CN117317990A - 一种变电站交流电源系统的微机保护方法及相关装置 - Google Patents

一种变电站交流电源系统的微机保护方法及相关装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种变电站交流电源系统的微机保护方法及相关装置，其中，方法包括：通过微机采样模块对变电站交流电源系统进行电气量采集处理，得到采样数据；通过数字滤波技术对所述采样数据进行平滑处理，得到滤波数据；通过云端服务器对所述滤波数据进行远程实时监控分析处理，从而对变电站交流电源系统进行微机保护。本发明实施例通过对采样数据进行滤波，并使用云端服务器对滤波数据进行远程实时监控分析，提高了微机保护的准确率，可广泛应用于微机保护技术领域。

Description

一种变电站交流电源系统的微机保护方法及相关装置
技术领域
本申请涉及母线保护技术领域，尤其涉及一种变电站交流电源系统的微机保护方法及相关装置。
背景技术
当前国内变电站均已实现微机保护,微机保护是通过对高压电网的电流、电压等电气量进行采样,由程序对采集到的数据进行处理、运算、分析及判断,实现对电力系统故障的识别与诊断。保证保护装置准确性,除了硬件满足要求外,对软件也有极高的要求,好的保护算法极其重要，现有软件方法主要是通过设置阈值对数据进行检查，但是采集数据容易受到干扰，误差较大。
发明内容
本申请提供了一种变电站交流电源系统的微机保护方法及相关装置，用于提高故障定位的准确性。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种变电站交流电源系统的微机保护方法，所述方法包括：
通过微机采样模块对变电站交流电源系统进行电气量采集处理，得到采样数据；
通过数字滤波技术对所述采样数据进行平滑处理，得到滤波数据；
通过云端服务器对所述滤波数据进行远程实时监控分析处理，从而对变电站交流电源系统进行微机保护。
可选地，所述通过微机采样模块对变电站交流电源系统进行电气量采集处理，得到采样数据，包括：
通过所述微机采样模块进行电气量采集处理，得到采集数据；
通过在不同的存储位置对所述采集数据进行数据冗余处理，得到冗余数据；
在数据传输过程中，根据所述冗余数据对所述采集数据进行破坏检测处理，确定采样数据。
可选地，所述根据所述冗余数据对所述采集数据进行破坏检测处理，确定采样数据，包括：
根据所述冗余数据对所述采集数据进行对比处理；
当所述采集数据与所述冗余数据一致时，将所述采集数据作为采样数据进行数据传输；
当所述采集数据与所述冗余数据不一致时，将所述冗余数据作为采样数据进行数据传输。
可选地，所述通过数字滤波技术对所述采样数据进行平滑处理，得到滤波数据，包括：
获取交流电源系统故障时的故障电流信号；
对所述采样数据进行对二次转换和高频过滤处理，得到低频采样数据；
对所述故障电流信号进行离散处理，得到离散采样值;
根据全波傅氏算法对所述低频采样数据和所述离散采样值进行滤波处理，得到滤波数据。
可选地，所述根据全波傅氏算法对所述低频采样数据和所述离散采样值进行滤波处理，得到滤波数据，包括：
对所述低频采样数据和所述离散采样值进行相减处理，得到相减采样值；
根据全波傅氏算法对所述相减采样值进行滤波处理，得到滤波数据。
可选地，所述通过云端服务器对所述滤波数据进行远程实时监控分析处理，包括：
在预设时间内对所述滤波数据进行平均值计算，并将计算得到的平均值作为备份数据存储到云端服务器；
根据控制冗余技术对所述云端服务器进行监控处理；
通过所述云端服务器对所述滤波数据进行数据对比处理；
当所述滤波数据大于预设整定值时，发出跳闸信号。
可选地，所述根据控制冗余技术对所述云端服务器进行监控处理，包括：
对所述云端服务器设置主程序对第一中断服务程序进行监视处理;
通过第二中断服务程序对主程序进行监视处理；
通过所述第一中断服务程序对所述第二中断服务程序进行监控处理。
本申请第二方面提供一种变电站交流电源系统的微机保护装置，所述装置包括：
微机采样模块，用于对变电站交流电源系统进行电气量采集处理，得到采样数据；
数据滤波模块，用于通过数字滤波技术对所述采样数据进行平滑处理，得到滤波数据；
云端服务器，用于对所述滤波数据进行远程实时监控分析处理，从而对变电站交流电源系统进行微机保护。
本申请第三方面提供一种变电站交流电源系统的微机保护设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的变电站交流电源系统的微机保护方法的步骤。
本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的变电站交流电源系统的微机保护方法。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
本申请通过微机采样模块对变电站交流电源系统进行电气量采集处理,能够实现对电流等变电站的电气量的实时采集；并且本申请还通过数字滤波技术对所述采样数据进行平滑处理，得到滤波数据，能够对采样数据进行过滤，降低数据的噪声干扰；再通过云端服务器对所述滤波数据进行远程实时监控分析处理，从而对变电站交流电源系统进行微机保护，提高微机保护的准确率。
附图说明
图1为本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统的微机保护方法的流程示意图；
图2为本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统的微机保护装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，微机保护是一种电力系统保护技术，利用微处理器和数字信号处理器等先进的电子设备，对电力系统中的各种故障和异常情况进行监测、判断和保护。它在电力系统中起着至关重要的作用，能够及时检测故障并采取相应措施以防止电力系统损坏或事故发生。
相关技术中，大多数变电站均已实现微机保护，微机保护是通过对380V的交流电源系统的电流、电压等电气量进行采样，由程序对采集到的数据进行处理、运算、分析及判断，实现对电力系统故障的识别与诊断。目前软件方法主要是通过设置阈值对数据进行检查，但是采集数据容易受到干扰，误差较大。
有鉴于此，本申请实施例中提供一种变电站交流电源系统的微机保护方法，本申请实施例中的微机保护方法，可应用于终端中，也可应用于服务器中，还可以是运行于终端或服务器中的软件等。终端可以是平板电脑、笔记本电脑、台式计算机等，但并不局限于此。服务器可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。
请参阅图1，本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统的微机保护方法，包括：
步骤101、通过微机采样模块对变电站交流电源系统进行电气量采集处理，得到采样数据；
步骤102、通过数字滤波技术对采样数据进行平滑处理，得到滤波数据；
步骤103、通过云端服务器对滤波数据进行远程实时监控分析处理，从而对变电站交流电源系统进行微机保护。
在本发明实施例中，首先通过微机采样模块对变电站交流电源系统进行电气量采集处理，得到采样数据，电气量是指在电力系统中的各种与电有直接关系的参数，包括电压值、电流值、频率、阻抗、电容等等。接着通过数字滤波技术对所述采样数据进行平滑处理，得到滤波数据，从而对数据采集过程中产生的干扰噪声进行过滤，得到滤波数据，最后通过云端服务器对滤波数据进行远程实时监控分析处理，从而对变电站交流电源系统进行微机保护。
进一步作为可选的实施方式，所述通过微机采样模块对变电站交流电源系统进行电气量采集处理，得到采样数据，包括：
通过所述微机采样模块进行电气量采集处理，得到采集数据；
通过在不同的存储位置对所述采集数据进行数据冗余处理，得到冗余数据；
在数据传输过程中，根据所述冗余数据对所述采集数据进行破坏检测处理，确定采样数据。
在本申请实施例中，首先通过微机采样模块进行电气量采集处理，得到采集数据，微机采样模块可采用单片机等设备，通过ADC通道等对变电站交流电源系统的电气量进行采集，本实施例中采集到的电气量为电压值和电流值。然后通过数据冗余技术，通过在不同的存储位置对采集数据进行数据冗余处理，得到冗余数据。数据冗余是指在计算机系统中存储相同或类似数据的实践。在数据冗余中，相同的数据可以存储在多个地方，以确保数据的可靠性和完整性。数据冗余可以通过多个副本来存储数据，以确保即使在某些数据丢失或损坏的情况下，仍然可以恢复数据。数据冗余还可以提高系统的可用性，并提高系统性能。在数据传输过程中，根据所述冗余数据对所述采集数据进行破坏检测处理，确定采样数据。
进一步作为可选的实施方式，所述在数据传输过程中，根据所述冗余数据对所述采集数据进行破坏检测处理，确定采样数据，包括：
根据所述冗余数据对所述采集数据进行对比处理；
当所述采集数据与所述冗余数据一致时，将所述采集数据作为采样数据进行数据传输；
当所述采集数据与所述冗余数据不一致时，将所述冗余数据作为采样数据进行数据传输。
在本申请实施例中，由于数据在传输过程中容易受到干扰，因此本实施例通过冗余数据对采集数据进行对比处理；当所述采集数据与所述冗余数据一致时，将所述采集数据作为采样数据进行数据传输；当所述采集数据与所述冗余数据不一致时，将所述冗余数据作为采样数据进行数据传输。
进一步作为可选的实施方式，所述通过数字滤波技术对所述采样数据进行平滑处理，得到滤波数据，包括：
获取交流电源系统故障时的故障电流信号；
对所述采样数据进行对二次转换和高频过滤处理，得到低频采样数据；
对所述故障电流信号进行离散处理，得到离散采样值;
根据全波傅氏算法对所述低频采样数据和所述离散采样值进行滤波处理，得到滤波数据。
在本申请实施例中，通过采用全波傅氏算法对微机保护装置的采样数据进行处理，当电力系统发生接地短路故障时，故障电流中包括基波分量、谐波分量和不确定衰减幅值混合衰减时间常数的DDC分量。首先通过对采样数据进行二次转换和隔离完成，同时对采样数据进行过滤，保留低频信号，去除高频信号。再分析在电力系统故障时全波傅氏算法无法滤除故障电流中不确定衰减幅值和衰减时间常数的DDC分量；经过对故障电流信号离散信号表达式的推导，得出DDC分量的离散采样值；最后用故障信号采样值减去DDC分量的离散采样值得到的采样值进行全波傅氏算法计算，得到滤波数据的基波幅值和相角。
进一步作为可选的实施方式，所述根据全波傅氏算法对所述低频采样数据和所述离散采样值进行滤波处理，得到滤波数据，包括：
对所述低频采样数据和所述离散采样值进行相减处理，得到相减采样值；
根据全波傅氏算法对所述相减采样值进行滤波处理，得到滤波数据。
在本申请实施例中，通过将低频采样数据减去离散采样值，得到过滤故障电流中不确定衰减幅值和衰减时间常数的DDC分量后的相减采样值，再根据全波傅氏算法对所述相减采样值进行滤波处理，得到滤波数据。全周波傅氏算法是用一个连续周期的采样值求出的信号幅值的方法。在微机保护中，输入的信号是经过数据采样系统转换为离散的数字信号的序列。从滤波效果来看，全波傅氏算法不仅能完全滤除各次谐波分量和稳定的直流分量，且能较好地滤除线路分布电容引起的高频分量，对随机干扰信号的反应也较小，而对畸变波形中的基频分量可平稳和精确地响应。
进一步作为可选的实施方式，所述通过云端服务器对所述滤波数据进行远程实时监控分析处理，包括：
在预设时间内对所述滤波数据进行平均值计算，并将计算得到的平均值作为备份数据存储到云端服务器；
根据控制冗余技术对所述云端服务器进行监控处理；
通过所述云端服务器对所述滤波数据进行数据对比处理；
当所述滤波数据大于预设整定值时，发出跳闸信号。
在本申请实施例中，通过在预设时间内对所述滤波数据进行平均值计算，并将计算得到的平均值作为备份数据存储到云端服务器，该预设时间可设为5s，具体可根据实际情况进行自主设计。然后根据控制冗余技术对所述云端服务器进行监控处理；通过所述云端服务器对所述滤波数据进行数据对比处理；当所述滤波数据大于预设整定值时，发出跳闸信号，实现故障切除。
进一步作为可选的实施方式，所述根据控制冗余技术对所述云端服务器进行监控处理，包括：
对所述云端服务器设置主程序对第一中断服务程序进行监视处理;
通过第二中断服务程序对主程序进行监视处理；
通过所述第一中断服务程序对所述第二中断服务程序进行监控处理。
在本申请实施例中，主程序主要用于对滤波数据进行监控计算处理，并对第一中断服务程序进行监视，再通过第二中断服务程序对主程序进行监视，通述第一中断服务程序对第二中断服务程序进行监控处理，可通过在主程序、第一中断服务程序和第二终端服务程序中分别设置计时器，将主程序的计时设为第一阶段，第一中断服务程序的计时设为第二阶段，第二终端服务程序的计时设为第三阶段。在第一阶段超时后，将启动纠正措施，并开始级联的下一个阶段。随着每个后续阶段的超时，它将触发纠正措施并开始下一阶段。在最后阶段超时后，将启动纠正措施。
以上为本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统的微机保护方法，以下为本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统的微机保护装置。
请参阅图2，本申请实施例中提供的一种变电站交流电源系统的微机保护装置，包括：
微机采样模块201，用于对变电站交流电源系统进行电气量采集处理，得到采样数据；
数据滤波模块202，用于通过数字滤波技术对采样数据进行平滑处理，得到滤波数据；
云端服务器203，用于对滤波数据进行远程实时监控分析处理，从而对变电站交流电源系统进行微机保护。
进一步地，本申请实施例中还提供了一种变电站交流电源系统的微机保护设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述方法实施例所述的变电站交流电源系统的微机保护方法的步骤。
进一步地，本申请实施例中还提供了计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述方法实施例所述的方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM）、随机存取存储器（英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种变电站交流电源系统的微机保护方法，其特征在于，包括：
通过微机采样模块对变电站交流电源系统进行电气量采集处理，得到采样数据；
通过数字滤波技术对所述采样数据进行平滑处理，得到滤波数据；
通过云端服务器对所述滤波数据进行远程实时监控分析处理，从而对变电站交流电源系统进行微机保护。
2.根据权利要求1所述的变电站交流电源系统的微机保护方法，其特征在于，所述通过微机采样模块对变电站交流电源系统进行电气量采集处理，得到采样数据，包括：
通过所述微机采样模块进行电气量采集处理，得到采集数据；
通过在不同的存储位置对所述采集数据进行数据冗余处理，得到冗余数据；
在数据传输过程中，根据所述冗余数据对所述采集数据进行破坏检测处理，确定采样数据。
3.根据权利要求2所述的变电站交流电源系统的微机保护方法，其特征在于，所述根据所述冗余数据对所述采集数据进行破坏检测处理，确定采样数据，包括：
根据所述冗余数据对所述采集数据进行对比处理；
当所述采集数据与所述冗余数据一致时，将所述采集数据作为采样数据进行数据传输；
当所述采集数据与所述冗余数据不一致时，将所述冗余数据作为采样数据进行数据传输。
4.根据权利要求2所述的变电站交流电源系统的微机保护方法，其特征在于，所述通过数字滤波技术对所述采样数据进行平滑处理，得到滤波数据，包括：
获取交流电源系统故障时的故障电流信号；
对所述采样数据进行对二次转换和高频过滤处理，得到低频采样数据；
对所述故障电流信号进行离散处理，得到离散采样值;
根据全波傅氏算法对所述低频采样数据和所述离散采样值进行滤波处理，得到滤波数据。
5.根据权利要求4所述的变电站交流电源系统的微机保护方法，其特征在于，所述根据全波傅氏算法对所述低频采样数据和所述离散采样值进行滤波处理，得到滤波数据，包括：
对所述低频采样数据和所述离散采样值进行相减处理，得到相减采样值；
根据全波傅氏算法对所述相减采样值进行滤波处理，得到滤波数据。
6.根据权利要求1所述的变电站交流电源系统的微机保护方法，其特征在于，所述通过云端服务器对所述滤波数据进行远程实时监控分析处理，包括：
在预设时间内对所述滤波数据进行平均值计算，并将计算得到的平均值作为备份数据存储到云端服务器；
根据控制冗余技术对所述云端服务器进行监控处理；
通过所述云端服务器对所述滤波数据进行数据对比处理；
当所述滤波数据大于预设整定值时，发出跳闸信号。
7.根据权利要求6所述的变电站交流电源系统的微机保护方法，其特征在于，所述根据控制冗余技术对所述云端服务器进行监控处理，包括：
对所述云端服务器设置主程序对第一中断服务程序进行监视处理;
通过第二中断服务程序对主程序进行监视处理；
通过所述第一中断服务程序对所述第二中断服务程序进行监控处理。
8.一种变电站交流电源系统的微机保护装置，其特征在于，包括：
微机采样模块，用于对变电站交流电源系统进行电气量采集处理，得到采样数据；
数据滤波模块，用于通过数字滤波技术对所述采样数据进行平滑处理，得到滤波数据；
云端服务器，用于对所述滤波数据进行远程实时监控分析处理，从而对变电站交流电源系统进行微机保护。
9.一种变电站交流电源系统的微机保护设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-7任一项所述的变电站交流电源系统的微机保护方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-7任一项所述的变电站交流电源系统的微机保护方法。
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