CN114217119A - 一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力数据采集技术领域,具体涉及一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法及系统。本发明基于波形识别和相关分析,可快速识别畸变的模拟量采样数据并告警。按照工频进行采样,通过计算不同采样点之间的畸变系数对采样值是否发生畸变进行判断,若不同采样点采样值之间的畸变系数过大,则认为模拟量采样数据发生畸变。本发明每周波采集40个点以上,实时的识别当前采样通道和当前采样点的上一个点是否发生畸变,识别时间在20/40=0.5ms以内,相对现有技术中每5ms执行一次,实时性更强,适合微机保护装置的快速执行。本发明可以快速检测出采样值中的单点数据畸变,可以用到保护装置中对采样数据进行监测,提高保护的可靠性,降低保护装置的误动率。
Description
技术领域
本发明属于电力数据采集及数据处理技术领域,具体涉及一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法及系统。
背景技术
在电力系统运行过程中,存在着大量的模拟量.模拟量的数据采集在微机运动系统中占有十分重要的地位,其质量的高低对于整个系统功能的实现有很大的影响。模拟量采样数据畸变是电力系统常见的现象,引起采样数据畸变的原因既可能是电磁式互感器受到了外部电磁干扰,也可能是智能变电站中采样值传输过程中出现坏点。采样数据畸变会给电力系统的继电保护和自动化装置带来严重影响,因而需要对采样数据畸变进行识别。中国发明专利公告号为 CN104268419B提供了一种识别模拟量采样数据畸变的方法,包括以下步骤:首先设置各个处理流程定义,包括采样步骤及对采样数据进行波形识别的步骤;采样步骤为:按照工频固定采样间隔每周波N个点对模拟量进行采样,得到各信号的离散采样序列,N大于等于40;对采样的数据进行波形识别的步骤每5ms 执行一次,具体步骤如下:
(a)利用傅氏算法计算一周波的相量幅值;
(b)根据采样值计算通道的频率,如果频率在48Hz~52Hz之间,继续执行,否则退出波形识别判据;
(c)用当前相量减去2周波前的相量得到相量突变量;
(d)若相量突变量大于固定门槛,则记作相量突变量动作1次;固定门槛取为,若是电压通道则取额定电压的0.2倍;若是电流通道则取额定电流的0.2倍;
(e)用当前采样值减去2周波前的采样值得到采样值突变量;
(f)若1个周波中有N/4点的采样值突变量大于固定门槛则记作采样值突变量动作1次;固定门槛取为,若是电压通道则取额定电压峰值的0.14倍;若是电流通道则取额定电流峰值的0.14倍;
(g)如果连续2次计算采样值突变量不动作而相量突变量动作则认为采样值和相量之间的相关关系被破坏,记作数据畸变,给出告警并启动录波。
该发明专利识别畸变的模拟量采样数据并告警,适宜在电力系统动态记录装置或者网络数据分析仪中使用,但是该中国发明专利提出的技术方案每5ms 执行一次,执行的周期比较长,该种方案可以在电力系统动态记录装置或者网络数据分析仪中使用,但是不适宜需要快速识别的保护装置。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法及系统,适合需要快速识别的保护装置,具体技术方案如下:
一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法,包括以下步骤:
S1:微机保护装置按照工频固定采样间隔每周波N点对模拟量进行采样,得到各信号的离散采样序列;假设当前采样通道的当前采样点的采样值记作Ak,上一个采样点的采样值为Ak-1,上两个采样点的采样值为Ak-2;
S2:计算上述三个采样值的绝对值,并判断三个采样值绝对值中的最大值Amax与固定门槛的大小关系;
如果三个绝对值中的最大值Amax小于固定门槛,则识别当前采样通道未发生数据畸变,返回步骤S1;
如果三个绝对值中的最大值Amax大于等于固定门槛,则继续步骤S3;
S3:计算上述相邻的三个采样点的采样值的畸变系数k;
S4:如果畸变系数k大于固定值,则识别当前采样通道上一个采样点的采样值Ak-1发生了畸变;
如果畸变系数k小于等于固定值,则识别当前采样通道上一个采样点的采样值Ak-1没有发生畸变。
优选地,还包括以下步骤:
S5:当上一个采样点的采样值Ak-1发生畸变时,保护装置给出告警并根据情况判断是否需要闭锁保护或者增加保护延时。
优选地,所述步骤S1中N大于等于40。
优选地,所述步骤S2中三个采样值绝对值中的最大值 Amax=max(|Ak|,|Ak-1|,|Ak-2|)。
优选地,所述步骤S2中固定门槛设置为额定电流峰值的0.2倍。
优选地,所述步骤S2中固定门槛设置为额定电压峰值的0.2倍。
优选地,所述步骤S3中畸变系数k的计算方式为:
优选地,所述步骤S4中的固定值设置为0.5。
一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别系统,包括采样模块、绝对值计算模块、绝对值识别模块、畸变系数计算模块、畸变系数识别模块、告警显示模块;所述采样模块、绝对值计算模块、绝对值识别模块、畸变系数计算模块、畸变系数识别模块、告警显示模块依次连接;所述绝对值识别模块与告警显示模块连接;
所述采样模块用于按照工频固定采样间隔每周波N点对模拟量进行采样,得到各信号的离散采样序列;
所述绝对值计算模块用于计算当前采样通道的当前相邻三个采样值绝对值的最大值;
所述绝对值识别模块用于将当前相邻三个采样值绝对值的最大值与固定门槛比较,当前相邻三个采样值绝对值的最大值小于固定门槛时,识别当前采样通道未发生畸变,当前相邻三个采样值绝对值的最大值大于等于固定门槛时,则将当前采样通道当前相邻三个采样值输入畸变系数计算模块;
所述畸变系数计算模块用于计算当前采样通道当前相邻三个采样值的畸变系数,并将计算得到的畸变系数输入畸变系数识别模块;
所述畸变系数识别模块用于将计算得到的畸变系数与固定值进行比较,畸变系数小于等于固定值时,识别当前采样通道上一个采样点的采样值未发生畸变;畸变系数大于固定值时,识别当前采样通道上一个采样点的采样值发生畸变,并将识别结果输入至告警显示模块;
所述告警显示模块用于在当前采样通道上一个采样点的采样值发生畸变时发出告警信息并显示识别结果。
优选地,所述告警显示模块采用短信、声光、消息通知中的一种或一种以上。
本发明的有益效果为:本发明提供了一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法及系统,本发明基于波形识别和相关分析,可快速识别畸变的模拟量采样数据并告警。按照工频进行采样,通过计算不同采样点之间的畸变系数对采样值是否发生畸变进行判断,若不同采样点采样值之间的畸变系数过大,则认为模拟量采样数据发生畸变。本发明每周波采集40个点及以上,实时的识别当前采样通道和当前采样点的上一个点是否发生畸变,识别时间在20/40=0.5ms 以内,相对现有技术中每5ms执行一次,实时性更强,适合微机保护装置的快速执行。
本发明可以快速检测出采样值中的单点数据畸变,而单点数据畸变是目前采样值数据畸变最普遍的情况,本发明可以用到保护装置中对采样数据进行监测,提高保护的可靠性,降低保护装置的误动率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或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描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例1的流程示意图;
图2为本发明的系统原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解,在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/ 或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
如图1所示,本发明的具体实施方式提供了一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法,包括以下步骤:
S1:微机保护装置按照工频固定采样间隔每周波N点对模拟量进行采样,得到各信号的离散采样序列;假设当前采样通道的当前采样点的采样值记作Ak,上一个采样点的采样值为Ak-1,上两个采样点的采样值为Ak-2;其中,N大于等于40。
S2:计算上述三个采样值的绝对值,并判断三个采样值绝对值中的最大值Amax与固定门槛的大小关系;
如果三个绝对值中的最大值Amax小于固定门槛,则识别当前采样通道未发生数据畸变,返回步骤S1;
如果三个绝对值中的最大值Amax大于等于固定门槛,则继续步骤S3;
三个采样值绝对值中的最大值Amax=max(|Ak|,|Ak-1|,|Ak-2|)。固定门槛设置为额定电流峰值的0.2倍。
采用三个采样值绝对值中的最大值与固定门槛进行比较,相对采用相量突变量与固定门槛比较来说,判断更快速,因为计算相量突变量需要时间,而且相量突变量计算较慢,需要与2周波(即40ms)前的数据比较,因此采用此技术手段,提高了本发明的计算速度。
S3:计算上述相邻的三个采样点的采样值的畸变系数k;畸变系数k的计算方式为:
S4:如果畸变系数k大于固定值,则识别当前采样通道上一个采样点的采样值Ak-1发生了畸变;认为不同采样点间的采样值的相关关系被破坏,记作数据畸变;如果畸变系数k小于等于固定值,则识别当前采样通道上一个采样点的采样值 Ak-1没有发生畸变。
在本实施例中固定值设置为0.5,可以适当减小增大检测的灵敏度,也可以适当增大降低灵敏度。
S5:当当前采样通道上一个采样点的采样值Ak-1发生畸变时,保护装置给出告警并根据情况判断是否需要闭锁保护或者增加保护延时。
如图2所示,本申请的实施例提供了一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别系统,包括采样模块、绝对值计算模块、绝对值识别模块、畸变系数计算模块、畸变系数识别模块、告警显示模块;
所述采样模块、绝对值计算模块、绝对值识别模块、畸变系数计算模块、畸变系数识别模块、告警显示模块依次连接;所述绝对值识别模块与告警显示模块连接;
所述采样模块用于按照工频固定采样间隔每周波N点对模拟量进行采样,得到各信号的离散采样序列;
所述绝对值计算模块用于计算当前采样通道的当前相邻三个采样值绝对值的最大值;
所述绝对值识别模块用于将当前相邻三个采样值绝对值的最大值与固定门槛比较,当前相邻三个采样值绝对值的最大值小于固定门槛时,识别当前采样通道未发生畸变,当前相邻三个采样值绝对值的最大值大于等于固定门槛时,则将当前采样通道当前相邻三个采样值输入畸变系数计算模块;
所述畸变系数计算模块用于计算当前采样通道当前相邻三个采样值的畸变系数,并将计算得到的畸变系数输入畸变系数识别模块;
所述畸变系数识别模块用于将计算得到的畸变系数与固定值进行比较,畸变系数小于等于固定值时,识别当前采样通道上一个采样点的采样值未发生畸变;畸变系数大于固定值时,识别当前采样通道上一个采样点的采样值发生畸变,并将识别结果输入至告警显示模块;
所述告警显示模块用于在当前采样通道上一个采样点的采样值发生畸变时发出告警信息并显示识别结果。
其中,告警显示模块采用短信、声光、消息通知中的一种或一种以上。
本方案可以快速检测出采样值中的单点数据畸变,而单点数据畸变是目前采样值数据畸变最普遍的情况,该方案可以用到保护装置中对采样数据进行监测,提高保护的可靠性。
实施例2:
如图1所示,本发明的具体实施方式提供了一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法,包括以下步骤:
S1:微机保护装置按照工频固定采样间隔每周波N点对模拟量进行采样,得到各信号的离散采样序列;假设当前采样点的采样值记作Ak,上一个采样点的采样值为Ak-1,上两个采样点的采样值为Ak-2;其中,N大于等于40。
S2:计算上述三个采样值的绝对值,并判断三个采样值绝对值中的最大值Amax与固定门槛的大小关系;如果三个绝对值中的最大值Amax小于固定门槛,则识别当前采样通道未发生数据畸变,返回步骤S1;
如果三个绝对值中的最大值Amax大于等于固定门槛,则继续步骤S3;
三个采样值绝对值中的最大值Amax=max(|Ak|,|Ak-1|,|Ak-2|)。固定门槛设置为额定电压峰值的0.2倍。
采用三个采样值绝对值中的最大值与固定门槛进行比较,相对采用相量突变量与固定门槛比较来说,判断更快速,因为计算相量突变量需要时间,而且相量突变量计算较慢,需要与2周波(即40ms)前的数据比较,因此采用此技术手段,提高了本发明的计算速度。
S3:计算上述相邻的三个采样点的采样值的畸变系数k;畸变系数k的计算方式为:
S4:如果畸变系数k大于固定值,认为不同采样点间的采样值的相关关系被破坏,记作数据畸变,则识别当前采样通道上一个采样点的采样值Ak-1发生了畸变;如果畸变系数k小于等于固定值,则识别当前采样通道上一个采样点的采样值 Ak-1没有发生畸变。
在本实施例中固定值设置为0.5,可以适当减小增大检测的灵敏度,也可以适当增大降低灵敏度。
S5:当上一个采样点的采样值Ak-1发生畸变时,保护装置给出告警并根据情况判断是否需要闭锁保护或者增加保护延时。其他同实施例1。
本方案可以快速检测出采样值中的单点数据畸变,而单点数据畸变是目前采样值数据畸变最普遍的情况,该方案可以用到保护装置中对采样数据进行监测,提高保护的可靠性。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元可结合为一个单元,一个单元可拆分为多个单元,或一些特征可以忽略等。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:微机保护装置按照工频固定采样间隔每周波N点对模拟量进行采样,得到各信号的离散采样序列;假设当前采样通道的当前采样点的采样值记作Ak,上一个采样点的采样值为Ak-1,上两个采样点的采样值为Ak-2;
S2:计算上述三个采样值的绝对值,并判断三个采样值绝对值中的最大值Amax与固定门槛的大小关系;
如果三个绝对值中的最大值Amax小于固定门槛,则识别当前采样通道未发生数据畸变,返回步骤S1;
如果三个绝对值中的最大值Amax大于等于固定门槛,则继续步骤S3;
S3:计算上述相邻的三个采样点的采样值的畸变系数k;
S4:如果畸变系数k大于固定值,则识别当前采样通道上一个采样点的采样值Ak-1发生了畸变;
如果畸变系数k小于等于固定值,则识别当前采样通道上一个采样点的采样值Ak-1没有发生畸变。
2.根据权利要求1所述的一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法,其特征在于:还包括以下步骤:
S5:当上一个采样点的采样值Ak-1发生畸变时,保护装置给出告警并根据情况判断是否需要闭锁保护或者增加保护延时。
3.根据权利要求1所述的一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法,其特征在于:所述步骤S1中N大于等于40。
4.根据权利要求1所述的一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法,其特征在于:所述步骤S2中三个采样值绝对值中的最大值Amax=max(|Ak|,|Ak-1|,|Ak-2|)。
5.根据权利要求1所述的一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法,其特征在于:所述步骤S2中固定门槛设置为额定电流峰值的0.2倍。
6.根据权利要求1所述的一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法,其特征在于:所述步骤S2中固定门槛设置为额定电压峰值的0.2倍。
8.根据权利要求1所述的一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别方法,其特征在于:所述步骤S4中的固定值设置为0.5。
9.一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别系统,其特征在于:包括采样模块、绝对值计算模块、绝对值识别模块、畸变系数计算模块、畸变系数识别模块、告警显示模块;
所述采样模块、绝对值计算模块、绝对值识别模块、畸变系数计算模块、畸变系数识别模块、告警显示模块依次连接;所述绝对值识别模块与告警显示模块连接;
所述采样模块用于按照工频固定采样间隔每周波N点对模拟量进行采样,得到各信号的离散采样序列;
所述绝对值计算模块用于计算当前采样通道的当前相邻三个采样值绝对值的最大值;
所述绝对值识别模块用于将当前相邻三个采样值绝对值的最大值与固定门槛比较,当前相邻三个采样值绝对值的最大值小于固定门槛时,识别当前采样通道未发生畸变,当前相邻三个采样值绝对值的最大值大于等于固定门槛时,则将当前采样通道当前相邻三个采样值输入畸变系数计算模块;
所述畸变系数计算模块用于计算当前采样通道当前相邻三个采样值的畸变系数,并将计算得到的畸变系数输入畸变系数识别模块;
所述畸变系数识别模块用于将计算得到的畸变系数与固定值进行比较,畸变系数小于等于固定值时,识别当前采样通道上一个采样点的采样值未发生畸变;畸变系数大于固定值时,识别当前采样通道上一个采样点的采样值发生畸变,并将识别结果输入至告警显示模块;
所述告警显示模块用于在当前采样通道上一个采样点的采样值发生畸变时发出告警信息并显示识别结果。
10.根据权利要求9所述的一种基于不同时刻采样值的数据畸变识别系统,其特征在于:所述告警显示模块采用短信、声光、消息通知中的一种或一种以上。
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- 2021-12-07 CN CN202111484184.XA patent/CN114217119B/zh active Active
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