基于电流电压数学模型的损失采样数据处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电流电压数学模型的损失采样数据处理方法，其特征在于包括以下步骤：实时监测装置通信时，当发现采样数据帧异常时，根据采样数据合并单元的采样频率，从保护采样数据缓冲区当前点位置向前取Ｋ个连续点的有效采样数据，求取当前电流电压的波形表达式，对波形进行拟合，然后用插值法求损失采样数据的近似值，并将此数据对应状态置“估计”标记，直到装置收到正确采样数据帧为止，所述Ｋ值至少为３。本发明专利技术提供的基于电流电压数学模型的采样数据插值方法，可以解决因丢帧／误帧导致的数据源不完整问题所引起的数字化保护装置动作延时或闭锁。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数据采样值近似求解方法，适用于数字化变电站因误帧/丢帧造成的丢失采样数据处理，属于电力系统

技术介绍
数字化变电站中，当过程层数据采集传输部分受到严重电磁干扰后，误码的产生 将不可避免，从而导致传输数据出现误帧/丢帧现象，造成采样数据丢失。当发生采样数据 丢失情况时，目前保护装置采取的普遍措施是闭锁保护，待数据传输状态稳定后再重新开 放。显然这种做法是以牺牲保护动作速度换取其可靠性的，若系统因稳定问题要求保护快 速切除各种故障时，保护性能将无法满足要求。同时，受扰保护装置无法迅速动作，或将影 响系统内各级保护的配合，进而导致事故影响的扩大化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服数字化站中继电保护装置因少量采样数据点 丢失造成的拒动或延迟动作，确保继电保护装置在此情况下动作的快速性和准确性。 为解决上述技术问题，本专利技术提供一种基于电流电压数学模型的损失采样数据处 理方法，其特征在于包括以下步骤 1)对保护缓冲区中的各采样点数据建立状态字，当相应采样数据真实有效值时， 置"有效"标志，无效时，置"无效"标志，若为估计值，则置"估计"，初始化时，所有采样数据 状态均置成"无效"； 2)实时监测装置通信时，当发现采样数据帧异常时，根据采样数据合并单元的采 样频率，从保护采样数据缓冲区当前点位置向前取K个连续点的有效采样数据，通过已知 采样点数据，求取当前电流电压的波形表达式，对波形进行拟合，然后用插值法求损失采样 数据的近似值，并将此数据对应状态置"估计"标记，直到装置收到正确采样数据帧为止，所 述K值至少为3，当无法取得足够的"有效"采样数据时，其估计值可用前一点采样数据代 替，但其状态需置成"无效"； 3)在进行保护运算时，保护计时元件对参与运算的采样数据状态进行甄别统计， 当发现参与运算的"无效"采样数据点数大于M时，闭锁保护，所述M取3 5 ;当发现参与 运算的"估计"采样数据点数不大于N时，可将其保护延时增加相应点数的时间；当发现参 与运算的"估计"采样数据点数大于N时，则闭锁保护，直到参与运算的均为"有效"采样数 据为止，所述N的范围为5 10。 所述电流电压通用数学模型的建立和求解方法为 由于电子互感器无饱和问题，当忽略故障暂态过程中系统谐波影响时，电力系统任意相电流电压通用表达式可描述如下丄x(t) = J sin(tyt + 6> ) + Be T" ( 1 ) 式中A为周期分量幅值；"为系统角频率；e为初始角；B为非周期分量幅值，系 统非故障状态下，B = 0 ;Ta为由线路阻抗参数决定的非周期分量衰减时间常数。显然，在给定任意时刻某一时间段内的A、B、Ta、"和e后，便可通过插值法确定此段时间内任意一 点的电流电压值。考虑到电感电容等储能元件中的能量不能突变，通过式(1)亦可预测此 段时间后短时间内电流电压的变化情况。 为减化计算，可取(i)式部分系数的近似值。如当已知系统的阻抗参数，则r。=丄 7对线路保护而言，可以令 ；-^^，其中A为线路最大灵敏角定值，2 fN，为额定角频率。当外部有精度满足要求的频率计算结果输入时，o可以将其作为已知量对待，以减 少计算量。否则可用下式求"，计算结果经平滑处理后可作为本装置的系统实测角频率使用 得 t:，(2)x(" — x("exp(-71。显然上式的求解要求知道t2两个点的函数值及其二阶导数值。 当已知任意t时刻的函数值x(t)及其一、二阶导数值x' (t)、x〃 (t)后，可以求5二02xO ) + )(3)5 /x'(O + 7exp(-7) 2 +[-s-H2(4)<formula>formula see original document page 4</formula> 或 <formula>formula see original document page 4</formula> 由于提取数据的任意性，拟合波形的初始角e可能落在之间的任意一点 处。在式(5)中，由于fjt)的计算结果在之间，两 者均是以n为周期的函数，故不能独立求取真实的初始角。考虑到当e G 时，f2(t)计算结果不大于零，故可用fjt)和&(t)计算结果的互补性最终确定e的计算结果e = f丄(t)，当f2 (t) >o时； <formula>formula see original document page 5</formula>当f2 (t) < 0时； 当MU的采样频率足够高，其两个采样点间隔能够满足计算要求时，可近似求得某 一点导数值<formula>formula see original document page 5</formula> 即确定一个采样点处的一阶导数需要已知两个点的采样值，确定一个二阶导数至 少需要三个点的采样值。 由(2)_(6)式知，在"已知的情况下，只须获得3个连续采样点便可确定一组系 数，否则，至少需要知道4个连续采样点，或两组连续的3个采样点，方可确定一组系数。为 获得足够的计算精度，可计算多组系数，然后取其平均值。 所述基于波形预测的丢失采样数据求取方法为 通过已知采样点数据，求取电量当前的波形表达式，然后用插值法求丢失数据的 近似值。 本专利技术所达到的有益效果本专利技术提供的基于电流电压数学模型的损失采样数据 处理方法，不但可以解决因丢帧/误帧导致的数据源不完整问题所引起的数字化保护装置 动作延时或闭锁，而且根据电力系统电气量正常情况下无法突变的特点，还可以对电流电 压波形的短时发展做出预测，为解决部分问题提供了新思路、新方法。附图说明 图1是不同的Ta误差对应不同的波形拟合结果示意图； 图2是不同的"误差对应不同的波形拟合结果示意图。具体实施例方式本专利技术的一种，其特征在于包括 以下步骤 1)对保护缓冲区中的各采样点数据建立状态字，当相应采样数据真实有效值时， 置"有效"标志，无效时，置"无效"标志，若为估计值，则置"估计"，初始化时，所有采样数据 状态均置成"无效"； 2)实时监测装置通信情况，当发现采样数据帧异常时，根据采样数据合并单元 (MU)的采样频率，从保护采样数据缓冲区当前点位置向前取K(当MU采样频率为4800点/s 时，K值可取4 8。以下举例时均指此采样率下的值)个连续点的有效采样数据，对波形 进行拟合，然后用插值法求损失采样数据的近似值，并将此数据对应状态置"估计"标记，直 到装置收到正确采样数据帧为止。当无法取得足够的"有效"采样数据时，其估计值可用前 一点采样数据代替，但其状态需置成"无效"； 3)保护运算时，保护计时元件对参与运算的采样数据状态进行甄别统计。当发现 参与运算的"无效"采样数据点数大于M(可取3)时，闭锁保护；当发现参与运算的"估计" 采样数据点数不大于N(对不同类型保护其值可以不同，如对速动段保护可取较小值，长延时段保护则取较大值)时，可将其保护延时增加相应点数的时间；当发现参与运算的"估 计"采样数据点数大于N时，则闭锁保护，直到参与运算的均为"有效"采样数据为止。对波形进行拟合过程中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电流电压数学模型的损失采样数据处理方法，其特征在于包括以下步骤：　　　　１）对保护缓冲区中的各采样点数据建立状态字，当相应采样数据真实有效值时，置“有效”标志，无效时，置“无效”标志，若为估计值，则置“估计”，初始化时，所有采样数据状态均置成“无效”；　　　　２）实时监测装置通信时，当发现采样数据帧异常时，根据采样数据合并单元的采样频率，从保护采样数据缓冲区当前点位置向前取Ｋ个连续点的有效采样数据，通过已知采样点数据，求取当前电流电压的波形表达式，对波形进行拟合，然后用插值法求损失采样数据的近似值，并将此数据对应状态置“估计”标记，直到装置收到正确采样数据帧为止，所述Ｋ值至少为３；　　　　３）在进行保护运算时，保护计时元件对参与运算的采样数据状态进行甄别统计，当发现参与运算的“无效”采样数据点数大于Ｍ时，闭锁保护，所述Ｍ取３～５；当发现参与运算的“估计”采样数据点数不大于Ｎ时，将其保护延时增加相应点数的时间；当发现参与运算的“估计”采样数据点数大于Ｎ时，则闭锁保护，直到参与运算的均为“有效”采样数据为止，所述Ｎ的范围为５～１０。?

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋雷海，陈建玉，俞拙非，袁浩，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]