smax，则跳转至步骤8；
步骤7：将电能质量事件前后N个周波的录波采样率C2的当前值减半，然后跳转至步骤5；
C2＝0.5C2
步骤8：采用录波采样率C1的当前值对电能质量事件期间的数据进行录波；采用录波采样率C2的当前值对电能质量事件前后N周波的数据进行录波。
2.根据权利要求1所述的自适应采样率的电能质量事件录波方法，其特征在于，所述步骤8后还包括录波后的解码步骤：
步骤a：获取电能质量事件开始时刻ti以及结束时刻te所对应的电压/电流相角；
步骤b：使用对应的正弦函数对电能质量事件前后的录波波形进行插值处理，使其采样率与电能质量事件期间采样率保持一致。
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