CN115951114A - 一种供电监测系统中的电流信号识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种供电监测系统中的电流信号识别方法，由高开综合保护器对流经的电流进行识别，在供电监测系统运行中，当I_z>I_f时,高开综合保护器对电流保持采用均方根算法计算获得全信号有效值I_z并将全信号有效值I_z传输给监测平台，当I_z≤I_f时，高开综合保护器将均方根算法切换为FFT快速傅里叶变换算法，通过FFT快速傅里叶变换算法滤除电流中的直流分量和多次谐波，计算获得基波电流值I₁并将基波电流值I₁传输给监测平台。本发明的识别方法具有能够正确区分小负载电流和开关分闸时的杂散干扰信号的优点，保证了监控数据的正确。

Description

一种供电监测系统中的电流信号识别方法

技术领域

本发明属于供电监测技术领域，尤其涉及一种供电监测系统中的电流信号识别方法。

背景技术

在煤矿供电监测系统中，安装在防爆开关中的高开综合保护器用来采集电流电压信号，一方面作为保护信号，通过运算对开关进行保护与跳闸；另一方面作为监测数据上送监控平台对开关的运行工况进行监测。

煤矿井下防爆开关往往配置较大变比的电流互感器，而有时负载又很小，往往开关断开后的杂散干扰信号(简称杂波，包含直流分量和多次谐波)会大于小负载信号，导致综合保护器在防爆开关分闸状态时也能测到电流。常规的处理方式是确定一个电流阀值，当测得的电流值小于阀值时就把电流清零送到监测平台，这就会出现负载很小时也被清零了，负载很小时检测不到电流电压信号。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种供电监测系统中的电流信号识别方法，该识别方法能够正确区分小负载电流和开关分闸时的杂散干扰信号，保证监控数据的正确，以克服现有技术存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种供电监测系统中的电流信号识别方法，由高开综合保护器对流经的电流进行识别：

供电监测系统启动时，高开综合保护器默认采用均方根算法对电流计算获得全信号有效值I_z并将全信号有效值I_z传输给监测平台；

在供电监测系统运行中，当I_z>I_f时,高开综合保护器对电流保持采用均方根算法计算获得全信号有效值I_z并将全信号有效值I_z传输给监测平台，当I_z≤I_f时，高开综合保护器将均方根算法切换为FFT快速傅里叶变换算法，通过FFT快速傅里叶变换算法滤除电流中的直流分量和多次谐波，计算获得基波电流值I₁并将基波电流值I₁传输给监测平台；

其中，I_z为含基波、直流分量和多次谐波的全信号有效值，I₁为仅含基波的基波电流值，I _f 为设定的小电流阈值。

另外，在供电监测系统运行中，当基波电流I₁≥k×I_f时，高开综合保护器将FFT快速傅里叶变换算法切换成均方根算法，通过均方根算法对电流计算获得全信号有效值I_z并将全信号有效值I_z传输给监测平台，其中，k为大于1的调节系数。

采用上述技术方案，本发明的识别方法具有能够正确区分小负载电流和开关分闸时的杂散干扰信号的优点，保证了监控数据的正确。

具体实施方式

本发明的供电监测系统中的电流信号识别方法，由高开综合保护器对流经的电流进行识别。该高开综合保护器带有电流互感器，能够对流经的电流进行采样，并具有计算和通信功能，例如可以采用申请人已经在市场上销售的型号为ZBT-11系列的高开综合保护器。

在本发明的识别方法中，高开综合保护器采用不同算法可以获得不同的电流值。例如：采用均方根算法，把基波、直流分量、多次谐波全部计算在内，获得包含基波信号、直流信号、多次谐波信号在内的全信号有效值I_z；采用FFT快速傅里叶变换算法，可以分离出不含直流分量和多次谐波，仅含基波的基波电流值I₁。

因此，本发明为了能够正确区分出小负载电流和开关分闸时的杂散干扰信号，采用如下的识别方法：

供电监测系统启动时，高开综合保护器默认采用均方根算法对电流计算获得全信号有效值I_z并将全信号有效值I_z传输给监测平台。其中，均方根算法的公式如下；

在供电监测系统运行中，高开综合开关会进行均方根算法和FFT快速傅里叶变换算法的切换，具体的切换方式为：

(1)、当I_z>I_f时,高开综合保护器对电流保持采用均方根算法计算获得全信号有效值I_z并将全信号有效值I_z传输给监测平台。

(2)、当I_z≤I_f时，高开综合保护器将均方根算法切换为FFT快速傅里叶变换算法，通过FFT快速傅里叶变换算法滤除电流中的直流分量和多次谐波，计算获得基波电流值I₁并将基波电流值I₁传输给监测平台。

其中，FFT快速傅里叶变换算法的公式如下:

n＝1，2，3，4，5......,n为谐波次数；

当n＝1时为基波，此时只取基波信号，同时滤除其它次谐波信号：如下：

(3)、当基波电流I₁≥k×I_f时，高开综合保护器将FFT快速傅里叶变换算法切换成均方根算法，通过均方根算法对电流计算获得全信号有效值I_z并将全信号有效值I_z传输给监测平台。

上述步骤及公式中：

I_z为含基波、直流分量和多次谐波的全信号有效值；

I₁为仅含基波的基波电流值；

N为一个周波的采样点数；

m为采样序号，从0到N-1,i_m为采样点值，i₀为第一个采样点值，i_N-1为第N个采样点值；

I_nR为电流向量实部值，I_nI表示电流向量虚部值；

n为谐波次数；

I_R为电流向量基波实部值，I_I为电流向量基波虚部值；

I _f 为设定的小电流阈值；

k为大于1的调节系数。

由于零漂和杂波合成量基本不会大于0.3A，因此在本实施例中，I _f 优选设定为0.3A。为避免在阈值附近频繁进行算法来回切换而发生抖动，k优选为1.2。

本发明采用上述识别方法，当I_z≤I_f时说明这时流经高开综合保护器的电流是小电流，为了能够区分出该小电流是小负载电流还是开关分闸时的杂散干扰信号，通过将均方根算法切换为FFT快速傅里叶变换，如果FFT快速傅里叶变换获得的基波电流值I₁为0，则说明是高开综合保护器处于开关分闸状态(原I_z为杂散干扰信号)，如果基波电流值I₁不是0,还有小的电流值，则说明高开综合保护器处于开关合闸状态，是在为小负载供电。

需要说明的是，在开关分闸情况下，由于杂散干扰信号的存在，根据FFT快速傅里叶变换算法实际计算出的I₁值可能不为零，但该I₁值由于是非常接近零的数值，比如是0.0001A，又由于高开综合保护器计算结果显示的测量电流输出精度是小数点后一位，因此，最终I₁的输出值还是为0，还是能够起到正确判断的作用。

通过上述详细描述可以看出，本发明的识别方法具有能够正确区分小负载和开关分闸时的杂散干扰信号的优点，保证了监控数据的正确。

Claims (6)

1.一种供电监测系统中的电流信号识别方法，由高开综合保护器对流经的电流进行识别，其特征在于：

供电监测系统启动时，高开综合保护器默认采用均方根算法对电流计算获得全信号有效值I_z并将全信号有效值I_z传输给监测平台；

在供电监测系统运行中，当I_z>I_f时,高开综合保护器对电流保持采用均方根算法计算获得全信号有效值I_z并将全信号有效值I_z传输给监测平台，当I_z≤I_f时，高开综合保护器将均方根算法切换为FFT快速傅里叶变换算法，通过FFT快速傅里叶变换算法滤除电流中的直流分量和多次谐波，计算获得基波电流值I₁并将基波电流值I₁传输给监测平台；

其中，I_z为含基波、直流分量和多次谐波的全信号有效值，I₁为仅含基波的基波电流值，I _f 为设定的小电流阈值。

2.根据权利要求1所述的供电监测系统中的电流信号识别方法，其特征在于：在供电监测系统运行中，当基波电流I₁≥k×I_f时，高开综合保护器将FFT快速傅里叶变换算法切换成均方根算法，通过均方根算法对电流计算获得全信号有效值I_z并将全信号有效值I_z传输给监测平台，其中，k为大于1的调节系数。

3.根据权利用要求1所述的供电监测系统中的电流信号识别方法，其特征在于：I_f为0.2-0.4A。

4.根据权利用要求3所述的供电监测系统中的电流信号识别方法，其特征在于：I_f为0.3A。

5.根据权利用要求2所述的供电监测系统中的电流信号识别方法，其特征在于：k为1.2-1.4。

6.根据权利用要求5所述的供电监测系统中的电流信号识别方法，其特征在于：k为1.2。