電力系統(tǒng)采樣飛點檢測及其修復方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)的采樣方法，特別是一種對交流量異常采樣數(shù)據(jù)的實時 檢測及其修復方法。
【背景技術】
[0002] 電力系統(tǒng)交流電氣量采樣飛點數(shù)據(jù)（飛點數(shù)據(jù)為在連續(xù)光滑的交流電氣量采樣 曲線上出現(xiàn)的異常采樣數(shù)據(jù)，以下簡稱"飛點"）已經成為造成電力系統(tǒng)保護誤動的主要原 因，在智能電網中由于采樣環(huán)節(jié)抗干擾能力的削弱及數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)的增多，情況將更為突 出。因此必須對飛點采樣值進行實時判斷，避免飛點數(shù)據(jù)引起保護裝置誤動、電力系統(tǒng)誤操 作的情況發(fā)生。
[0003] 保護的快速動作要求飛點檢測延時必須很短，但是要實現(xiàn)在較短的檢測數(shù)據(jù)窗內 準確區(qū)分飛點采樣數(shù)據(jù)與系統(tǒng)故障時的正常暫態(tài)采樣值，將面臨很大的難度。由于智能電 網的建設時間還不長，現(xiàn)有技術有關飛點的異常采樣的檢測方法較少，同時這些方法均存 在一些不足，如針對性不強、靈敏度不高、門檻不易整定、數(shù)據(jù)窗要求較長、實時性差、無法 應用于快速保護、容易誤判等。檢出異常采樣后也僅僅是進行簡單閉鎖保護，這樣處理雖然 降低了異常采樣導致誤動的機率，卻容易使得電力系統(tǒng)發(fā)生故障時保護動作速度變慢。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種電力系統(tǒng)采樣飛點檢測及其修復方法，要解決的技術問 題是保證采樣數(shù)據(jù)的正確性，提高繼電保護的可靠性，提高操作準確性、降低測量及計量錯 誤。
[0005] 本發(fā)明采用以下技術方案：一種電力系統(tǒng)采樣飛點檢測修復方法，包括以下步 驟：
[0006] -、按每周波N點實時采集電力系統(tǒng)的交流量i (n) = IniSin(nTs+T。）；其中，Im為 幅值，η為當前采樣點，i (η)為η點對應的采樣值，
為采樣間隔，Τ。為初相位；
[0007] 二、計算 η 點的一階差分值：Δ i (n) = i (n)-i (η-I);
[0008] 三、計算 η 點的二階差分值：Δ Δ i (η) = Δ i (η) - Δ i (η-1);
[0009] 四、計算η點電流的幅值平方：
其中，k為一階差分系數(shù)：
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[0010] 五、滿足檢測判據(jù)：
判斷第n-1采樣點的采樣交流量 i(n-l)為飛點數(shù)據(jù)，n-1為飛點；其中，ε 1= δ ΑΙ^η-ηΔ)為一階差分門檻，δ i為一階差 分門檻系數(shù)，取值2; ε2= δ A2Ini(Ii-An)為二階差分門檻，δ2為二階差分門檻系數(shù)，取 值10 ; An為距離當前采樣點η的點數(shù)，β為左、右差分對稱系數(shù)，取值為
[0011] 六、從n-1點向前查找正常采樣點，按不滿足：
[0012]
[0013] 查找正常采樣點，然后對飛點n-1點的采樣值i (n-1)進行修復，飛點n-1點的計 算米樣值i (n-l)為：
[0014] 本發(fā)明的方法步驟一的每周波N點為80點。
[0015] 本發(fā)明的方法步驟一的交流量為交流電流量。
[0016] 本發(fā)明的方法步驟一按每周波N點實時采集電力系統(tǒng)二次回路的交流量。
[0017] 本發(fā)明的方法步驟五不滿足檢測判據(jù)：
，判斷為正常的采 樣值。
[0018] 本發(fā)明的方法步驟六得到的計算采樣值i (η-I)替換原飛點采樣數(shù)據(jù)，完成修復。
[0019] 7. -種電力系統(tǒng)采樣飛點檢測方法，包括以下步驟：
[0020] 一、按每周波N點實時采集電力系統(tǒng)的交流量i (n) = IniSin(nTs+T。）；其中，Im為 幅值，η為當前采樣點，i (η)為η點對應的采樣值，為采樣間隔，T。為初相位；
[0021] 二、計算 η 點的一階差分值：Δ i (n) = i (n)-i (η-I);
[0022] 三、計算 η 點的二階差分值：Δ Δ i (η) = Δ i (η) - Δ i (n-1); UiN 丄丄0(5(54:0 Λ _/·!·? O/ 丄丄丄/<
[0023] 四、計算η點電流的幅值平方：
；:其中，k為一階差分系數(shù)：
[0024] 五、滿足檢測判據(jù)：
判斷第n-1采樣點的采樣交流量 i(n-l)為飛點數(shù)據(jù)，n-1為飛點；其中，ε 1= δ ΑΙ^η-ηΔ)為一階差分門檻，δ i為一階差 分門檻系數(shù)，取值2; ε2= δ A2Ini(Ii-An)為二階差分門檻，δ2為二階差分門檻系數(shù)，取 值10 ; An為距離當前采樣點η的點數(shù)，β為左、右差分對稱系數(shù)，取值為
[0025] 本發(fā)明的方法步驟一的每周波N點為80點。
[0026] 本發(fā)明的方法步驟一的交流量為交流電流量。
[0027] 本發(fā)明的方法步驟一按每周波N點實時采集電力系統(tǒng)二次回路的交流量。
[0028] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，通過快速計算交流量幅值，實時確定交流量飛點檢測門 檻，并以檢測判據(jù)為依據(jù)檢測飛點，檢測出飛點后將其前后的異常數(shù)據(jù)進行修復，具有準 確性高、靈敏度高、可靠性高、修復效果好、實時性好、計算量小、數(shù)據(jù)窗短和對保護測量計 量無影響的特點，從而提高保護的可靠性，減少測量計量中的錯誤，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定 正確運行。
【附圖說明】
[0029] 圖1-1是插入異常數(shù)據(jù)后的波形圖。
[0030] 圖1-2是插入異常數(shù)據(jù)波形的飛點檢測結果圖。
[0031] 圖1-3是插入異常數(shù)據(jù)采用本發(fā)明方法修復后波形圖。
[0032] 圖2-1是浪涌干擾后的波形圖。
[0033] 圖2-2是浪涌干擾波形的飛點檢測結果圖。
[0034] 圖2-3是浪涌干擾經飛點修復后波形圖。
[0035] 圖3-1是飽和原始波形圖。
[0036] 圖3-2是飽和波形飛點檢測結果圖。
[0037] 圖3-3是飽和經飛點修復后波形圖。
[0038] 圖4-1是故障畸變原始波形圖。
[0039] 圖4-2是故障畸變波形的飛點檢測結果圖。
[0040] 圖4-3是故障畸變經飛點修復后的波形圖。
[0041] 圖5-1是飛點導致母差誤動的母差保護裝置所錄波形圖。
[0042] 圖5-2是飛點導致母差誤動的原始波形圖。
[0043] 圖5-3是飛點導致母差誤動的修復波形圖。
[0044] 圖6-1是飛點導致主變差動誤動的主變差動保護裝置所錄波形圖。
[0045] 圖6-2是飛點導致主變差動誤動的原始波形圖。
[0046] 圖6-3是飛點導致主變差動誤動的修復波形圖。
【具體實施方式】
[0047] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0048] 一、飛點數(shù)據(jù)特征及產生原因
[0049] 飛點的特征從電流波形采樣數(shù)據(jù)的圖形上可以很容易看出，是一個在連續(xù)光滑的 交流電氣量采樣曲線上遠離正常采樣值的錯誤數(shù)據(jù)（異常采樣數(shù)據(jù)）或持續(xù)時間很短的高 頻或尖脈沖。飛點產生的原因主要有以下三種情況：
[0050] 1.由于電子式互感器和合并單元MU通常裝在離一次設備較近的強電磁干擾環(huán)境 中，無形中增加了電子式互感器和合并單元受干擾出錯的幾率，其波形特征為持續(xù)時間很 短的高頻波形或尖脈沖。
[0051] 2.雷擊浪涌干擾也是電力系統(tǒng)的主要干擾源之一，其波形特征為持續(xù)時間很短能 量很高的單極性尖脈沖。
[0052] 3.由于MU采樣數(shù)據(jù)以通信報文的形式傳輸，通常需經過交換機或級聯(lián)的方式接 入保護裝置，由于傳輸環(huán)節(jié)的增多，中間任何一個環(huán)節(jié)出錯，都將使保護裝置收到錯誤的數(shù) 據(jù)。
[0053] 上述第1、2點為模擬信號干擾，由于合并單元通常采用就地安裝，二次回路電纜 長度較傳統(tǒng)保護大幅縮短，二次回路的感抗容抗大幅減小，并且，在智能電網中要求合并單 元能夠采集40次以上的諧波，因此合并單元濾波電路的截止頻率都設計得很高，因此智能 電網相對于傳統(tǒng)保護電網，采樣環(huán)節(jié)削弱了對模擬信號干擾的抑制能力，導致模擬信號轉 換為數(shù)字信號的電路AD采集到受干擾的信號。
[0054] 二、基于可去間斷點的飛點數(shù)據(jù)判別方法
[0055] 由電力系統(tǒng)理論知道，正常情況下電力系統(tǒng)電氣量采樣波形均為分段連續(xù)的波 形，這一特性為判斷飛點提供了理論依據(jù)。飛點值遠大于其前后正常采樣點的值，或出現(xiàn)一 個很大的尖脈沖，可以看作是一個點在時間軸上的放大，其波形特征完全符合數(shù)學上對可 去間斷點的定義。
[0056] 若函數(shù)f (X)在η點滿足f' +(n) = f'（η)，則函數(shù)f (X)在η點是連續(xù)的；若函數(shù) f(x)在η點無定義，或f' +(n) = f'（η)，但1^= '則η點是可去間斷點。式中 f'（n)、f'+(n)為η點的左右極限。
[0057] 對于離散的采樣數(shù)據(jù)，當采樣步長（采樣周期）充分小時，其在某點處的左、右導 數(shù)可用前后相鄰采樣點差分值進行判斷，即： CN 105138843 A 兄明書 5/11 頁
[0058]
(I)
[0059] 式⑴中，Δ f (n)、Δ f (n+1)為離散函數(shù)f (X)在n、n+l點的差分值。式⑴說明 在采樣間隔固定的情況下，離散采樣的差分值可近似表示電流電壓物理量的變化率。
[0060] 由飛點的波形特征、數(shù)學函數(shù)連續(xù)性和可去間斷點的定義，可以得出基于可去間 斷點的飛點判據(jù)如下：
[0061] 1.采樣值在η點不連續(xù)
[0062]
:(.2
[0063] 式（2)中，￡2為二階差分門檻，近似表示電流電壓物理量在η點采樣數(shù)據(jù)（采 樣）前后是否連續(xù)