結(jié)合pmu動態(tài)數(shù)據(jù)處理的采樣數(shù)據(jù)處理方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種結(jié)合PMU動態(tài)數(shù)據(jù)處理方法，該方法在系統(tǒng)頻率出現(xiàn)偏差情況下采用本方法能在不同功能應(yīng)用中有效抑制頻率偏差的影響。在電力系統(tǒng)頻率偏離了額定頻率后，依據(jù)PMU高精度頻率計算結(jié)果，對原始采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)處理來滿足各次諧波分量計算、差頻系統(tǒng)同期合閘等的應(yīng)用要求；同時克服了常規(guī)采樣在同一片ADC上完成多測點(diǎn)輸入模擬量的數(shù)字化，頻率跟蹤只能選取一個主通道執(zhí)行，進(jìn)而有可能放大其他測點(diǎn)計算誤差的缺點(diǎn)。本發(fā)明提高了電力系統(tǒng)頻率偏差后測控裝置的測量精度和控制可靠性。
【專利說明】結(jié)合PMU動態(tài)數(shù)據(jù)處理的采樣數(shù)據(jù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)及其自動化【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在常規(guī)變電站中電流、電壓互感器通過二次電纜接入二次設(shè)備，其采樣CPU完全控制A/D轉(zhuǎn)換時刻，并通過現(xiàn)有的硬測頻回路或軟件測頻獲得系統(tǒng)頻率，常用的方法是將測頻結(jié)果反饋到采樣控制中，采用前一次計算所得頻率倒數(shù)作為本次采樣的時間間隔，動態(tài)調(diào)整A/D采樣啟動時刻。這種變采樣率采樣，可跟蹤輸入模擬量頻率的變化，保證頻率偏移額定值(工頻4=50取)后基于整周波的計算算法仍然準(zhǔn)確，只要跟蹤足夠靈敏就可以抵消頻率變化對計算的影響。
[0003]在IEC61850的純數(shù)字化變電站中，過程層已經(jīng)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，間隔層二次設(shè)備直接用數(shù)字通信接口接收采樣值(SV)報文，AD采樣由MU就地完成，間隔層設(shè)備不能控制，無法實(shí)施變采樣率采樣。當(dāng)電力系統(tǒng)頻率偏離了工頻額定頻率，常規(guī)測控算法采用長周波均方根算法計算總有效值，該算法可在一定范圍內(nèi)消除由于頻率偏差帶來的誤差的影響，但是當(dāng)頻率偏移額定頻率越大時，計算出的有效值波動會越大。尤其是在計算基波和各次諧波分量幅值時就會出現(xiàn)由于數(shù)據(jù)窗口非整周波造成頻譜泄露，進(jìn)而引入誤差，呈現(xiàn)出基波和諧波幅值明顯波動；同理，在差頻系統(tǒng)中執(zhí)行同期合閘，如果采用單周波的均方根有效值算法會有較大誤差，而受頻率偏差影響較小的長周波算法，天然存在輸出計算結(jié)果過緩造成響應(yīng)速度慢的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出了結(jié)合PMU動態(tài)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的一種測控算法，在系統(tǒng)頻率出現(xiàn)偏差情況下采用本方法能在不同功能應(yīng)用中有效抑制頻
率偏差的影響。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種結(jié)合PMU動態(tài)數(shù)據(jù)處理的采樣數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0007](I)電力電流互感器/電壓互感器輸出電流、電壓，經(jīng)合并單元(MU)數(shù)字化處理后，向過程層網(wǎng)絡(luò)輸出符合IEC61850-9-2規(guī)范的采樣值報文，即SV報文，合并單元的固定采樣率4kHz，采樣間隔ATci=ZSOy S，對應(yīng)工作在額定頻率&=50取的電力系統(tǒng)，相當(dāng)于每周波采集N=SO點(diǎn)；廠站一體化裝置接入過程層網(wǎng)絡(luò)，從過程層網(wǎng)絡(luò)獲取并解析SV報文，并進(jìn)行基于DFT求解基波相量的動態(tài)數(shù)據(jù)處理，計算當(dāng)前與上一相鄰采樣時刻基波分量的相量，計算相鄰兩個采樣點(diǎn)之間的相位差，計算當(dāng)前頻率與額定頻率的頻率差，獲得電力系統(tǒng)當(dāng)前頻率并按精確時標(biāo)記錄保存該頻率，電力系統(tǒng)頻率計算范圍25.0OOHz?75.0OOHz ；如果電力系統(tǒng)當(dāng)前頻率在額定頻率附近，則進(jìn)行正常的常規(guī)計算和判別，當(dāng)電力系統(tǒng)當(dāng)前頻率偏離額定頻率&達(dá)到預(yù)定值時，進(jìn)行以下步驟2和步驟3 ；[0008](2)廠站一體化裝置實(shí)時進(jìn)行電力系統(tǒng)的諧波檢測，計算T1=Vf1, N1=T1MTtl,其中，為電力系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際頻率，T1為電力系統(tǒng)當(dāng)前周期,N1為當(dāng)前一個整周波的理論采樣點(diǎn)數(shù)，將N1放大k倍后取整數(shù)，用k個實(shí)際周波數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)窗，分別計算合并單元采樣值的基波和各次諧波的有效值；擴(kuò)大采樣窗計算有效值的代價是時間響應(yīng)慢；
[0009](3)廠站一體化裝置接收來自站控層網(wǎng)絡(luò)的自動同期合閘命令后，依據(jù)AT1=T1ZU對一個理想周波內(nèi)的N個采樣值按Λ T1為新的采樣間隔實(shí)施拉格朗日插值，以這種重采樣的技術(shù)手段，產(chǎn)生新的對應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)頻率的N點(diǎn)采樣序列，計算參與同期雙方的電壓幅值差、相位差，然后進(jìn)行差頻系統(tǒng)同期合閘條件判斷。
[0010]有益效果:本發(fā)明結(jié)合了相量測量單元(PMU)模塊寬動態(tài)范圍內(nèi)高精度相量和頻率計算，動態(tài)適應(yīng)電力系統(tǒng)頻率對額定頻率的偏離，分別用一個周波內(nèi)變采樣點(diǎn)數(shù)和重采樣變采樣間隔時間的算法，大大提高了諧波檢測精度，提升了差頻系統(tǒng)同期合閘合格率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0012]圖1是本發(fā)明的輸入采樣值數(shù)據(jù)序列；
[0013]圖2是本發(fā)明的結(jié)合PMU動態(tài)數(shù)據(jù)處理的采樣數(shù)據(jù)處理方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖1所示，+號標(biāo)記的曲線為工頻50Hz，第O?80點(diǎn)為一個周波20ms，正方形標(biāo)記的曲線頻率大于額定值，三角曲線頻率小于額定值。如果都以20ms數(shù)據(jù)窗計算諧波量，偏離額定頻率下的模擬量會因?yàn)閿?shù)據(jù)窗包含的采樣點(diǎn)在一個周波內(nèi)的位置不同而計算結(jié)果不斷波動。
[0015]因此針對不同的應(yīng)用，本發(fā)明提出了不同的頻率自適應(yīng)方法。如圖2所示，本發(fā)明結(jié)合PMU動態(tài)數(shù)據(jù)處理的采樣數(shù)據(jù)處理方法包括以下步驟:
[0016]步驟1:電力電流互感器/電壓互感器輸出電流、電壓，經(jīng)合并單元(MU)數(shù)字化處理后，向過程層網(wǎng)絡(luò)輸出符合IEC61850-9-2規(guī)范采樣值報文、即SV報文，合并單元的固定采樣率4kHz，采樣間隔ATci=ZSOy S，對應(yīng)工作在額定頻率&=50取的電力系統(tǒng)，相當(dāng)于每周波采集N=SO點(diǎn)；廠站一體化裝置接入過程層網(wǎng)絡(luò)，從過程層網(wǎng)絡(luò)獲取并解析SV報文，并進(jìn)行基于DFT求解基波相量的動態(tài)數(shù)據(jù)處理，計算電力系統(tǒng)當(dāng)前頻率并按精確時標(biāo)記錄保存該頻率，電力系統(tǒng)頻率計算范圍25.0OOHz?75.0OOHz ;如果電力系統(tǒng)當(dāng)前頻率在額定頻率附近，則進(jìn)行正常的常規(guī)計算和判別，當(dāng)電力系統(tǒng)當(dāng)前頻率偏離額定頻率fo達(dá)到預(yù)定值時，進(jìn)行以下步驟2和步驟3 ;
[0017]步驟2:廠站一體化裝置實(shí)時進(jìn)行電力系統(tǒng)的諧波檢測，計算T1=Vf1, N1=VAT0,其中，為電力系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際頻率，T1為電力系統(tǒng)當(dāng)前周期,N1為當(dāng)前一個整周波的理論采樣點(diǎn)數(shù)，將N1放大k倍后取整數(shù)，用k個實(shí)際周波數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)窗，分別計算合并單元采樣值的基波和各次諧波的有效值；這是變采樣點(diǎn)數(shù)，定采樣間隔的計算方法；
[0018]步驟3:廠站一體化裝置接收來自站控層網(wǎng)絡(luò)的自動同期合閘命令后，依據(jù)Λ T1=T1ZU對一個理想周波內(nèi)的N個采樣值按AT1為新的采樣間隔實(shí)施拉格朗日插值，以這種重采樣的技術(shù)手段，產(chǎn)生新的對應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)頻率的N點(diǎn)采樣序列，快速計算計算參與同期雙方的電壓幅值差、相位差，然后進(jìn)行差頻系統(tǒng)同期合閘條件判斷。隨著時間推移實(shí)時捕捉最佳合閘提前時間，避免了同期雙方電壓頻率不一致且頻率在不斷調(diào)節(jié)過程中造成的電壓有效值計算誤差問題，實(shí)現(xiàn)平滑并網(wǎng)操作。這是固定一個周期的采樣點(diǎn)數(shù)N=80，對原始采樣值進(jìn)行重采樣插值，形成當(dāng)前實(shí)際周期內(nèi)間隔時間為AT1的定采樣點(diǎn)數(shù)，變采樣間隔的計算方法。
[0019]對于諧波量計算的應(yīng)用，采用固定采樣間隔為Λ TcJf正一周內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)并適當(dāng)放大數(shù)據(jù)窗口來補(bǔ)償一周波非整數(shù)采樣點(diǎn)產(chǎn)生的誤差。在差頻系統(tǒng)自動同期合閘判別中，對側(cè)頻率、電壓處于不停地調(diào)節(jié)變化中，采用對原始數(shù)據(jù)的插值重采樣法來擬合實(shí)際周期一周內(nèi)的新采樣序列點(diǎn)，仍然使用每周采樣點(diǎn)數(shù)N不變的公式計算有效值。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)合PMU動態(tài)數(shù)據(jù)處理的采樣數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: Cl)電力電流互感器/電壓互感器輸出電流、電壓，經(jīng)合并單元(MU)數(shù)字化處理后，向過程層網(wǎng)絡(luò)輸出符合IEC61850-9-2規(guī)范的采樣值報文，即SV報文，合并單元的固定采樣率4kHz，采樣間隔ATci=ZSOy S，對應(yīng)工作在額定頻率&=50取的電力系統(tǒng)，相當(dāng)于每周波采集N=SO點(diǎn)；廠站一體化裝置接入過程層網(wǎng)絡(luò)，從過程層網(wǎng)絡(luò)獲取并解析SV報文，并進(jìn)行基于DFT求解基波相量的動態(tài)數(shù)據(jù)處理，計算當(dāng)前與上一相鄰采樣時刻基波分量的相量，計算相鄰兩個采樣點(diǎn)之間的相位差，計算當(dāng)前頻率與額定頻率的頻率差，獲得電力系統(tǒng)當(dāng)前頻率fi并按精確時標(biāo)記錄保存該頻率，電力系統(tǒng)頻率計算范圍25.0OOHz?75.0OOHz ;如果電力系統(tǒng)當(dāng)前頻率在額定頻率附近，即電力系統(tǒng)當(dāng)前頻率偏離額定頻率fo小于預(yù)定值，則進(jìn)行正常的常規(guī)計算和判別，當(dāng)電力系統(tǒng)當(dāng)前頻率偏離額定頻率fo達(dá)到預(yù)定值時，進(jìn)行以下步驟(2)； (2)廠站一體化裝置實(shí)時進(jìn)行電力系統(tǒng)的諧波檢測，計算T1=Vf1,N1=IVATtl,其中，為電力系統(tǒng)當(dāng)前實(shí)際頻率，T1為電力系統(tǒng)當(dāng)前周期,N1為當(dāng)前一個整周波的理論采樣點(diǎn)數(shù)，將N1放大k倍后取整數(shù)，用k個實(shí)際周波數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)窗，分別計算合并單元采樣值的基波和各次諧波的有效值； (3)廠站一體化裝置接收來自站控層網(wǎng)絡(luò)的自動同期合閘命令后，依據(jù)AT1=T1ZU對一個理想周波內(nèi)的N個采樣值按AT1為新的采樣間隔實(shí)施拉格朗日插值，以這種重采樣的方式，產(chǎn)生新的對應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)頻率的N點(diǎn)采樣序列，計算參與同期雙方的電壓幅值差、相位差，然后進(jìn)行差頻系統(tǒng)同期合閘條件判斷。
【文檔編號】G01R23/04GK103575993SQ201310539527
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月4日
【發(fā)明者】周紅陽, 余江, 李正紅, 時伯年, 王建東, 葉艷軍, 余斌 申請人:中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司, 北京四方繼保自動化股份有限公司