一种适用于数字化变电站测控装置交流采样的动态数据窗傅氏算法，是针对数字化变电站测控装置提出一种新交流采样处理方法，不需要对采样值进行插值，直接利用现有采用值进行计算处理，满足测控精度要求，降低实现复杂度。通过固定采样频率输入的采样值基于固定数据窗傅氏算法计算信号频率，然后根据信号频率，固定采样频率及固定采样频率对应的采样点数推算出每周波实际采样点数，在每周波的实际采样点数能够满足计算有效值精度要求时，按照每周波的实际采样点数调整傅氏算法的数据窗，从而尽可能的减少频率的泄露，提高傅氏算法计算有效值精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统数字化变电站的测控装置，尤其涉及测控装置中数字 化交流釆集的处理方法。属于数字化变电站
技术介绍
随着光电子互感器技术及光纤通信技术的发展以及IEC61850标准的推广， 变电站间隔层智能设备的交流釆集由传统的通过电缆接入交流电气信号后经 A/D转换为数字化，变革为通过通信网络直接接入由过程层数字化交流釆集设备 送出的数字化电气信号。间隔层测控装置通过通信方式可接收来自过程层合并 单元符合IEC61850-9-1/-9-2或IEC60044-8 ( FT3 )标准的釆样值数据，釆集方 式的变化除了要求测控装置能够适应新的输入接口外，还要求充分考虑该变化 对测控装置技术指标的影响，从而形成了针对数字化的处理解决方案。传统变电站每台测控装置独自对接入的交流电气信号进行釆样，通过计算 交流信号的频率来调整釆样间隔时间即釆样频率，使交流信号在不同的频率下 每个周波采样点个数是固定的，这种对交流信号釆样进行频率跟踪可以很好的 减少交流信号的频谱泄漏，从而获得较高的测量精度。数字化变电站所有的间 隔层智能设备(包括测控装置)的交流釆集来源于同 一个过程层数字化数据釆集 设备(合并单元)，为了满足不类型智能设备对交流釆集数据的要求，该设备通 常以固定且极高的频率进行釆样(最高至10KHz),从而送出大量的釆样值。由于送入测控装置的采样值釆样间隔时间是固定的，当交流信号实际频率不同时， 一个周波的釆样点个数是不同的，因此可采用基于线性Lagrange插值原理，对 合并单元输入的釆集值进行数据抽取重新采样，其方法是先釆用数字算法计算 信号频率，然后根据信号频率实时调整抽取频率，通过线性Lagrange插值方法 进行信号抽取，实现插值频率跟踪。该方法釆用了线性Lagrange插值方法，其 原理简单，但其插值的具体实现过程复杂，特别采样点多时，插值效率低，且 插值过程本身是一个二次再釆样的过程，同样会引入插值误差。本专利技术针对数字化变电站测控装置提出一种新交流釆样处理方法，不需要 对采样值进行插值，直接利用现有釆样值进行计算处理，满足测控精度要求， 降低实现复杂度。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术目的在于提供 一种针对数字化变电站IEC61850-9-1/9-2或FT3釆样值输入方式的釆集处理方法，计算输入信号频率、 有效值，该方法思路简单清晰。试验证明，通过该方法可以适当的节省CPU效 率，同时保证釆样精度，降低软件设计复杂度，提高整体效率。 本专利技术所要解决的技术问题通过如下技术方案实现。一种适用于数字化变电站测控装置交流采样的数据处理方法，其特征在于: 数字化变电站中的合并单元通过固定釆样频率釆集变电站各电子式互感器输出交流釆样信号并输入至数字化变电站测控装置；所述数字化变电站测控装置基于固定数据窗傅氏算法计算实际输入交流釆样信号频率；根据所计算的实际交流釆样信号频率，固定釆样频率及固定釆样频率对应的采样点数推算出每周波实际采样点数；在每周波的实际釆样点数能够满足计算有效值精度要求时，按照每周波的 实际釆样点数调整傅氏算法的数据窗，提高傅氏算法计算有效值精度。具体步骤如下釆用基于固定数据窗傅氏算法的频率测量方法，计算两个相邻数据窗间的相角差A(J)，当频率变化时，可根据相角求出频率的变化Af。设系统信号输入 额定基波频率为f。(额定釆样周期为T。)，合并单元输入的釆样频率为N。f。， Af 与相角差A4)变化关系用离散差分方程表示为Act)=27TAfT。，则系统实际频 率可表示为f: fV厶f- f。 +厶4)/(2ttT。)。 二、推算每周波实际采样点数根据当前实际测量的频率f计算出实际的每周波釆样点数N,每周波实际釆 样点数N-N。f。/f，当|卜"|<允许误差*50%时,可认为频率不变即N=N。。三、计算有效值以采样点数N为数据窗口，通过对N点数据窗口的釆样值进行傅氏算法， 求得信号的实部、虛部，然后计算出有效值。本专利技术有益效果本专利技术针对数字化变电站测控装置提出一种新的釆样处 理方法，不需要对采样值进行线性Lagrange插值，直接利用现有釆用值进行计算处理，经过两次利用成熟的傅立叶变换算法，分别计算出频率及有效值，满 足测控精度要求，降低实现复杂度。附图说明图i数字化变电站测控装置采集过程原理图； 图2釆样处理过程简图。具体实施例方式图1为数字化变电站测控装置釆集过程的原理示意图，图中EVTa的SC是a 相电子式电压互感器的二次变换器，ECTa的SC是a相电子式电流互感器的二次 变换器。合并单元(MU)将多达7个电流互感器和5个电压互感器集中组合在一 起，合并单元为二次测控装置提供了一组时间一致的电流和电压数据，最后通 过专用光纤通道与测控装置连接传送数字采样信号。图2为测控装置的交流釆样数据处理过程示意图。一种适用于数字化变电站测控装置交流釆样的处理方法，该方法通过对输 入数字化变电站测控装置的交流信号釆样值进行固定窗傅氏算法计算出所述交 流信号频率后，推算出该交流信号每周波实际采样点数N，再将数据窗调整为N通过傅氏算法计算所述交流信号的有效值。输入数字化变电站测控装置的交流信号额定频率f产50Hz，固定采样点数 N『192,釆样频率N。*f。=192*5—OHz，如果实际输入数字化变电站测控装置的的交 流信号(以下简称实际输入的交流信号)频率为f，实际输入的交流信号输入基 波分量模型表示为x(0 = JmSin(2;rft + &),Am为输入信号最大幅值，其中，该交 流信号的频率f与角度p关系模型表示为^W-2;rAft + A。其中Af表示实际信5号频率相对额定频率的变化量。图2所示的釆样值缓冲区设计为循环缓冲，输入来源于图1中所示的合并 单元数字量输出，本实施方式给出的实例中合并单元数字量输出实际输出的采样频率为N。*f。=192*50Hz，即额定50Hz时每周波为192点采样，实际装置运算 时可根据实际情况对192点进行可整除的等间隔抽点，如测控釆取了每2点抽 一点的方式参与实际计算处理运算，实际运算釆用了96点，也能满足精度要求 及19次以下的谐波运算要求。具体处理过程如下首先，图2中频率测量处理部分通过从釆样值缓冲区提取原始釆样值数据, 采用基于傅氏算法的频率测量方法(频率测量方法较多，还可釆用其他方法获得 信号的实际频率)。该方法计算两个相邻固定数据窗间的相角差dcl)及间隔时间 dt,数据窗中数据点个数为M，采样间隔时间At,输入信号的釆样频率为N。f。， 由离散差分方程d4)/dt = 2TiAf得出频率变化量 △ f - d(J)/dt/2Tr= d(J)M N。f。 /2丌；其中dt = M * At; At = 1 / N。f。 (N。为每周波额定釆样点数)； 实际频率f = f。+ △。 (f。为输入信号额定频率)。第二、推算每周波实际釆样点数，根据当前实际测量的频率f计算出实际 的釆样点数N，每周波实际釆样点数N- N。f。/f，当每周波实际釆样点数N发生 变化时需要将第三步中求有效值的动态数据窗傅氏算法的数据窗大小修改为N， 同时为新的数据窗准备相应的傅氏算法变换系数。当两次稳定测频率键频率差 △ f &本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于数字化变电站测控装置交流采样的数据处理方法，其特征在于： 数字化变电站中的合并单元通过固定采样频率采集变电站各电子式互感器输出交流采样信号并输入至数字化变电站测控装置； 所述数字化变电站测控装置基于固定数据窗傅氏算法计 算实际输入交流采样信号频率； 根据所计算的实际交流采样信号频率，固定采样频率及固定采样频率对应的采样点数推算出每周波实际采样点数； 在每周波的实际采样点数能够满足计算有效值精度要求时，按照每周波的实际采样点数调整傅氏算法的数据窗 ，提高傅氏算法计算有效值精度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘朝辉，唐斌，李凯，龚世敏，
申请(专利权)人：国电南京自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84[]
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