CN114583657B - 提高单cpu双ad采样系统可靠性继电保护启动方法 - Google Patents

提高单cpu双ad采样系统可靠性继电保护启动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开提高单CPU双AD采样系统可靠性继电保护启动方法，计算获得采样数据并判别该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道采样是否不一致，若不一致则进入步骤S5，若一致则进入步骤S6；步骤S5，闭锁采用该一路交流回路的继电保护功能，并发出相应的告警信号，结束运行；步骤S6，判别该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道启动是否满足预设条件，若都满足则进入步骤S7，否则结束运行；步骤S7，判定主采AD采样通道和副采AD采样通道的继电保护动作逻辑是否满足，若满足则继电保护装置动作。本发明用于解决单AD采样在运行过程中采样异常导致继电保护装置动作行为不正确的问题，提高继电保护装置运行的可靠性。

Description

提高单CPU双AD采样系统可靠性继电保护启动方法
技术领域
本发明涉及提高单CPU双AD采样系统可靠性继电保护启动方法，属于电力系统继电保护技术领域。
背景技术
近几年在电力系统行业中，对国产化继电保护装置进行了试运行，在试运行期间，由于单个元器件异常导致国产化继电保护装置不正确动作行为时有发生，其中以国产AD芯片异常导致不正确行为占比较大，其主要原因是国产AD芯片长期运行出现异常概率比进口AD芯片概率大，并且国产AD芯片长期运行经验还需积累。
电力系统对继电保护装置可靠性要求很高，为提高国产化继电保护装置的可靠性，继电保护装置往往采用双CPU双AD模式来提高可靠性，此技术已在电力系统中广泛采用。采用此方法增加了硬件成本，增大了装置体积，其主要用在中高压电力系统继电保护装置，但是低压继电保护装置体积往往比较小，装置应用空间有限，此方法就不适用。双CPU双AD的通常模式为一块CPU和一副AD组成一套完整继电保护逻辑，即双CPU双AD模式为在继电保护装置中同时运行两套完整继电保护逻辑，其占用两块CPU的空间。当两套继电保护逻辑都动作或者一块CPU启动一块CPU动作时继电保护装置才动作。而低压系统继电保护装置由于装置应用空间和硬件成本的限制，此模式不适用低压系统的继电保护装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种提高单CPU双AD采样系统可靠性继电保护启动方法，用于解决单AD采样在运行过程中采样异常导致继电保护装置动作行为不正确的问题，提高继电保护装置运行的可靠性。
为达到上述目的，本发明提供一种提高单CPU双AD采样系统可靠性继电保护启动方法，包括：
步骤S1，从一路交流回路获取交流电压信号一和交流电压信号二；
主采AD芯片将交流电压信号一转换为数字信号一，副采AD芯片将交流电压信号二转换为数字信号二；
步骤S2，根据AD芯片地址识别出主采AD采样通道和副采AD采样通道；
步骤S3，计算获得采样数据；
步骤S4，根据采样数据，判别该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道采样是否不一致，若不一致则进入步骤S5，若一致则进入步骤S6；
步骤S5，闭锁采用该一路交流回路的继电保护功能，并发出相应的告警信号，结束运行；
步骤S6，判别该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道启动是否满足预设条件，若都满足则进入步骤S7，否则结束运行；
步骤S7，判定主采AD采样通道和副采AD采样通道的继电保护动作逻辑是否满足，若满足则继电保护装置动作。
优先地，步骤S3，包括：
1)基于数字信号一，计算获得主采AD采样通道的半波积分值JI1φ、主采AD采样通道的全波傅式和主采AD采样通道的傅式有效值I1φ，/>取值为相A、相B和相C；
2)基于数字信号二，计算获得副采AD采样通道的半波积分值JI2φ、副采AD采样通道的全波傅式和副采AD采样通道的傅式有效值I2φ；
3)计算主采AD采样通道的半波积分值JI1φ与副采AD采样通道的半波积分值JI2φ的差值：JIdφ＝|JI1φ-JI2φ|；
筛选获得主采AD采样通道中的半波积分值与副采AD采样通道中的半波积分值中的最大值JImaxφ；
4)计算主采AD采样通道与副采AD采样通道的傅式差值：
计算傅式差值有效值：
筛选获取主采AD采样通道中傅式有效值与副采AD采样通道中傅式有效值的最大值Imaxφ。优先地，步骤S4，包括：
若条件1或条件2满足，则判定主采AD采样通道和副采AD采样通道的采样不一致并进入步骤S5，否则进入步骤S6；
优先地，条件1满足是指条件101与条件102连续一段时间都满足，或条件103与条件104连续一段时间都满足；
条件101：半波积分值中的最大值JImaxφ不小于K1倍交流互感器的额定值In，K1为正数；条件102：积分差值JIdφ不小于K2倍半波积分值中的最大值JImaxφ，K2为正数；
条件103：半波积分值中的最大值JImaxφ小于K1倍交流互感器的额定值In；
条件104：积分差值JIdφ不小于K3倍交流互感器的额定值In，K3为正数。
优先地，条件2满足是指条件105与条件106连续一段时间都满足，或条件107与条件108连续一段时间都满足；
条件105：傅式有效值的最大值Imaxφ不小于K4倍交流互感器的额定值In；
条件106：傅式差值有效值Idφ不小于K5倍傅式有效值的最大值Imaxφ；
条件107：傅式有效值的最大值Imaxφ小于K4倍交流互感器的额定值In；
条件108：傅式差值有效值Idφ不小于K6倍交流互感器的额定值In。
优先地，步骤S6，包括：
若条件11和条件12都满足，则该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道启动满足预设条件，进入步骤S7。
优先地，条件11满足是指条件109或条件110满足；
条件109：对于过流保护类型的继电保护装置，主采AD采样通道的傅式有效值大于K7倍设定的过流保护定值；
条件110：对于欠流保护类型的继电保护装置，主采AD采样通道的傅式有效值小于K8倍设定的欠流保护定值。
优先地，条件12满足是指条件111或条件112满足；
条件111：对于过流保护类型的继电保护装置，副采AD采样通道的傅式有效值大于K7倍设定的过流保护定值；
条件112：对于欠流保护类型的继电保护装置，副采AD采样通道的傅式有效值小于K8倍设定的欠流保护定值。
优先地，步骤S7，包括：
若在设定的继电保护整定延时内，主采AD采样通道的傅式有效值一直都满足继电保护动作条件，该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道采样一直都保持一致，该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道启动一直都满足预设条件，则继电保护装置动作。
优先地，继电保护动作条件包括：过流保护中电流有效值大于过流保护定值。
本发明所达到的有益效果：
1)本发明方法采用双AD采样模式，避免了单AD采样异常导致继电保护装置动作行为不正确，提高了继电保护装置的可靠性。
2)本发明方法采用了新型双AD采样不一致判断逻辑，能够及时判别出来AD采样异常并闭锁相应保护，避免继电保护装置动作行为不正确的问题，提高了继电保护装置的可靠性。
3)本发明方法采用了双AD启动判断逻辑，能够避免主采和副采AD都要整体判别动作逻辑，且只有双AD都启动后才进行单AD保护逻辑判断，减少了CPU资源的消耗，提高了继电保护启动的可靠性。
附图说明
图1是本发明的流程图；
图2是本发明判别双AD通道采样是否不一致的流程图。
具体实施方式
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
另外，若在本发明中涉及“一”和“二”等的描述，则其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“一”和“二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1和图2所示，本发明提供了一种提高单CPU双AD采样系统可靠性继电保护启动方法，包括以下步骤：
步骤S1，一路交流回路经过交流互感器后输出两路AD芯片能够识别的交流电压信号，分别为交流电压信号一和交流电压信号二，交流电压信号一输入主采AD芯片并转换为数字信号一，交流电压信号二输入副采AD芯片上并转换数字信号二。
步骤S2，单CPU系统接收数字信号一和数字信号二，并按照AD芯片地址识别出主采AD采样通道和副采AD采样通道，记录主采AD采样值和副采AD采样值/>用于单CPU系统完成双AD系统的采样功能。
步骤S3，完成采样数据计算功能。
1)基于数字信号一，单CPU系统采用半波积分公式和全波傅式计算公式计算获得主采AD采样通道的半波积分值JI1φ、主采AD采样通道的全波傅式和主采AD采样通道的傅式有效值I1φ，其中/>分别为相A、相B和相C，以下的/>都按此定义设置；
上面的计算公式如下：
(A)半波积分计算公式：
(B)全周波傅氏算法计算公式：
(C)全周波傅氏有效值计算公式：
上量三个公式中，JI代表半波积分值，Fs代表着全波傅式值，F代表着傅式有效值，N代表着一个周波的采样点数，f[k]为采样点数组。
2)基于数字信号二，单CPU系统采用半波积分公式和傅式计算公式计算副采AD采样通道的半波积分值JI2φ、副采AD采样通道的全波傅式和副采AD采样通道的傅式有效值I2φ；
3)单CPU系统计算主采AD采样通道的半波积分值JI1φ与副采AD采样通道的半波积分值JI2φ的差值，获得积分差值JIdφ＝|JI1φ-JI2φ|；
获取主采AD采样通道与副采AD采样通道中半波积分值中的最大值JImaxφ；
4)单CPU系统计算主采AD采样通道与副采AD采样通道的傅式差值：
并计算傅式差值有效值
获取主采AD采样通道与副采AD采样通道中傅式有效值的最大值Imaxφ；
步骤S4，基于条件1或条件2，单CPU系统判别主采AD采样通道和副采AD采样通道的采样是否不一致，如果不一致则进入步骤S5，若一致则进入步骤S6：
条件1：积分差值满足不一致；
条件2：傅式差值满足不一致；
当条件1或者条件2满足时，单CPU系统判定双AD通道采样不一致。
进一步地，所述条件1包括：
若条件101和条件102连续一段时间都满足，则满足条件1；若条件103和条件104连续一段时间都满足，则也满足条件1。积分差值满足双AD通道不一致，用于识别AD采样零飘导致的双AD通道不一致。
条件101：半波积分值中的最大值JImaxφ不小于K1倍交流互感器的额定值In，即JImaxφ≥K1*In，K1为正数；
条件102：积分差值JIdφ不小于K2倍半波积分值中的最大值JImaxφ，即JIdφ≥K2*JImaxφ，K2为正数；
条件103：半波积分值中的最大值JImaxφ小于K1倍交流互感器的额定值In，即JImaxφ<K1*In；
条件104：积分差值JIdφ不小于K3倍交流互感器的额定值In，即JIdφ≥K3*In，K3为正数；
为更好阐述上面的逻辑，则以A相电流(交流通道的额定电流为1A)为了进行讲解。
为满足电流判别的可靠性和电流精度，则上述条件101到104中的K1取0.2，K2取0.2，K3取0.04。
双AD通道包括主采AD采样通道与副采AD采样通道，A相电流双AD通道不一致的判断条件如下：
((JImaxA＞0.2)&&(JIdA＞0.2JImaxA))||((JImaxA≤0.2)&&(JIdA＞0.04))
当A相电流连续80毫秒满足上述判断条件，则A相电流双AD通道采样不一致。
当单CPU系统判定双AD通道采样不一致后，为保证判别的可靠性，故需要增加一定延时(连续一段时间)，延时达到后再次进行单CPU系统判别主采AD采样通道与副采AD采样通道采样是否不一致，连续一段时间取值80毫秒。
进一步地，所述条件2包括：
若条件105和条件106连续一段时间都满足，则满足条件2；
若条件107和条件108连续一段时间都满足，则也满足条件2。
傅式差值双AD通道不一致逻辑，用于识别双AD通道采样角度和幅值引起的双AD通道不一致。
条件105：傅式有效值的最大值Imaxφ不小于K4倍交流互感器的额定值In，即Imaxφ≥K4*In，K4为正数；
条件106：傅式差值有效值Idφ不小于K5倍傅式有效值的最大值Imaxφ，即Idφ≥K5*Imaxφ，K5为正数；
条件107：傅式有效值的最大值Imaxφ小于K4倍交流互感器的额定值In，即Imaxφ<K4*In；
条件108：傅式差值有效值Idφ不小于K6倍交流互感器的额定值In，即Idφ≥K6*In，K6为正数；
步骤S5，当单CPU系统判定该一路交流回路的双AD通道采样不一致时，闭锁采用此交流回路的继电保护功能，并发出相应的告警信号。
以上面A相电流为例，当A相电流满足双AD采样不一致时，则报A相电流采样不一致，并闭锁A相电流保护。
步骤S6，单CPU系统判别该一路交流回路的双AD通道启动是否满足预设条件，如果不满足预设条件则结束运行；如果双AD通道启动满足预设条件，则进入步骤S7；
预设条件包括：
条件11：该一路交流回路的主采AD采样通道的傅式有效值满足预设的启动条件；
条件12：该一路交流回路的副采AD采样通道的傅式有效值满足预设的启动条件；
当条件11和条件12都满足时，表示单CPU双AD采样的启动逻辑满足条件，继电保护启动条件满足，进入步骤S7。
进一步地，所述条件11，包括：
若条件109或条件110满足时，则主采AD采样通道的傅式有效值满足预设的启动条件。
条件109：对于过流保护类型，主采AD采样通道的傅式有效值大于K7倍设定的过流保护定值；
进一步的，K7是由过流保护启动的灵敏性和定值准确性来确定，以现在电流保护准确度在2.5％为例，则K7取0.98。过流保护启动条件先于过流保护动作条件满足，这样不影响过流保护的动作时间。
以A相电流为例，其过流保护的启动条件为：A相电流主采AD傅式有效值大于0.98倍过流定值且A相电流副采AD傅式有效值大于0.98倍过流定值且A相电流双AD采样一致。
条件110：对于欠流保护类型，主采AD采样通道的傅式有效值小于K8倍设定的欠流保护定值；
进一步的，K8是由欠流保护启动的灵敏性和定值准确性来确定。以现在电流保护准确度在2.5％为例，则K8取1.02。欠流保护启动条件先于欠流保护动作条件满足，这样不影响欠流保护的动作时间。
以A相电流为例，其欠流保护的启动条件为：A相电流主采AD傅式有效值小于1.02倍欠流定值且A相电流副采AD傅式有效值小于1.02倍欠流定值且A相电流双AD采样一致。以A相电流为例，当A相主采AD启动、副采AD未启动，连续1S满足此状态时报双AD启动不一致事件，提醒用户装置现在的运行状态。
进一步地，所述条件12，包括：
若条件111或条件112满足时，则副采AD采样通道的傅式有效值满足启动条件。
条件111：对于过流保护类型，副采AD采样通道的傅式有效值大于K7倍设定的过流保护定值；
进一步的，K7是由过流保护启动的灵敏性和定值准确性来决定。
条件112：对于欠流保护类型，副采AD采样通道的傅式有效值小于K8倍设定的欠流保护定值；
进一步的，K8是由欠流保护启动的灵敏性和定值准确性来确定。
进一步的，若主采AD采样通道启动且副采AD采样通道未启动，或者主采AD采样通道未启动且副采AD采样通道的启动达到一定延时，则上报双AD通道启动不一致事件。
步骤S7，单CPU双AD通道的动作逻辑判别。
条件121：单CPU双AD采样系统的启动逻辑满足。
条件122：主采AD采样通道和副采AD采样通道一致。
条件123：主采AD采样通道对应继电保护动作逻辑满足。
条件121中单CPU双AD采样系统的启动逻辑是指由一块中央处理器CPU完成双AD通道采样的采集，通过AD芯片地址区分是主采AD采样通道还是副采AD采样通道，并在中央处理器CPU中完成主采AD采样通道还是副采AD采样通道的采样的计算和判断(步骤2～步骤6)。
当条件121(对应于步骤S6)和条件122(对应于步骤S4)都满足后开始条件123的判断，在条件123判断的过程中条件121和条件122也需要满足，当条件121或条件122有一个不满足时，条件123的判别返回，只有条件121和条件122再次满足时才开始条件123的判断。当条件121、条件122和条件123都满足时继电保护装置动作。
进一步地，所述条件123：主采AD采样通道对应的继电保护动作逻辑满足是指主采AD采样通道的傅式有效值在继电保护整定延时内连续满足继电保护动作条件，继电保护动作条件如过流保护中电流有效值大于过流保护定值。
单CPU系统是指指CPU处理器，上述部件在现有技术中可采用的型号很多，本领域技术人员可根据实际需求选用合适的型号，本实施例不再一一举例。
以A相过流保护为例进行说明。
A相电流双AD系统启动在步骤6中进行判别，当步骤6中A相电流启动满足，则条件121满足。
A相电流不一致判别在步骤4中进行判别，当步骤4中双AD不一致一直判别不出来时，则双AD采样是一致的，开放A相电流保护，条件122满足。
当A相电流的条件121和条件122都满足时，才开始条件123的判别，否则条件123判断恢复到初始状态。条件123采用A相电流主采AD计算傅式值进行判断。当A相主采AD电流满足定值且满足电流保护延时后，A相电流保护动作，继电保护装置跳闸并发相应A相电流保护动作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.提高单CPU双AD采样系统可靠性继电保护启动方法，其特征在于，包括：
步骤S1，从一路交流回路获取交流电压信号一和交流电压信号二；
主采AD芯片将交流电压信号一转换为数字信号一，副采AD芯片将交流电压信号二转换为数字信号二；
步骤S2，根据AD芯片地址识别出主采AD采样通道和副采AD采样通道；
步骤S3，计算获得采样数据；
步骤S4，根据采样数据，判别该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道采样是否不一致，若不一致则进入步骤S5，若一致则进入步骤S6；
步骤S5，闭锁采用该一路交流回路的继电保护功能，并发出相应的告警信号，结束运行；
步骤S6，判别该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道启动是否满足预设条件，若都满足则进入步骤S7，否则结束运行；
步骤S7，判定主采AD采样通道和副采AD采样通道的继电保护动作逻辑是否满足，若满足则继电保护装置动作；
其中，步骤S4，包括：
若条件1或条件2满足，则判定主采AD采样通道和副采AD采样通道的采样不一致并进入步骤S5，否则进入步骤S6；
条件1满足是指条件101与条件102连续一段时间都满足，或条件103与条件104连续一段时间都满足；
条件101：半波积分值中的最大值JImaxφ不小于K1倍交流互感器的额定值In，K1为正数；条件102：积分差值JIdφ不小于K2倍半波积分值中的最大值JImaxφ，K2为正数；
条件103：半波积分值中的最大值JImaxφ小于K1倍交流互感器的额定值In；
条件104：积分差值JIdφ不小于K3倍交流互感器的额定值In，K3为正数；
条件2满足是指条件105与条件106连续一段时间都满足，或条件107与条件108连续一段时间都满足；
条件105：傅式有效值的最大值Imaxφ不小于K4倍交流互感器的额定值In，K4为正数；
条件106：傅式差值有效值Idφ不小于K5倍傅式有效值的最大值Imaxφ，K5为正数；
条件107：傅式有效值的最大值Imaxφ小于K4倍交流互感器的额定值In，K4为正数；
条件108：傅式差值有效值Idφ不小于K6倍交流互感器的额定值In，K6为正数。
2.根据权利要求1所述的提高单CPU双AD采样系统可靠性继电保护启动方法，其特征在于，步骤S3，包括：
1)基于数字信号一，计算获得主采AD采样通道的半波积分值JI1φ、主采AD采样通道的全波傅式和主采AD采样通道的傅式有效值I1φ，/>取值为相A、相B和相C；
2)基于数字信号二，计算获得副采AD采样通道的半波积分值JI2φ、副采AD采样通道的全波傅式和副采AD采样通道的傅式有效值I2φ；
3)计算主采AD采样通道的半波积分值JI1φ与副采AD采样通道的半波积分值JI2φ的差值：JIdφ＝|JI1φ-JI2φ|；
筛选获得主采AD采样通道中的半波积分值与副采AD采样通道中的半波积分值中的最大值JImaxφ；
4)计算主采AD采样通道与副采AD采样通道的傅式差值：
计算傅式差值有效值：
筛选获取主采AD采样通道中傅式有效值与副采AD采样通道中傅式有效值的最大值Imaxφ。
3.根据权利要求1所述的提高单CPU双AD采样系统可靠性继电保护启动方法，其特征在于，步骤S6，包括：
若条件11和条件12都满足，则该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道启动满足预设条件，进入步骤S7；
条件11满足是指条件109或条件110满足；
条件109：对于过流保护类型的继电保护装置，主采AD采样通道的傅式有效值大于K7倍设定的过流保护定值；
条件110：对于欠流保护类型的继电保护装置，主采AD采样通道的傅式有效值小于K8倍设定的欠流保护定值；
条件12满足是指条件111或条件112满足；
条件111：对于过流保护类型的继电保护装置，副采AD采样通道的傅式有效值大于K7倍设定的过流保护定值；
条件112：对于欠流保护类型的继电保护装置，副采AD采样通道的傅式有效值小于K8倍设定的欠流保护定值；
其中，K7的数值是由过流保护启动的灵敏性和定值准确性确定；K8的数值是由欠流保护启动的灵敏性和定值准确性来确定。
4.根据权利要求3所述的提高单CPU双AD采样系统可靠性继电保护启动方法，其特征在于，步骤S7，包括：
若在设定的继电保护整定延时内，主采AD采样通道的傅式有效值一直都满足继电保护动作条件，该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道采样一直都保持一致，该一路交流回路的主采AD采样通道和副采AD采样通道启动一直都满足预设条件，则继电保护装置动作。
5.根据权利要求4所述的提高单CPU双AD采样系统可靠性继电保护启动方法，其特征在于，继电保护动作条件包括：过流保护中电流有效值大于过流保护定值。
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