一種用于智能變電站數字化電能的計量方法
【專利摘要】本發(fā)明一種用于智能變電站數字化電能的計量方法，步驟如下；1)對智能變電站中合并單元發(fā)送出的電壓和電流的數字信號依次進行丟包補償和粗大數據剔除；2)根據處理后的電壓和電流信號得到瞬時功率，在得到的瞬時功率中截取n個連續(xù)點與Blackman卷積窗函數系數相乘后進行低通濾波得到平均功率；3)根據得到的平均功率按照時間積分得到智能變電站數字化電能，同時將平均功率進行P/F變換為電能脈沖后輸出，得到智能變電站數字化電能的計量值。通過采用卷積窗函數對瞬時功率進行低通濾波，從而能夠利用FIR低通濾波器對電能準確計量，同時對合并單元中發(fā)送出的數據進行丟包補償和粗大數據剔除，降低非同步采樣造成的頻譜泄露影響。
【專利說明】-種用于智能變電站數字化電能的計量方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設備的監(jiān)測領域，用于智能變電站的電能計量，具體為一種 用于智能變電站數字化電能的計量方法。

【背景技術】
[0002] 目前智能電網建設已經上升到了國家高度，而智能變電站則是智能電網建設的重 要基礎和支撐。智能變電站主要優(yōu)點體現在以下幾個方面：過程設備數字化，引進了電子式 互感器、合并單元智能終端等新裝置；信息傳輸網絡化，主要為IEC61850協(xié)議及網絡通信 技術。這意味著變電站過程層設備與間隔層設備之間的信息交互發(fā)生了較大改變。過程層 中電子式互感器及智能一次設備的應用，決定了數字化電能表成為智能變電站電能計量裝 置的重要組成部分之一。智能變電站過程層中電子式互感器及智能一次設備的應用，決定 了數字接口的數字化電能表成為智能變電站電能計量裝置的重要組成部分。數字化電能表 與傳統(tǒng)電能表的本質區(qū)別在于：數字化電能表信號的輸入是通過電子式互感器合并單元輸 出的全數字信號，采用標準規(guī)定的通信協(xié)議進行傳輸的。
[0003] 理論上在電量計算的過程中不產生誤差，只可能產生的誤差為浮點數運算時有效 位誤差，為計算機系統(tǒng)固有誤差。這種誤差小于萬分之一，所以數字化電能表從原理上來說 沒有準確度等級。但是由于編寫的程序并不十分完善，因此在程序算法上依然有可能引入 一定誤差。另一方面，數字化電能表虛擬儀器直接獲取電子式互感器的輸入波形數據（數 字量），不直接對模擬電壓和電流進行傳感和采集，若合并單元輸出的數據中存在壞點、丟 包等情況時，也有可能引入一定誤差。所以在電量計算中需要減小壞點、丟包等因素對電 壓、電流、電能量誤差的影響。因此需求合適的算法來減小電能計算過程中的誤差具有重要 意義。


【發(fā)明內容】

[0004] 針對現有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種計量精準，能夠消除壞點和丟包情 況的用于智能變電站數字化電能的計量方法。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術方案來實現：
[0006] -種用于智能變電站數字化電能的計量方法，包括如下步驟；
[0007] 1)對智能變電站中合并單元發(fā)送出的電壓和電流的數字信號依次進行丟包補償 和粗大數據剔除；
[0008] 2)根據處理后的電壓和電流信號得到瞬時功率，在得到的瞬時功率中截取η個連 續(xù)點與Blackman卷積窗函數系數相乘后進行低通濾波后由如下公式得到平均功率；

【權利要求】
1. 一種用于智能變電站數字化電能的計量方法，其特征在于，包括如下步驟； 1) 對智能變電站中合并單元發(fā)送出的電壓和電流的數字信號依次進行丟包補償和粗 大數據剔除； 2) 根據處理后的電壓和電流信號得到瞬時功率，在得到的瞬時功率中截取η個連續(xù)點 與Blackman卷積窗函數系數相乘后進行低通濾波后由如下公式得到平均功率；
其中，P(m)為瞬時功率，u(m)為處理后電壓，i(m)為處理后電流，p為平均功率，B(m) 為Blackman卷積窗函數中與瞬時功率對應的系數； 3) 根據得到的平均功率按照時間積分得到智能變電站數字化電能，同時將平均功率進 行P/F變換，轉換為電能脈沖后輸出，得到智能變電站數字化電能的計量值。
2. 根據權利要求1所述的一種用于智能變電站數字化電能的計量方法，其特征在于， 步驟1)中，粗大數據剔除時，包括如下步驟； 1. 1)通過IEC61850-9-2通訊協(xié)議從合并單元獲取電壓和電流信號的數字采樣值分別 構成η個點的數組； 1. 2)按照從后往前的順序截取a個連續(xù)的數字采樣值作為參考值，a為大于3的整數， η為a的整數倍；剔除其中的最大值和最小值，對剩余的參考值進行最小二乘法擬合，得到 二次擬合曲線，計算參考值與二次擬合曲線中擬合值的誤差的殘差； 1. 3)計算殘差的標準差，然后依次將殘差的絕對值與5?7倍的標準差相比較；若大 于則該點對應的數字采樣值是粗大數據，用得到的擬合曲線重新計算該點的值并替代原來 的數值，去除該粗大數據。
3. 根據權利要求2所述的一種用于智能變電站數字化電能的計量方法，其特征在于， 步驟1. 2)中，截取7個連續(xù)的采樣值作為擬合值。
4. 根據權利要求2所述的一種用于智能變電站數字化電能的計量方法，其特征在于， 在步驟1. 3)中通過如下公式得到殘差的標準差，
其中，xva(k)為參考值對應的序號；error(k)為二次擬合函數得出的擬合值與參考 值的誤差；polyal、polya2、polya3分別為三個二次擬合曲線對應函數的系數；k為1到a 的正整數；value(k)為參考值；valuex(k)為擬合值；stderror為誤差的殘差的標準差； avrerror為中值濾波，即剔除擬合值和采樣值之間誤差的最大值和最小值后，計算剩余誤 差數據得到的平均值。
5. 根據權利要求1-4中任意一項所述的一種用于智能變電站數字化電能的計量方法， 其特征在于，步驟1)中，在進行粗大數據剔除之前，進行丟包補償；對數字采樣值的序號進 行檢查并計算丟包的個數，若連續(xù)則采樣值之間不存在丟包現象；若不連續(xù)則要對丟包進 行補償； 若丟包個數不大于2,在丟包處補償一個數字采樣值的極大值，然后再重新按照從后往 前的順序截取a個連續(xù)的采樣值；若丟包個數大于2小于2a，剔除截取的a個點中的最大 值和最小值，用剩余的點進行最小二乘法曲線擬合，用擬合曲線計算得到丟包處的數據，進 行對丟包處數據的補償；若丟包個數大于2a，則發(fā)出報警停止補償丟包數據并丟棄當前數 據；然后開始截取新的a個連續(xù)的采樣值。
6.根據權利要求1所述的一種用于智能變電站數字化電能的計量方法，其特征在于， 步驟2)中，采用Blackman卷積窗函數FIR低通濾波器來對瞬時功率進行濾波處理。
【文檔編號】G01R22/10GK104111373SQ201410353194
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權日:2014年7月23日
【發(fā)明者】宋曉林, 駱一萍, 賀鴻祺, 任偉, 李國慶 申請人:國家電網公司, 國網陜西省電力公司電力科學研究院, 西安交通大學