基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下相量计算方法技术

本公开提供了基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法；其中，方案一根据丢失的采样点在采样值序列中的位置，寻找滤波器中对称点的位置；将一对正交滤波器中对称点的系数置零，得到修改后的正交滤波器；将修改后的正交滤波器作用于所述采样值序列，得到精确的相量计算结果。方案二将丢失点前后的采样点序列首尾相连，构成伪连续采样值序列；根据所述伪连续采样序列的长度，计算相应的正交滤波器系数；将所述正交滤波器作用于伪连续采样值序列，得到精确的相量计算结果。本公开所述方案在采样值丢失的情况下，通过保证滤波器的正交性，从而最大限度地提高滤波后的相量计算精度。

【技术实现步骤摘要】
基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下相量计算方法
本公开属于电力系统自动化
，尤其涉及基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下相量计算方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。变电站的继电保护、监控等功能中，都需要使用电压、电流的相量进行计算和分析；其中，电压、电流相量一般是采用连续的电压、电流的采样值序列，通过滤波器计算得到。在智能变电站中，电压、电流的采样值由合并单元(MU)采集之后，整理成SAV(SAmpledValue，或者简写为SV)报文，通过通信网络传输给继电保护、监控等智能设备(IEDs)。在SAV报文的传输过程中，由于通信网络的堵塞或者故障等原因，可能出现部分报文延迟、乱序甚至丢失等问题。由于继电保护、监控等功能对实时性的要求较高，对SAV报文的各种传输错误难以做出复杂的纠错处理，因而往往都按照数据丢失对待。当发生大量SAV报文连续丢失的情况时，继电保护和监控功能只能采取闭锁措施，避免出现错误的判断和动作；但是通信网络更多出现的是个别或者部分报文偶尔丢失的情况，变电站希望在这种情况下，继电保护和监控功能能够酌情尽量实现其功能，因而要求IEDs中的相量计算方法具有一定的抗采样值缺失的能力。专利技术人发现，为了应对采样值的丢失，目前通用的方法都是以某个估计值代替丢失的采样值，而后续的滤波和相量计算的方法未做任何改变。其中，最简单的处理方法就是用0值代替丢失的采样值，虽然这种处理方法算法简单，但是其造成后续相量计算结果的精度很差，因此很少实际应用；除此而外，部分研究人员还研究了多项式逼近、样条插值、曲线拟合等多种方法，然而这些方法由于计算复杂，难以在实时应用场合使用。实际应用中比较常见的是拉格朗日多项式插值法(简称拉式插值法)，特别是一次和二次的拉式插值法得到了广泛应用。其中，一次拉式插值就是普遍应用的线性插值，其计算简单，但是在连续多点丢失的情况下效果不佳；二次拉式插值又称为抛物线插值，比线性插值的效果有较大提升，但是其插值公式的系数需要根据不同的丢点情况实时计算，增加了IEDs的运算负担。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提供了基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法；所述方案在采样值丢失的情况下，通过保证滤波器的正交性，从而最大限度地提高滤波后的相量计算精度。根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法，包括：获取包含有电压、电流采样值的报文数据；解析所述报文数据，分析采样点的丢失情况；针对丢失的采样点在采样值序列中的位置，寻找滤波器中对称点的位置；将一对正交滤波器中对称点的系数置零，并对正交滤波器的系数进行归一化处理，得到修改后的正交滤波器；将修改后的正交滤波器作用于所述采样值序列，得到精确的相量计算结果；根据计算得到的相量对变电站的电压和电流进行分析。进一步的，所述一对正交滤波器包括正弦滤波器和余弦滤波器。进一步的，利用所述正弦滤波器计算基波相量的虚部XI：其中，N是每个工频周期的采样点数，x(k),k＝1,...,N是采样值序列。进一步的，利用所述余弦滤波器计算基波相量的实部XR：其中，N是每个工频周期的采样点数，x(k),k＝1,...,N是采样值序列。进一步的，所述正弦滤波器和余弦滤波器系数满足正交条件：根据本公开实施例的第二个方面，提供了另一种基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法，包括：获取包含有电压、电流采样值的报文数据；解析所述报文数据，分析采样点的丢失情况；将丢失点前后的采样点序列首尾相连，构成伪连续采样值序列；根据所述伪连续采样序列的长度，计算相应的正交滤波器系数；将所述正交滤波器作用于伪连续采样值序列，得到精确的相量计算结果；根据计算得到的相量对变电站的电压和电流进行分析。根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法。根据本公开实施例的第四个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法。与现有技术相比，本公开的有益效果是：(1)本公开所述方案通过修改正交滤波器中对称点的系数，利用修改后的正交滤波器作用于所述采样值序列，获得相量计算结果，所述方案计算方法简单，无需大量运算过程；(2)本公开所述方案维持了滤波器的正交特性，在采样点丢失情况下最大限度地保证了相量计算结果的精度；(3)本公开所述方案一适应各种采样点丢失形式，同时，由于滤波效果受丢点数量影响较大，方案一最适合电气量谐波较小的情况下应用，例如电力系统正常平稳工况下；(4)本公开所述方案二适用于连续丢点情况，对谐波的滤除效果较好，能够应用于谐波较大或者电力系统发生扰动的情况。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1(a)和图1(b)分别为本公开实施例一中所述的全周期傅里叶滤波器(正弦滤波器和余弦滤波器)系数示意及对称系数示例图(N＝80)；图2(a)和图2(b)分别为本公开实施例一中所述的丢失两点采样值情况下滤波器(正弦滤波器和余弦滤波器)幅频特性示意图；图3(a)和图3(b)分别为本公开实施例一中所述的丢失五点采样值情况下滤波器(正弦滤波器和余弦滤波器)幅频特性示意图；图4(a)和图4(b)分别为本公开实施例二中所述的丢失十点采样值情况下滤波器(正弦滤波器和余弦滤波器)幅频特性示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。根据正交滤波器思想，要计算电气量的相量需要两个相互正交的滤波器wc和ws分别作用于电气量的采样序列x，从而得到相量实部XR和虚部XI，如下式所示：其中M是滤波器的数据窗长度。而滤波器系数需要满足如下正交条件：ec和es是滤波器的归一化系数：如果wc和ws分别取余弦函数和正弦函数，M取一个工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法，其特征在于，包括：/n获取包含有电压、电流采样值的报文数据；/n解析所述报文数据，分析采样点的丢失情况；/n针对丢失的采样点在采样值序列中的位置，寻找滤波器中对称点的位置；/n将一对正交滤波器中对称点的系数置零，并对正交滤波器的系数进行归一化处理，得到修改后的正交滤波器；/n将修改后的正交滤波器作用于所述采样值序列，得到精确的相量计算结果；/n根据计算得到的相量对变电站的电压和电流进行分析。/n

【技术特征摘要】
1.基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法，其特征在于，包括：
获取包含有电压、电流采样值的报文数据；
解析所述报文数据，分析采样点的丢失情况；
针对丢失的采样点在采样值序列中的位置，寻找滤波器中对称点的位置；
将一对正交滤波器中对称点的系数置零，并对正交滤波器的系数进行归一化处理，得到修改后的正交滤波器；
将修改后的正交滤波器作用于所述采样值序列，得到精确的相量计算结果；
根据计算得到的相量对变电站的电压和电流进行分析。


2.如权利要求1所述的基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法，其特征在于，所述一对正交滤波器包括正弦滤波器和余弦滤波器。


3.如权利要求2所述的基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法，其特征在于，利用所述正弦滤波器计算基波相量的虚部XI：



其中，N是每个工频周期的采样点数，x(k),k＝1,...,N是采样值序列。


4.如权利要求2所述的基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法，其特征在于，利用所述余弦滤波器计算基波相量的实部XR：



其中，N是每个工频周期的采样点数，x(k),k＝1,...,N是采样值序列。


5.如权利要求2所述的基于滤波器正交特性的采样值丢失情况下的相量计算方法，其特征在于，所述正弦滤波器和余弦滤波器系数满足正交条件：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世明，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37