一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)變電站自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法。本發(fā)明在超出正常工作溫度范圍的寬溫工作環(huán)境下，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源校對(duì)后生成預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間修正表，再對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩級(jí)濾波濾除高頻噪聲，最后將采樣數(shù)據(jù)與溫度區(qū)間修正表進(jìn)行對(duì)比，分別進(jìn)行削峰和補(bǔ)償處理以保證達(dá)到0.5%的高精度；可通過(guò)定值對(duì)數(shù)據(jù)校正、溫度區(qū)間修正表和采樣值轉(zhuǎn)換進(jìn)行靈活的在線配置；對(duì)修正過(guò)的采樣數(shù)據(jù)編碼成GOOSE報(bào)文上送到以太網(wǎng)進(jìn)行定時(shí)或突變傳輸。本發(fā)明可以大大減輕CPU和整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，使監(jiān)控后臺(tái)做出的故障診斷和下達(dá)的控制命令的精度得到顯著的提高。
【專利說(shuō)明】一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)變電站自動(dòng)化【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，具體是一種智能變電站過(guò)程層變壓器智能終端在寬溫范圍下進(jìn)行高精度直流采集的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]IlOkV及其以上電壓等級(jí)的變壓器是電力系統(tǒng)中的主要設(shè)備，也是連接各個(gè)電網(wǎng)的主要節(jié)點(diǎn)，一旦出現(xiàn)故障往往會(huì)造成大面積停電。通過(guò)對(duì)變壓器本體運(yùn)行的狀態(tài)如繞組溫度、頂層油溫等進(jìn)行準(zhǔn)確和及時(shí)的檢測(cè)，分析變壓器的運(yùn)行狀況，能夠及早發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的異常，有針對(duì)性地進(jìn)行預(yù)防式維護(hù)和檢修，從而消除潛在的故障隱患、有效避免不必要的停電、降低變壓器停運(yùn)檢修時(shí)間。
[0003]變壓器智能終端作為智能變電站中過(guò)程層的關(guān)鍵IED，是監(jiān)控后臺(tái)和測(cè)控裝置與變壓器本體之間的接口設(shè)備，需要對(duì)變壓器本體的狀態(tài)量進(jìn)行高精度的直流采集，并轉(zhuǎn)換為一次值后在直接或通過(guò)過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)基于GOOSE服務(wù)進(jìn)行發(fā)布。
[0004]傳統(tǒng)的二次設(shè)備工作環(huán)境溫度為_(kāi)25°C?+55°C，而變壓器智能終端由于直接安裝在變壓器控制柜中，工作環(huán)境溫度可達(dá)到-40°C?+85°C。在這樣的寬溫范圍下，受溫漂影響，常規(guī)方法進(jìn)行直流采集獲得的數(shù)值誤差較大，不能滿足狀態(tài)監(jiān)測(cè)所需要的測(cè)量精度。
[0005]在寬溫環(huán)境下工作的裝置，由于器件的高溫漂特性，會(huì)使得采集到的數(shù)據(jù)有較大的離散性。但這些離散的數(shù)據(jù)并不能精確反映變壓器狀態(tài)的變化，而且由于直流采集的通道較多，直流采集量數(shù)量較多，如果把這些數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給監(jiān)控后臺(tái)和測(cè)控裝置，會(huì)加重CPU和網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，也容易使監(jiān)控后臺(tái)做出錯(cuò)誤的故障診斷和進(jìn)行不妥當(dāng)?shù)目刂泼睢?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，目的是通過(guò)采用該方法對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)處理，達(dá)到所需要的測(cè)量精度，提高對(duì)變壓器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。
[0007]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0008]一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，在超出正常工作溫度范圍的寬溫工作環(huán)境下，首先通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源校對(duì)后生成預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間修正表，然后對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩級(jí)濾波濾除高頻噪聲，最后將采樣數(shù)據(jù)與溫度區(qū)間修正表進(jìn)行對(duì)比，分別進(jìn)行削峰和補(bǔ)償處理以保證達(dá)到0.5%的高精度；可通過(guò)定值對(duì)數(shù)據(jù)校正、溫度區(qū)間修正表和采樣值轉(zhuǎn)換進(jìn)行靈活的在線配置；對(duì)修正過(guò)的采樣數(shù)據(jù)編碼成GOOSE報(bào)文上送到以太網(wǎng)進(jìn)行定時(shí)或突變傳輸。
[0009]所述的寬溫工作環(huán)境溫度范圍為-40°C?+85°C。
[0010]所述的寬溫工作環(huán)境下，在不增加硬件成本，仍選用非寬溫A/D采集器件的情況下，通過(guò)本方法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩級(jí)濾波處理，去除高頻噪聲，獲得與當(dāng)前數(shù)據(jù)源較為接近的采樣值。
[0011]所述的對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)，是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源進(jìn)行直流采集，將采集到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行校對(duì)后生成預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間修正表；然后將不同溫度下的采樣數(shù)據(jù)與溫度區(qū)間修正表進(jìn)行對(duì)比，分別進(jìn)行削峰和補(bǔ)償處理以達(dá)到0.5%的高精度。
[0012]所述的預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間修正表，作為一個(gè)單獨(dú)的配置文件，可以通過(guò)修改定值的方式進(jìn)行靈活的在線配置，也可以直接使用。
[0013]所述的GOOSE報(bào)文是符合DL/T860變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)定義中的GOOSE報(bào)文服務(wù)格式。
[0014]所述的直流采集，可通過(guò)配置工具對(duì)直流采集的轉(zhuǎn)換輸出最小值、輸出最大值、輸出量選擇、突變門(mén)檻、上送周期等進(jìn)行設(shè)置，與GOOSE服務(wù)機(jī)制相配合，使監(jiān)控后臺(tái)可以定時(shí)獲取到當(dāng)前的高精度直流采集數(shù)據(jù)，又可以在采集數(shù)據(jù)發(fā)生突變時(shí)以最快的速度進(jìn)行更新。
[0015]所述的采集到的數(shù)據(jù)，與該通道記憶的采樣數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，如果變化值未大于定值設(shè)定的門(mén)檻，則認(rèn)為該秒采樣時(shí)該通道數(shù)值未發(fā)生變化，否則認(rèn)為該通道數(shù)值發(fā)生了突變；與基于發(fā)布和訂閱的GOOSE服務(wù)機(jī)制相配合，在該通道數(shù)值未發(fā)生變化時(shí)，按較長(zhǎng)的時(shí)間間隔重復(fù)發(fā)送；在采樣數(shù)值發(fā)生突變時(shí)，進(jìn)入突發(fā)狀態(tài)，即在較短的時(shí)間間隔內(nèi)，連續(xù)發(fā)送多幀，然后再回到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的發(fā)送方式。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0017]本發(fā)明可以在超出正常工作溫度范圍的寬溫工作環(huán)境下，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)處理，達(dá)到所需要的測(cè)量精度，提高對(duì)變壓器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度。同時(shí)，通過(guò)配置工具對(duì)直流采集的轉(zhuǎn)換輸出最小值、輸出最大值、輸出量選擇、突變門(mén)檻、上送周期等進(jìn)行設(shè)置，與GOOSE服務(wù)機(jī)制相配合，使監(jiān)控后臺(tái)可以定時(shí)獲取到當(dāng)前的高精度直流采集數(shù)據(jù)，又可以在采集數(shù)據(jù)發(fā)生突變時(shí)以最快的速度進(jìn)行更新。大大減輕CPU和整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，使監(jiān)控后臺(tái)做出的故障診斷和下達(dá)的控制命令的精度得到顯著的提高。
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明中涉及方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明中系統(tǒng)軟件流程圖。
[0021]圖3是本發(fā)明中兩級(jí)軟件濾波流程圖。
[0022]圖4是本發(fā)明中涉及的采樣數(shù)值轉(zhuǎn)換和判定流程圖。
[0023]圖5是本發(fā)明中涉及的GOOSE報(bào)文事件傳輸機(jī)制的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明是一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，如圖1-圖5所示，本發(fā)明是在超出正常工作溫度范圍的寬溫工作環(huán)境下，首先通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源校對(duì)后生成預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間修正表，然后對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩級(jí)軟件濾波濾除高頻噪聲，最后將采樣數(shù)據(jù)與溫度區(qū)間修正表進(jìn)行對(duì)比，分別進(jìn)行削峰和補(bǔ)償處理以保證達(dá)到0.5%的高精度；可通過(guò)定值對(duì)數(shù)據(jù)校正、溫度區(qū)間修正表和采樣值轉(zhuǎn)換進(jìn)行靈活的在線配置；對(duì)修正過(guò)的采樣數(shù)據(jù)編碼成 GOOSE (面向通用對(duì)象的變電站事件，Generic Object Oriented Substation Event的簡(jiǎn)稱)報(bào)文上送到以太網(wǎng)進(jìn)行定時(shí)或者突變傳輸。相比傳統(tǒng)二次設(shè)備工作環(huán)境溫度為-25°C~+55°C，寬溫工作環(huán)境溫度范圍為-40°C~+85°C。
[0025]具體實(shí)施時(shí)，是在超出正常工作溫度范圍的寬溫工作環(huán)境下，在不增加硬件成本，仍選用非寬溫A/D采集器件的情況下，通過(guò)本方法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行軟件兩級(jí)濾波處理，以濾除高頻噪聲。通過(guò)傅里葉頻譜分析可知，采樣信號(hào)的能量主要集中在基波處，在濾波處理中，取一定范圍的平均值可達(dá)到濾除高頻噪聲的目的。結(jié)合變電站中直流量變化的頻度和裝置CPU運(yùn)行的速度，本方案從整秒起每20ms采樣一次，連續(xù)采樣500次后CPU執(zhí)行一次濾波算法。首先將連續(xù)500次的采樣值去除其最大值與最小值，取其余數(shù)據(jù)的平均值。然后將這500次采樣值分別與該秒采樣的平均值進(jìn)行比對(duì)，凡是超出該平均值正負(fù)20%的都認(rèn)為是高頻噪聲予以去除，對(duì)余下的數(shù)據(jù)取平均值。經(jīng)過(guò)兩級(jí)濾波處理，可以有效去除高頻噪聲，獲得與當(dāng)前數(shù)據(jù)源較為接近的采樣值。
[0026]令變壓器智能終端工作在寬溫范圍下的不同溫度區(qū)間，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源進(jìn)行直流采集，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行校對(duì)后生成預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間修正表。然后將不同溫度下的采樣數(shù)據(jù)與溫度區(qū)間修正表進(jìn)行對(duì)比，分別進(jìn)行削峰和補(bǔ)償處理以達(dá)到0.5%的高精度。
[0027]預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間修正 表作為一個(gè)單獨(dú)的配置文件，可以在程序中預(yù)設(shè)后直接使用，也可以通過(guò)修改定值的方式進(jìn)行靈活的在線配置，以最大程度提高直流采集的精度。
[0028]通過(guò)配置工具對(duì)直流采集的轉(zhuǎn)換輸出最小值、輸出最大值、輸出量選擇、突變門(mén)檻、上送周期等進(jìn)行設(shè)置，可以使輸出的直流采集值與變壓器的實(shí)際狀態(tài)契合。如本體的繞組溫度范圍為_(kāi)40°C~+85°C，對(duì)應(yīng)傳感器輸出的為4-20ma，可以通過(guò)讀取設(shè)置的輸出最小值和最大值將獲取的4-20ma數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為_(kāi)40°C~+85°C范圍內(nèi)的對(duì)應(yīng)數(shù)值；又如變壓器的環(huán)境濕度為O~100%,對(duì)應(yīng)傳感器輸出的為O~5V信號(hào)，可以講輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為O~100%之間的對(duì)應(yīng)數(shù)值，這樣便于用戶讀取和分析。直流輸出值計(jì)算公式:
【權(quán)利要求】
1.一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，其特征在于:在超出正常工作溫度范圍的寬溫工作環(huán)境下，首先通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源校對(duì)后生成預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間修正表，然后對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩級(jí)濾波濾除高頻噪聲，最后將采樣數(shù)據(jù)與溫度區(qū)間修正表進(jìn)行對(duì)比，分別進(jìn)行削峰和補(bǔ)償處理以保證達(dá)到0.5%的高精度；可通過(guò)定值對(duì)數(shù)據(jù)校正、溫度區(qū)間修正表和采樣值轉(zhuǎn)換進(jìn)行靈活的在線配置；對(duì)修正過(guò)的采樣數(shù)據(jù)編碼成GOOSE報(bào)文上送到以太網(wǎng)進(jìn)行定時(shí)或突變傳輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，其特征在于:所述的寬溫工作環(huán)境溫度范圍為_(kāi)40°C?+85°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，其特征在于:所述的寬溫工作環(huán)境下，在不增加硬件成本，仍選用非寬溫A/D采集器件的情況下，通過(guò)本方法對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩級(jí)濾波處理，去除高頻噪聲，獲得與當(dāng)前數(shù)據(jù)源較為接近的采樣值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，其特征在于:所述的對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)，是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源進(jìn)行直流采集，將采集到的數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行校對(duì)后生成預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間修正表；然后將不同溫度下的采樣數(shù)據(jù)與溫度區(qū)間修正表進(jìn)行對(duì)t匕，分別進(jìn)行削峰和補(bǔ)償處理以達(dá)到0.5%的高精度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，其特征在于:所述的預(yù)設(shè)的溫度區(qū)間修正表，作為一個(gè)單獨(dú)的配置文件，可以通過(guò)修改定值的方式進(jìn)行靈活的在線配置，也可以直接使用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，其特征在于:所述的GOOSE報(bào)文是符合DL/T 860變電站通信網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)定義中的GOOSE報(bào)文服務(wù)格式。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，其特征在于:所述的直流采集，可通過(guò)配置工具對(duì)直流采集的轉(zhuǎn)換輸出最小值、輸出最大值、輸出量選擇、突變門(mén)檻、上送周期等進(jìn)行設(shè)置，與GOOSE服務(wù)機(jī)制相配合，使監(jiān)控后臺(tái)可以定時(shí)獲取到當(dāng)前的高精度直流采集數(shù)據(jù)，又可以在采集數(shù)據(jù)發(fā)生突變時(shí)以最快的速度進(jìn)行更新。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬溫環(huán)境下的高精度直流采集方法，其特征在于:所述的采集到的數(shù)據(jù)，與該通道記憶的采樣數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，如果變化值未大于定值設(shè)定的門(mén)檻，則認(rèn)為該秒采樣時(shí)該通道數(shù)值未發(fā)生變化，否則認(rèn)為該通道數(shù)值發(fā)生了突變；與基于發(fā)布和訂閱的GOOSE服務(wù)機(jī)制相配合，在該通道數(shù)值未發(fā)生變化時(shí)，按較長(zhǎng)的時(shí)間間隔重復(fù)發(fā)送；在采樣數(shù)值發(fā)生突變時(shí)，進(jìn)入突發(fā)狀態(tài)，即在較短的時(shí)間間隔內(nèi)，連續(xù)發(fā)送多幀，然后再回到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的發(fā)送方式。
【文檔編號(hào)】G01K1/20GK103592540SQ201310560240
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】王芝茗, 葛維春, 張延鵬, 安永帥, 李剛 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司