專利名稱：一種基于小波分解的自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于小波分解的自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
微機(jī)保護(hù)近些年在饋線自動(dòng)化中的發(fā)展迅速，我國(guó)在微機(jī)保護(hù)的研究、開發(fā)和實(shí)用化上已進(jìn)入世界前列，但現(xiàn)有的微機(jī)保護(hù)有相當(dāng)部分仍是原有模擬式保護(hù)的翻版，原理上沒(méi)有創(chuàng)新，傳統(tǒng)保護(hù)中存在的問(wèn)題依然存在。饋線自適應(yīng)保護(hù)裝置自適應(yīng)保護(hù)算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，需計(jì)算供配電線路電流、電壓的基波幅值。目前，常用算法主要有:兩點(diǎn)乘積法、半周積分法、半周傅里葉算法與全周傅里葉算法。兩點(diǎn)乘積法、半周積分法與半周傅里葉算法所需數(shù)據(jù)窗短，計(jì)算量小，響應(yīng)快，但誤差較大，可用于輸入信號(hào)中暫態(tài)分量不豐富或計(jì)算精度要求不高的場(chǎng)合，也可作為快速保護(hù)的輔助算法。全周傅里葉算法響應(yīng)時(shí)間比上述算法略長(zhǎng)，可濾除直流分量與整數(shù)次諧波分量，計(jì)算精度較高，是常用的經(jīng)典算法，但仍然不能濾除衰減直流分量，且當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí)，計(jì)算結(jié)果存在較大誤差。小波分析是一種新型的時(shí)頻分析工具，它在時(shí)域、頻域均具有表征信號(hào)局部特征的能力，在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時(shí)間分辨率，在高頻部分具有較高的時(shí)間分辨率和較低的頻率分辨率，可確保捕捉到信號(hào)中的有用成分。小波分析能有效克服衰減直流分量、頻率波動(dòng)的影響，并能充分利用信號(hào)的暫態(tài)信息，比傅里葉算法更為精確可靠。同時(shí)自適應(yīng)濾波算法較普通算法相比，不需要知道信號(hào)特征的先驗(yàn)知識(shí)，而實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程中也無(wú)法知道信號(hào)的先驗(yàn)特征，在此情況下，自適應(yīng)濾波能夠有較好的濾波性能。將自適應(yīng)與小波分析結(jié)合，提出一種適合于微機(jī)保護(hù)裝置的濾波方式。該方法綜合這兩種算法各自的優(yōu)點(diǎn)，即提高了信號(hào)的分辨率、也提高了信號(hào)分析的自適應(yīng)性，為自適應(yīng)保護(hù)算法的有效實(shí)現(xiàn)提供了保障。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種基于自適應(yīng)濾波的微機(jī)繼電保護(hù)裝置，具體有以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):所述基于小波分解的自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置，與通用繼電器模塊以及電源模塊連接，包括微處理器模塊、采集模塊、通信模塊、開入開出模塊以及人機(jī)交互模塊，所述采集模塊、通信模塊、開入開出模塊以及人機(jī)交互模塊分別與微處理器模塊連接，所述微處理器模塊由單片機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片以及數(shù)字信號(hào)處理器依次連接組成，所述單片機(jī)分別與人機(jī)交互模塊以及通信模塊通信連接，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片分別與開入開出模塊以及通用繼電器模塊通信連接，所述采集模塊分別與數(shù)字信號(hào)處理器以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片通信連接。所述自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述開入開出模塊以及通用繼電器模塊分別通過(guò)光電隔離器與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片通信連接。[0007]所述自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述采集模塊由電壓互感器、電流互感器、信號(hào)調(diào)理電路以及數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片依次連接組成，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片分別與數(shù)字信號(hào)處理器以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片通信連接。所述自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述通信模塊包括RS232、RS485以及GPRS通訊接口，所述RS232、RS485以及GPRS通訊接口分別與單片機(jī)連接。所述自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置的進(jìn)一步設(shè)計(jì)在于，所述人機(jī)交互模塊由液晶顯示屏與鍵盤連接組成。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下:本裝置采用自適應(yīng)濾波，克服了采用傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置受檢測(cè)信號(hào)的影響，導(dǎo)致線路故障誤診斷，能夠根據(jù)線路的電壓電流信號(hào)、實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，提高了保護(hù)靈敏度和準(zhǔn)確性。

圖1為本實(shí)用新型提供的基于自適應(yīng)濾波的微機(jī)繼電保護(hù)裝置的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型繼電保護(hù)裝置中數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)字信號(hào)處理器以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片的連接電路圖。圖3為本 實(shí)用新型繼電保護(hù)裝置的小波分解自適應(yīng)濾波流程圖。圖4為本實(shí)用新型繼電保護(hù)裝置中數(shù)字信號(hào)處理器的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。對(duì)照?qǐng)D1-3，基于小波分解的自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置，與通用繼電器模塊以及電源模塊連接，包括微處理器模塊、采集模塊、通信模塊、開入開出模塊以及人機(jī)交互模塊，采集模塊、通信模塊、開入開出模塊以及人機(jī)交互模塊分別與微處理器模塊連接。微處理器模塊由單片機(jī)(MCU)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片(FPGA)以及數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)依次連接組成。DSP軟件主要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，F(xiàn)PGA軟件主要完成數(shù)據(jù)的采集、自適應(yīng)整定值的計(jì)算和各種保護(hù)邏輯的處理。MCU軟件主要完成人機(jī)交互模塊的控制和上位機(jī)通訊功能的控制。本實(shí)施例中，單片機(jī)采用STC12LE5A60S2，數(shù)字信號(hào)處理器采用TMS320F28335。單片機(jī)分別與人機(jī)交互模塊以及通信模塊通信連接，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片分別與開入開出模塊以及通用繼電器模塊通信連接，采集模塊分別與數(shù)字信號(hào)處理器以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片通信連接。開入開出模塊以及通用繼電器模塊分別通過(guò)光電隔離器與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片通信連接。開關(guān)量輸入輸出模塊采用8路開關(guān)量輸入，8路開關(guān)量輸出，其中8路開關(guān)量輸出包括4路斷路器開斷輸出和4路信號(hào)輸出。采集模塊由電壓互感器、電流互感器、信號(hào)調(diào)理電路以及數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片依次連接組成，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片分別與數(shù)字信號(hào)處理器以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片通信連接。本實(shí)施例中數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片采用ADS8364芯片。通信模塊包括RS232、RS485以及GPRS通訊接口，RS232、RS485以及GPRS通訊接口分別與單片機(jī)連接。GPRS可以方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，實(shí)現(xiàn)四遙功能。本裝置通過(guò)GPRS與上位機(jī)通訊，可以上傳本裝置的自適應(yīng)三段電流保護(hù)定值，同時(shí)可以下載下一線路的自適應(yīng)三段電流保護(hù)定值是自適應(yīng)三段電流保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要基礎(chǔ)。人機(jī)交互模塊由液晶顯示屏與鍵盤連接組成。人機(jī)交互模塊由主控芯片STC12LE5A60S2控制，用于顯示在線監(jiān)測(cè)與保護(hù)裝置各種運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)裝置系統(tǒng)量進(jìn)行修改。液晶采用的是有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode,簡(jiǎn)稱OLED), LED具有優(yōu)異的抗震性、可彎曲性，低溫特性好，制造工藝簡(jiǎn)單，成本更低等優(yōu)點(diǎn)，全漢化顯示，可顯示一次系統(tǒng)圖、測(cè)量數(shù)據(jù)、保護(hù)信息、故障波形。DSP主流程如圖4所示，在12路模擬量連續(xù)采樣256點(diǎn)之后，首先對(duì)每路模擬量做自適應(yīng)濾波計(jì)算，然后計(jì)算有效值、10次以下的諧波有效值、相角差、三相阻抗、視在功率、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)等，完成后將數(shù)據(jù)送到FPGA，并釋放總線，通知主FPGA讀取數(shù)據(jù)。FPGA主要完成裝置各種保護(hù)邏輯的設(shè)計(jì)，保護(hù)邏輯有，自適應(yīng)三段電流保護(hù)、傳統(tǒng)三段電流保護(hù)、零序過(guò)流保護(hù)、重合閘(1-4次可設(shè))、速斷保護(hù)、低電壓保護(hù)、非電量保護(hù)、控制回路斷線監(jiān)測(cè)和裝置故障、 失電告警等。
權(quán)利要求1.一種基于小波分解的自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置，與通用繼電器模塊以及電源模塊連接，其特征在于，包括微處理器模塊、采集模塊、通信模塊、開入開出模塊以及人機(jī)交互模塊，所述采集模塊、通信模塊、開入開出模塊以及人機(jī)交互模塊分別與微處理器模塊連接，所述微處理器模塊由單片機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片以及數(shù)字信號(hào)處理器依次連接組成，所述單片機(jī)分別與人機(jī)交互模塊以及通信模塊通信連接，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片分別與開入開出模塊以及通用繼電器模塊通信連接，所述采集模塊分別與數(shù)字信號(hào)處理器以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置，所述開入開出模塊以及通用繼電器模塊分別通過(guò)光電隔離器與現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片通信連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置，所述采集模塊由電壓互感器、電流互感器、信號(hào)調(diào)理電路以及數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片依次連接組成，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片分別與數(shù)字信號(hào)處理器以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片通信連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置，所述通信模塊包括RS232、RS485以及GPRS通訊接口，所述RS232、RS485以及GPRS通訊接口分別與所述單片機(jī)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置，所述人機(jī)交互模塊由液晶顯示屏與鍵盤連接 組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于小波分解的自適應(yīng)饋線保護(hù)裝置，與通用繼電器模塊以及電源模塊連接，包括微處理器模塊、采集模塊、通信模塊、開入開出模塊以及人機(jī)交互模塊，所述采集模塊、通信模塊、開入開出模塊以及人機(jī)交互模塊分別與微處理器模塊連接，所述微處理器模塊由單片機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片以及數(shù)字信號(hào)處理器依次連接組成，所述單片機(jī)分別與人機(jī)交互模塊以及通信模塊通信連接，所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片分別與開入開出模塊以及通用繼電器模塊通信連接，所述采集模塊分別與數(shù)字信號(hào)處理器以及現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列芯片通信連接。其有益效果為克服了采用傳統(tǒng)微機(jī)保護(hù)裝置受檢測(cè)信號(hào)的影響，提高了保護(hù)靈敏度和準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)H02H7/22GK203119456SQ201320123618

公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者徐建源, 秦駿達(dá), 周建祥, 王博 申請(qǐng)人:南京因泰萊配電自動(dòng)化設(shè)備有限公司