CN203119456U - 一种基于小波分解的自适应馈线保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于小波分解的自适应馈线保护装置，与通用继电器模块以及电源模块连接，包括微处理器模块、采集模块、通信模块、开入开出模块以及人机交互模块，所述采集模块、通信模块、开入开出模块以及人机交互模块分别与微处理器模块连接，所述微处理器模块由单片机、现场可编程门阵列芯片以及数字信号处理器依次连接组成，所述单片机分别与人机交互模块以及通信模块通信连接，所述现场可编程门阵列芯片分别与开入开出模块以及通用继电器模块通信连接，所述采集模块分别与数字信号处理器以及现场可编程门阵列芯片通信连接。其有益效果为：克服了采用传统微机保护装置受检测信号的影响，提高了保护灵敏度和准确性。

Description

一种基于小波分解的自适应馈线保护装置

技术领域

本实用新型涉及属于电力系统继电保护领域，特别涉及一种基于小波分解的自适应馈线保护装置。

背景技术

微机保护近些年在馈线自动化中的发展迅速，我国在微机保护的研究、开发和实用化上已进入世界前列, 但现有的微机保护有相当部分仍是原有模拟式保护的翻版, 原理上没有创新, 传统保护中存在的问题依然存在。馈线自适应保护装置自适应保护算法实现过程中，需计算供配电线路电流、电压的基波幅值。目前，常用算法主要有：两点乘积法、半周积分法、半周傅里叶算法与全周傅里叶算法。两点乘积法、半周积分法与半周傅里叶算法所需数据窗短，计算量小，响应快，但误差较大，可用于输入信号中暂态分量不丰富或计算精度要求不高的场合，也可作为快速保护的辅助算法。全周傅里叶算法响应时间比上述算法略长，可滤除直流分量与整数次谐波分量，计算精度较高，是常用的经典算法，但仍然不能滤除衰减直流分量，且当电网频率发生波动时，计算结果存在较大误差。

小波分析是一种新型的时频分析工具，它在时域、频域均具有表征信号局部特征的能力，在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率，可确保捕捉到信号中的有用成分。小波分析能有效克服衰减直流分量、频率波动的影响，并能充分利用信号的暂态信息，比傅里叶算法更为精确可靠。同时自适应滤波算法较普通算法相比，不需要知道信号特征的先验知识，而实际的检测过程中也无法知道信号的先验特征，在此情况下，自适应滤波能够有较好的滤波性能。将自适应与小波分析结合，提出一种适合于微机保护装置的滤波方式。该方法综合这两种算法各自的优点，即提高了信号的分辨率、也提高了信号分析的自适应性，为自适应保护算法的有效实现提供了保障。

发明内容

本实用新型目的在于克服以上现有技术之不足，提供一种基于自适应滤波的微机继电保护装置，具体有以下技术方案实现：

所述基于小波分解的自适应馈线保护装置，与通用继电器模块以及电源模块连接，包括微处理器模块、采集模块、通信模块、开入开出模块以及人机交互模块，所述采集模块、通信模块、开入开出模块以及人机交互模块分别与微处理器模块连接，所述微处理器模块由单片机、现场可编程门阵列芯片以及数字信号处理器依次连接组成，所述单片机分别与人机交互模块以及通信模块通信连接，所述现场可编程门阵列芯片分别与开入开出模块以及通用继电器模块通信连接，所述采集模块分别与数字信号处理器以及现场可编程门阵列芯片通信连接。

所述自适应馈线保护装置的进一步设计在于，所述开入开出模块以及通用继电器模块分别通过光电隔离器与现场可编程门阵列芯片通信连接。

所述自适应馈线保护装置的进一步设计在于，所述采集模块由电压互感器、电流互感器、信号调理电路以及数模转换芯片依次连接组成，所述数模转换芯片分别与数字信号处理器以及现场可编程门阵列芯片通信连接。

所述自适应馈线保护装置的进一步设计在于，所述通信模块包括RS232、RS485以及GPRS通讯接口，所述RS232、RS485以及GPRS通讯接口分别与单片机连接。

所述自适应馈线保护装置的进一步设计在于，所述人机交互模块由液晶显示屏与键盘连接组成。

本实用新型的优点如下：

本装置采用自适应滤波，克服了采用传统微机保护装置受检测信号的影响，导致线路故障误诊断，能够根据线路的电压电流信号、实时进行检测，提高了保护灵敏度和准确性。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于自适应滤波的微机继电保护装置的模块结构示意图。

图2为本实用新型继电保护装置中数模转换芯片、数字信号处理器以及现场可编程门阵列芯片的连接电路图。

图3为本实用新型继电保护装置的小波分解自适应滤波流程图。

图4为本实用新型继电保护装置中数字信号处理器的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型方案进行详细说明。

对照图1-3，基于小波分解的自适应馈线保护装置，与通用继电器模块以及电源模块连接，包括微处理器模块、采集模块、通信模块、开入开出模块以及人机交互模块，采集模块、通信模块、开入开出模块以及人机交互模块分别与微处理器模块连接。微处理器模块由单片机（MCU）、现场可编程门阵列芯片（FPGA）以及数字信号处理器(DSP)依次连接组成。DSP软件主要对采集的数据进行自适应滤波处理，FPGA软件主要完成数据的采集、自适应整定值的计算和各种保护逻辑的处理。MCU软件主要完成人机交互模块的控制和上位机通讯功能的控制。本实施例中，单片机采用STC12LE5A60S2，数字信号处理器采用TMS320F28335。单片机分别与人机交互模块以及通信模块通信连接，现场可编程门阵列芯片分别与开入开出模块以及通用继电器模块通信连接，采集模块分别与数字信号处理器以及现场可编程门阵列芯片通信连接。

开入开出模块以及通用继电器模块分别通过光电隔离器与现场可编程门阵列芯片通信连接。开关量输入输出模块采用8路开关量输入，8路开关量输出，其中8路开关量输出包括4路断路器开断输出和4路信号输出。

采集模块由电压互感器、电流互感器、信号调理电路以及数模转换芯片依次连接组成，数模转换芯片分别与数字信号处理器以及现场可编程门阵列芯片通信连接。本实施例中数模转换芯片采用ADS8364芯片。

通信模块包括RS232、RS485以及GPRS通讯接口，RS232、RS485以及GPRS通讯接口分别与单片机连接。GPRS可以方便的实现远程通讯，实现四遥功能。本装置通过GPRS与上位机通讯，可以上传本装置的自适应三段电流保护定值，同时可以下载下一线路的自适应三段电流保护定值是自适应三段电流保护功能实现的一个重要基础。

人机交互模块由液晶显示屏与键盘连接组成。人机交互模块由主控芯片STC12LE5A60S2控制，用于显示在线监测与保护装置各种运行状态，对装置系统量进行修改。液晶采用的是有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，简称OLED），LED具有优异的抗震性、可弯曲性，低温特性好，制造工艺简单，成本更低等优点，全汉化显示，可显示一次系统图、测量数据、保护信息、故障波形。

DSP主流程如图4所示，在12路模拟量连续采样256点之后，首先对每路模拟量做自适应滤波计算，然后计算有效值、10次以下的谐波有效值、相角差、三相阻抗、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数等，完成后将数据送到FPGA，并释放总线，通知主FPGA读取数据。FPGA主要完成装置各种保护逻辑的设计，保护逻辑有，自适应三段电流保护、传统三段电流保护、零序过流保护、重合闸（1-4次可设）、速断保护、低电压保护、非电量保护、控制回路断线监测和装置故障、失电告警等。

Claims (5)

1.一种基于小波分解的自适应馈线保护装置，与通用继电器模块以及电源模块连接，其特征在于，包括微处理器模块、采集模块、通信模块、开入开出模块以及人机交互模块，所述采集模块、通信模块、开入开出模块以及人机交互模块分别与微处理器模块连接，所述微处理器模块由单片机、现场可编程门阵列芯片以及数字信号处理器依次连接组成，所述单片机分别与人机交互模块以及通信模块通信连接，所述现场可编程门阵列芯片分别与开入开出模块以及通用继电器模块通信连接，所述采集模块分别与数字信号处理器以及现场可编程门阵列芯片通信连接。

2.根据权利要求1所述的自适应馈线保护装置，所述开入开出模块以及通用继电器模块分别通过光电隔离器与现场可编程门阵列芯片通信连接。

3.根据权利要求1所述的自适应馈线保护装置，所述采集模块由电压互感器、电流互感器、信号调理电路以及数模转换芯片依次连接组成，所述数模转换芯片分别与数字信号处理器以及现场可编程门阵列芯片通信连接。

4.根据权利要求1所述的自适应馈线保护装置，所述通信模块包括RS232、RS485以及GPRS通讯接口，所述RS232、RS485以及GPRS通讯接口分别与所述单片机连接。

5.根据权利要求1所述的自适应馈线保护装置，所述人机交互模块由液晶显示屏与键盘连接组成。

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