电网故障电流微机采集系统实用化设计
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电网继电保护及故障信息处理主站系统的设计和实现摘要:随着现代科技的发展,各项技术得以在各行各业应用,可以帮助部分行业实现自动化管理。
继电保护及故障信息处理就是一个应用在电网上的自动化系统,借助信息技术对系统进行设计实现继电保护和故障信息处理自动化等功能。
电网继电保护及故障信息处理系统主要分为主站系统、子站系统、网络通信模块等三部分组成。
本文将简述电网继电保护及故障信息处理系统的概念及功能,并且研究分析主站系统的功能设计。
关键词:继电保护;故障信息处理主站;系统设计;实现继电保护及故障信息处理系统为我国电力系统作出重要贡献,使我国电力管理系统在继电保护和故障信息处理方面基本实现自动化管理。
该系统通过子系统搜索故障保护信息和故障录波器的信息,并通过网络通信模块传输到主站人机接口中,供维修管理人员查阅、分析处理,减少人力成本的使用,方便企业管理。
随着系统被不断更新优化,获得我国电力调度有关部门的高度重视。
一、系统概述电网继电保护机故障信息处理系统主要分为三个部分,分别是主站系统、子站系统和连接两个系统的网络通信模块,每个部分都具有一定功能。
子站系统更多的是收集微机保护装置、故障录波器以及其余电子设备的信息,然后将这些采集到的信息进行初步处理,最后通过网络通信链路为主站提供规范化的故障信息。
主站和电网EMS技术组成一个具有各种各样功能的人机接口,可以进行日常的查询管理,在接到子站的故障信息后可以实现报警,引起维修管理人员的注意。
维修管理人员就可以通过接收到的故障信息进行分析,可以通过主站人机接口调取专家库判断故障来源,获取故障处理方法。
当故障维修管理人员对故障信息分析完毕后会被信息整理模块归纳进入档案库,然后维修人员可以直接通过主站对系统进行维修处理。
主站在系统中十分重要,是整个系统的重要组成部分。
网络通信模块主要是负责连接子站系统和主站系统,实现信息远距离传输。
在实际工作中,实现网络信息传输的方式是以电力数据专线网为主、公众电话交换网为辅的广域网通信方式。
电力系统继电保护故障信息采集及处理系统设计方案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN河南理工大学万方科技学院毕业设计(论文)任务书专业班级学生姓名一、题目二、主要任务与要求三、起止日期年月日至年月日指导教师签字(盖章)系主任签字(盖章)年月日毕业设计(论文)评阅人评语专业班级学生姓名题目评阅人签字(盖章)职称工作单位年月日毕业设计(论文)评定书专业班级学生姓名题目指导教师签字(盖章)职称年月日毕业设计(论文)答辩许可证经审查,专业班同学所提交的毕业设计(论文),符合学校本科生毕业设计(论文)的相关规定,达到毕业设计(论文)任务书的要求,根据学校教案管理的有关规定,同意参加毕业设计(论文)答辩。
指导教师签字(盖章)年月日根据审查,准予参加答辩。
答辩委员会主席(组长)签字(盖章)年月日毕业设计(论文)答辩委员会(小组)决议院(系)专业班同学的毕业设计(论文)于年月日进行了答辩。
题目答辩委员会成员主席(组长)委员(成员)委员(成员)委员(成员)委员(成员)委员(成员)委员(成员)答辩前向毕业设计答辩委员会(小组)提交了如下资料:1、设计(论文)说明共页2、图纸共张3、评阅人意见共页4、指导教师意见共页根据学生所提供的毕业设计(论文)材料、评阅人和指导教师意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况,毕业设计(论文)答辩委员会(小组)做出如下决议。
一、毕业设计(论文)的总评语二、毕业设计(论文)的总评成绩毕业设计答辩委员会主席(组长)签名委员(组员)签名年月摘要电网继电保护及故障信息处理系统由主站系统、通信网络和子站系统3 部分组成。
该系统的应用价值和作用主要体现在主站系统的功能设计上。
在综合分析国内各种继电保护及故障信息处理系统的基础上, 着重论述了主站系统的硬件、软件平台构架及功能模块的设计。
硬件平台构架的设计充分考虑了系统的独立性、安全性和可靠性。
软件平台的设计对两种可行的方案进行了比较, 分析其合理性。
用电信息采集系统实用化及四分线损管理探讨摘要:线损会对区域电网技术的经济性造成很大的影响,为了提高区域电网技术的经济性,电力企业在管理当中应该做好线损管理工作,在电网的运行过程中尽量降低线损率。
线损的四分管理在线损管理的过程中实行线损分电压、分区、分线、分台区管理。
本文将对用电信息采集系统实用化和四分线损管理进行分析和探讨。
关键词:用电信息采集信息;实用化;四分管理;线损;工作构架;对应关系在线损管理工作当中,起着关键作用的工作是线损的统计和分析,做不好线损的统计和分析工作就不能在线损管理当中及时的发现异常,导致电力企业的线损管理工作出现失误。
随着科学技术的发展和进步,我国大部分的电力企业的用电信息采集系统都已经改变了传统的人工统计的方式,发展到了系统自动统计的方式。
电力企业在线损四分管理要从八个方面做好管理工作,这八个方面分别是组织机构建设、制度建设、基础资料整理、统计与分析、抄表管理、考核管理、线损四分管理建设、理论线损在线计算系统建设等。
通过用电信息采集系统,电力企业可以在线损管理的过程中对各等级电网的结构和设备性能进行科学的分析,了解到用电的构成,并根据用电情况制定线损的管理方式,同时在管理的过程中还能够及时的查找线损中的异常因素,从而减少管理过程中电量的损失,提高电力企业的经济效益。
一、用电信息采集实用化的应用1.全采集全采集是指在采集用电信息的时候要采集所有的用电信息。
在我国电力使用当中,电力用户的类型并不是统一的,而是存在着多种的电力使用类型。
这些电力用户对生产、经营、管理业务存在着不同的需求,需要的用电信息也存在着差异。
电力企业通过电力信息采集系统收集用户的用电信息的时候应该做到对所需的电力用户和公用配变考核计量点用电信息的全面采集。
具体而言,全采集就是对于以下6种数据类型应该根据用户类型和业务需求的不同实现用电信息的全面采集。
第一钟数据类型包括电能数据、各费率电能示值、总电能示值、各费率电能量、总电能量、最大需量等。
用电信息采集系统采集故障诊断与处理手册前言电力用户用电信息采集系统由主站、通信信道和采集终端等部分组成,是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统,实现用电信息的自动采集、计量异常监测、电能质量监测、用电分析和管理、相关信息发布、分布式能源监控、智能用电设备的信息交互等功能。
国网福建省电力有限公司在国家电网公司的统一部署下,全面推进用电信息采集系统建设。
随着采集系统建设与应用的不断推进,一方面采集系统作为一套准实时的数据采集系统,对数据质量与采集时限有很高的要求;另一方面,采集系统作为一套“全覆盖、全采集、全费控”的系统,各类采集装置、通信方式众多,现场环境复杂,造成出现的故障复杂多样。
因此,如何快速准确地进行故障诊断并处理是采集系统运行维护工作的关键。
本手册针对采集系统常见故障的诊断处理过程进行阐述,并穿插描述典型故障的诊断和处理方法,旨在帮助采集系统运维人员提升采集系统故障诊断处理能力,切实提高采集系统运维质量。
本手册分成两部分。
第一部分介绍采集系统采集故障的监控分析;第二部分介绍终端采集故障诊断与处理。
第一部分采集故障的分析与监控一、用电信息采集系统的组成用电信息采集系统由主站、通信信道、采集终端和电能表共同组成,其物理架构图如图1所示。
图1 采集主站系统物理架构图采集系统对不同电力用户采取不同的采集方式。
其中,对低压用户主要采取“主站-集中器-载波电能表”的采集方式;对专变用户主要采取“主站-专变终端-485电能表”的采集方式;对公变考核计量点,主要采取“主站-集中器(公变终端)”的采集方式。
主站和各类采集终端之间主要采用无线公网通信(GPRS/CDMA),光纤通信逐步推广使用,而230MHz无线专网通信则逐步退出。
其中,无线公网(GPRS/CDMA)通信信道统一通过省电力公司与省移动/电信公司之间架设的专用光纤通道,实现公网终端的统一接入;光纤通信信道由各地市/县公司铺设的光纤信道实现;230MHz无线专网通信信道是由架设在各地市公司的频率为230MHz的无线电台实现通信。
用电信息采集设备故障处理管控平台设计摘要:用电信息采集系统是智能电网的重要组成部分,也是智能用电服务环节的技术基础,其目标是实现电力用户用电信息的“全覆盖、全采集、全费控”。
随着采集系统建设规模和覆盖率的逐年提高,应用层面和应用效果逐步扩大,系统故障随之增多。
因此需加强采集系统的故障分析和处理,使故障能够及时得到解决,提高用电信息采集系统的运行效率和应用水平。
基于此,本文分析探讨了用电信息采集设备故障处理管控平台的设计,以供参阅。
关键词:用电信息采集;设备故障处理;管控平台;设计引言用电信息采集建设已基本完成“全覆盖、全采集”的目标,采集工作重心正逐步从系统建设转为系统运行维护。
现场运行的用电信息采集设备数量庞大、种类繁多,且分布范围广、运行环境复杂,设备在运行的过程中会出现不同的故障。
当设备故障时,现场运维人员需要到达设备现场进行故障处理,并反馈设备出现的故障类型及故障处理方法。
通过对用电信息采集设备故障处理管控平台的设计,实现设备故障工单派发、故障设备定位、现场故障处理反馈,形成现场故障处理方案知识库,确保采集系统安全、稳定、可靠、高效运行,提高采集系统应用水平。
1现场设备故障处理需求分析用电信息采集系统已进入建设、运维并存期,各单位运行的现场设备数量均十分庞大,也拥有自己的设备运维队伍,但运维队伍只具备故障处理经验,在如何快速有效监测到设备故障、到达设备现场,总结设备故障原因、故障处理经验方面存在不足。
特别在基层供电所,在采集终端和智能电表设备新装和运维方面经验缺乏尤其突出。
运维手段单一,用电信息采集运维涉及到主站(软、硬件)、企业内网、移动公网服务商、无线专网、集中器厂商、采集器厂商、智能电能表厂商、终端安装调式工程队伍的安装质量及业务信息完整度不足,当前各单位采集现场运维手段单一,主要依靠设备提供商及工程安装质量提供运维保障。
现场设备故障处理资源浪费。
设备故障涉及环节多,易出现非现场问题到现场排查后仍无法解决情况,造成运维人员多次前往现场,影响设备故障处理效率,缺乏流程化的运维工作管理模式;采集故障排查环节多,存在运维过程推诿现象。
电力用户用电信息采集设备故障实时诊断系统设计发表时间:2020-06-01T10:25:30.697Z 来源:《基层建设》2020年第4期作者:解赛男[导读] 摘要:随着智能信息采集设备的推广,越来越多的信息采集过程依赖电能的应用而实现,采集过程中,只要保证设备的电量充足、电路稳固,便能使得设备采集的信息具有完整性和实时性。
国网浮山县供电公司山西浮山 042600摘要:随着智能信息采集设备的推广,越来越多的信息采集过程依赖电能的应用而实现,采集过程中,只要保证设备的电量充足、电路稳固,便能使得设备采集的信息具有完整性和实时性。
因此,整个信息采集的过程对电量稳定性的要求极高。
为了进一步保障设备的工作效率,各企业先后开始建立设备的电量管理系统,不断完善信息采集设备部分线损的综合管理功能,但多数还存在功能单一、分析能力薄弱的问题,且各企业对线损管理精度的要求差异较大,导致线损管理规范不统一,严重限制了我国信息采集设备线损管理的进步与发展。
本文针对电力用户用电信息采集设备故障实时诊断进行分析,仅供参考。
关键词:电力用户;用电信息采集;故障;诊断1 引言用户用电信息采集系统顺应了国网公司发展方式的转变,加快了城市与农村电网改造的步伐,它是智能电网的组成部分,是推进“两个转变”、实施“三集五大”的必然选择。
用电信息采集系统采集对象包括专变用户、低压一般工商业户和居民用户等全部受电用户及公变考核计量点,它提供的数据及时、准确、完整,推动提高现代化供电管理水平。
用电信息采集系统虽然能提供及时、准确、完整的电压、电流、用电负荷等大量用电信息,但在实际应用中仍存在诸多问题。
在营销工作中,数据利用不够充分,不同专业之间未得到整体的统一协调,标准化程度不高。
2 用电信息采集设备故障分析2.1 智能电表通信故障第一,智能电表失压。
该现象是最常见的故障现象。
由于电表引下线都是用铝线引下的,运行时间久,导线接触口就容易氧化,造成接触不良。
电网配电自动化系统的设计与实现电网配电自动化系统是指利用现代信息技术手段,将配电网设备和终端进行监控和控制的系统。
它可以实现远程监控、自动调节和故障快速定位等功能,提高了配电系统的可靠性和安全性。
本文将从系统设计和实现两个方面介绍电网配电自动化系统。
一、系统设计1.系统结构设计:电网配电自动化系统的结构主要包括数据采集、数据传输、数据处理和显示控制四个部分。
数据采集部分负责采集配电网各个节点的数据,数据传输部分负责将采集到的数据传输到数据处理中心,数据处理部分对数据进行处理和分析,显示控制部分负责将处理后的数据显示给操作人员,并实现对配电网的远程监控和控制。
2.数据采集设计:数据采集是电网配电自动化系统的核心部分。
它通过安装在配电设备和终端上的传感器和检测器来采集电流、电压、开关状态等数据。
采集到的数据通过模拟信号转换成数字信号,然后通过数据传输部分传输到数据处理中心。
3.数据传输设计:数据传输主要采用无线通信和有线通信两种方式。
无线通信方式可以使用无线传感网络或移动通信网络,有线通信方式可以使用光纤网络或以太网。
数据传输需要考虑传输速度、可靠性和安全性等因素。
4.数据处理设计:数据处理主要包括数据存储、数据分析和决策控制三个部分。
数据存储使用数据库来存储采集到的数据,数据分析使用数据挖掘和统计分析等方法对数据进行处理和分析,决策控制使用专家系统和遗传算法等方法对监控和控制策略进行优化。
5.显示控制设计:显示控制主要包括人机界面设计和操作控制设计两个方面。
人机界面设计通过图形用户界面和实时数据显示等方式,将处理后的数据显示给操作人员。
操作控制设计通过控制命令下发和执行反馈等方式,实现对配电设备和终端的远程监控和控制。
二、系统实现1.硬件选择:系统实现需要选择合适的硬件设备。
对于数据采集部分,需要选择具有高精度和稳定性的传感器和检测器。
对于数据传输部分,需要选择支持高速传输和远程通信的无线通信和有线通信设备。
电网监控系统的设计与实现随着能源的需求增加,电力系统的重要性越来越凸显出来。
然而电力系统在运行过程中也面临诸多风险,包括电压、电流过载、并网故障、短路、故障等等。
为了保证电网的可靠运行,电网监控系统成为了必不可少的一环。
本文将论述电网监控系统的设计和实现。
一、电网监控系统的功能电网监控系统是一个基于计算机技术的控制系统,主要功能是实时监测电网的状态,获取电网各元器件的运行参数和状态信息,以及自动完成电网故障的检测、诊断、定位和隔离等操作。
具体来说,电网监控系统应当实现以下功能:1.实时监测电网各元器件的状态和运行参数,包括电压、电流、功率、频率等。
2.对电网数据进行采集、传输和处理,并进行分析和建模;3.能够自动检测电网故障,以及进行故障诊断、定位和隔离;4.能够实现电网的自动控制,以及人机交互式操作;5.能够实现电网的数据管理和信息共享;二、电网监控系统的设计方法1.系统模块划分电网监控系统主要由传感器子系统、数据采集子系统、通信互联子系统、数据处理子系统、故障检测诊断子系统、控制管理子系统、安全保护子系统等几个主要模块构成。
2.数据采集和与传输数据采集和传输是电网监控系统的关键环节之一,采集部分是通过传感器将电网的数据采集起来,传输部分是通过计算机网络实现数据的传输。
在数据采集方面,应当注意选择合适的传感器和以网络通信为基础的传输方式。
3.数据处理和分析数据处理和分析是电网监控系统的核心环节之一。
该环节主要包括数据处理和分析系统的架构、数据处理和分析的算法、并发性控制、容错控制、调试和测试。
在设计上,应当充分考虑到系统的实时性、准确性和稳定性。
4.故障检测和诊断故障检测和诊断是电网监控系统的核心功能之一。
该模块主要包括故障检测和诊断子系统的架构、故障检测和诊断算法的研究和应用、故障注入和故障仿真等。
5.控制管理和信息共享控制管理和信息共享模块是电网监控系统的集成部分,需要实现自动控制和人机交互式操作。
文章编号:1001-1609(2002)03-0037-03电网故障电流微机采集系统实用化设计黄绍平,秦祖泽,梁 锦(湖南工程学院, 湖南湘潭411101)PRACTICAL DESIGN OF F AULT CURR ENT ACQUISITION SYSTEM BASED ONMIC RO -COMPUTER FOR ELECTRIC POWER NETWOR KHUANG Shao -ping,QI N Zu -ze,LIANG Jin(Hu nan Insti tute of Engineering,Xiangtan 411101,China)摘要: 研制智能化电器的一个关键问题是如何对电网故障电流进行采集和处理。
这里介绍一种实用化的设计方案。
关键词: 故障电流;采样;算法中图分类号: TM77 文献标识码: BAbstract:It is a key problem how to acquire and process the fault current signal in electric power network in the process of develop -men t of smart switchgears.A practical design for this case is intro -duced in this paper.Key words:fault current;sampling ;algori thm1 前言近年来,开关设备智能化的研究与开发日趋活跃。
而智能单元要用微机采集和处理电网的电气量,以实现控制、保护和测量功能。
而各电气量中,故障电流的采集和处理难度较大。
对于交流电气量的采样,可采用直流采样方式或交流采样方式。
直流采样是将现场不断变化的模拟量(交流电流、电压等)先转化成直流电压信号,再送A/D 转换器(ADC)进行转换。
直流采样的简单方法是采用相应的电量变送器,将交流模拟信号变成与ADC 输入电平相匹配的直流信号。
这种采样方式的优点是硬件电路和采样程序都简单,但一方面要增加装置的投资和占用的空间;另一方面是无法反映被测电气量的波形,不适宜要利用波形特征的微机保护和故障录波等装置的应用。
交流采样是直接对交流电流和交流电压的波形收稿日期:2002-01-30; 修回日期:2002-03-21基金项目:湖南省自然科学基金项目资助(01JJY2158)进行采样,经过对电网一次电流和一次电压进行预处理,输入至ADC 的是与一次电流和一次电压同频率、大小成比例的交流电压信号。
交流采样实时性好,能避免直流采样中整流、滤波环节中时间常数大的影响,反映被测模拟量的波形。
所以,它在电力系统微机保护和微机监控装置中获得了广泛的应用。
笔者设计了一种高压开关柜智能单元(微机监测和微机保护单元),采用交流采样方式。
下面介绍设计方案中是如何对电网故障电流进行采集和处理的。
2 故障电流采集系统的单元电路设计2.1 电网故障电流的特点电网的一次电流经过现场电流互感器(C T)变换到5A 以下后,仍不能直接送至ADC,必须将输出的电流信号经过一个小C T,变换成ADC 所能接受的电压信号,如图1所示。
电网故障电流具有两个突出特点: 含有高次谐波成分和非周期分量(衰减的直流分量); 具有很大的动态变化范围,短路电流可能达到正常工作电流的10~20倍,甚至还要附加数量接近的非周期分量,而电网运行和轻微故障(如接地)时,所测得的数据又很接近正常电流。
2.2 电流变换与电压形成电路图1中,小C T 和电压形成电路的作用是将现场C T 的二次电流变换成能适应ADC 输入范围要求的电压信号,并将强电与弱电隔离开来。
由于电网发生故障时,现场C T 的二次电流具有很大的动态范37 2002年6月 高 压 电 器 第38卷 第3期围,因此,必须保证经过小C T 的变换后,小电流信号具有足够的分辨能力,大电流信号又不至于产生畸变或溢出。
电流变换与电压形成电路如图2所示。
图中的GYA-7是一种微型精密C T,它小巧轻便,能直接焊接在印刷电路板上;线性度优于0.1%,全树脂密封,隔离度高;输入电流0~60A,输出电流0~60m A,付边电阻约为100 。
与常见的方式不同,这里不是在小C T 的二次侧直接并联一个电阻来实现电流量到电压量的变换,而是在GYA-7型CT 的二次侧加一级运算放大器(普通的OP07型)来将电流量变换成电压量,可以通过调节运算放大器的反馈电阻R ,在输出端得到所要求的电压输出。
这使C T 不易饱和,且过载能力强。
图2中,若额定输入电流为5A(即现场CT 的额定输出电流),当R 取1k 时,输出电压为5V 。
与反馈电阻R 并联的电容C 和可调电阻r 支路用于CT 的相移补偿,通过选择C 和r 的值,可以使GYA-7型C T 的相移小于5 。
此例中,GYA-7型CT 未补偿前的相移为15 ,通过计算,当选取C =0.033 F,r =132k 时,可将GYA-7型CT 的相移补偿到小于5 。
对于不需要补偿相移的场合,电容C 和可调电阻r支路可以不接。
2.3 低通滤波[1]电网故障电流中含有高次谐波分量,如果要对所有的高次谐波均不失真地采样,那么采样频率f s 就要取得很高,这就对硬件速度提出很高要求。
实际上,大多数微机保护都是基于工频分量的,故可以在ADC 之前用一个模拟低通滤波器(ALF),将f s /2以上的频率分量滤掉。
通过低通滤波环节,使采样频率得以降低,这样既降低了对硬件速度的要求,又能保证采样不失真。
ALF 可以是无源的或有源的。
对基于工频分量的微机保护通常采用二阶RC 无源滤波器,它具有结构简单、均为无源元件、可靠性较高、能经受较大浪涌冲击等优点。
这种滤波器的传递函数为:H (S )=1/[1+3RCS +(RCS )2]只要适当调整RC 时间常数,就可以滤除f s /2以上的频率分量。
一种情形是取R =3k ,C =0.47 F,它可滤除三次谐波以上的高频分量(即截止频率f 0=150Hz)。
2.4 采样和A/D 转换经过预处理(电流变换、电压形成以及滤波)后的信号必须经过采样后才能被微机系统利用。
采样必须满足采样定理,即f s 必须大于原始信号中最高次频率f ma x 的2倍。
实际应用中,往往取f s 大于f max 的4,5倍,以改善测量精度。
故障电流中含有高次谐波分量,低通滤波器一般设计成将原始输入信号中3次以上的谐波分量滤掉,所以,采样频率在很大程度上取决于保护原理和算法的要求,同时还要考虑硬件速度。
目前,绝大多数微机保护的采样间隔t s 都在0.8~1.8ms 之间,一般是每周波(对于基波)采样12,16,20点或24点,即采样频率分别为600,800,1000Hz 或1200Hz 。
微机监测与保护装置需要同时采样多路电流、电压等电气量,所以需要有采样保持器和多路转换器,以使多路信号共用一个ADC 。
使用Maxim 公司的数据采集系统(DAS )MAX197,把采样保持、多路开关和ADC 三项功能集成在一个芯片上。
MAX197是多通道、多量程的12位DAS,它只需一个5V 的单一电源供电,片内包括8路模拟输入通道和一个5MHz 采样保持器与12位的A/D 转换器。
可编程选择以下各种输入电压范围:-10~10V,-5~5V,0~10V,0~5V 。
转换时间为6 s 。
3 算法选择与数字滤波3.1 算法选择交流采样算法有多种,从简单的基于正弦函数导数及半波积分到复杂的小波变换,它们各有特点。
在选择算法时,不能一味追求高精度或高速度,而应结合装置本身及其测控和保护的具体对象,选择合适的算法。
对于中低压配电网中的微机保护装置,采用半周积分算法是比较合适的。
3.2 半周积分算法[2]该算法的依据是一个正弦量在任意半周期内的绝38 June 2002 High Voltage Apparatus Vol.38 No.3对值的积分为一个常数S ,且积分值S 和积分的起始点初相角 无关。
如图3所示的正弦波中画有斜线的两块面积是相等的。
据此,半周期的面积可写成:S = T/202I |sin( t + )|d t = T/202I sin t d t I =S22在半周期面积S 求出后,可利用上式来算出交流电流的有效值。
而半周期面积S 可以通过图4所示的矩形法求和算出:S = N /2-1k =0|i k | T s式中:i k 为第k 次采样值,N 为一周期的采样点数。
只要采样的点数N 足够多,用矩形法近似积分的误差可以做到很小,对于微机保护是可行的。
这种算法的数据窗长度为半个周期,即10ms 。
但它的运算量很小,把常数S 归入定值后,只涉及加减法运算。
另外,半周积分算法本身有一定的高频分量滤除能力,因为叠加在基波上的高频分量在半周积分中其对称的正负半周期相互抵消,剩余的未被抵消部分占的比重就很少了。
加上前置低通滤波作用,故障电流中的谐波分量基本上得到滤除。
但这种算法不能抑制直流分量。
3.3 数字滤波由于故障电流中含有非周期分量(即衰减的直流分量),而模拟低通滤波器只能滤掉高次谐波分量,半周积分算法也不能抑制直流分量,因此,还必须采用数字滤波器滤除采样数据中的直流分量。
数字滤波器直接对ADC 转换后得到的离散采样值序列进行滤波处理,其运算过程可用常系数线性差分方程来表述:y (n)= m i =0a i x (n -i)+ mj =0b j (n -j )式中:x (n)和y (n)分别为滤波器的输入值和输出值序列;a i 和b j 为滤波器系数。
通过选择滤波器系数,可滤除输入信号序列中的某些无用频率成分,使滤波器输出序列能更明确地反映有效信号的变化特征。
在该例设计中,要求数字滤波器滤除直流分量,所以采用差分滤波器,其系统函数为:y (n )=x (n)-x (n -K )式中:x 和y 分别表示输入信号和输出信号,x (n)和x (n -K )表示相隔K 个采样间隔的两采样值。
差分滤波器可以完全滤除输入信号中的恒定直流分量,即使对于衰减的直流分量也有良好的抑制作用。
为减小算法的数据窗长度,提高计算速度,通常取K =1。
但是,差分滤波器对故障电流中高频分量有放大作用。
不过,由于有模拟低通滤波器的作用,并配合半周积分算法的高频抑制能力,对于要求不高的微机保护装置,采用差分滤波器是可行的。
如果要求有更好的滤波效果,可将差分滤波器单元与积分滤波器单元相级联,利用差分滤波器减少故障电流中非周期分量的影响,而借助积分滤波器来抑制高频分量。
4 结语上述方案已在以8031单片机为核心的软硬件上实现,并作为研制高压开关柜智能单元的数据采集模块。