专利名称：一种数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法
技术领域：
本发明涉及的是一种电力自动化技术领域，具体涉及的是一种数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法。
背景技术：
随着智能电网建设进入实用化阶段，对作为智能电网支撑节点的变电站逐步形成了一种新的智能变电站模式，其中最重要的技术更新之一是在数据的采样环节和开关量的输入、输出环节，数据采样环节由传统变电站的电缆交流信号输入变为通过光纤的数字信 号输入，跳闸信号也通过光纤以太网进行传输。新技术的使用使得智能变电站和传统的变电站相比，从系统结构上发生了很大的变化，提高了电网运行的安全稳定性，但在运行维护中也迎来了新的问题值得研究一、光纤输入的数据报文时间间隔与常规保护采样间隔存在差异；二、光纤通讯存在误码或中断的可能，可能造成采样数据丢失；三、相比常规保护采样，数字采样存在一定的延时；四、电子式互感器技术特别是小信号互感器技术不太成熟，抗干扰标准比较低，在一定环境下会产生异常数据。以上问题如果得不到解决，必然影响保护装置的可靠性，增加保护装置的误动率。
发明内容
本发明的发明目的是在于，克服现有技术的不足，而提供一种数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法，实时检测装置接收的采样数据，根据采样数据品质、双通道数据比较及异常幅值大小比较、突变量比较检测出异常数据，并针对不同情况作异常数据处理，从而保证了数据可靠性，提高了保护装置性能。为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为一种数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法，在电力系统中，电子式电压互感器、电子式电流互感器通过合并单元(MU)分成组接至电力系统二次装置进行电压和电流信号的采集，所述合并单元(MU)的输出端通过以太网或光纤连接至间隔层的保护测控装置，将电子式电压互感器和电子式电流互感器所采集的电流采样值和电压采样值数据按照IEC61850-9-1和IEC60044-8定义的传输通用数据集标准上传至保护测控装置，所述保护测控装置的采样值接口模块接收所述采样值数据后，对采样值数据进行处理。对于异常采样值动态处理方法，步骤如下(I)参数初始化过程；基于整定的额定电压、额定电流、线路参数等系统参数值，计算出最大短路电流及突变电流；根据正弦波形的特性，采样点最大值为有效值I的I. 414倍，考虑到可靠系数，设定一系数k>l. 414，并根据系统参数设定一个门槛值a ；
(2)采样数据接收过程；①在中断中自动接收来自外部设备的采样数据报文；②将所接收的采样数据存入缓冲区，并将数据的品质存入对应的缓冲区；③自动重复步骤① 步骤②；(3)异常数据处理过程；(a)检测采样数据的品质，若品质无效，则不参与保护计算，同时闭锁保护一个周期；(b)比较同一采样通道的两路数字采样值，判断其数据是否异常，若异常则不参与保护计算，同时闭锁保护一个周期；
数据窗后，计算出采样数据的幅值I1，从而计算出该时刻的动态门槛值，即i^k^i+a，其中a为固定门槛值，I1为该时刻采样值的有效值，k为可靠系数；(d)判断采样数据和计算出该时刻的动态门槛值im的大�。蝗粲胁裳莩偶髦担涂梢耘卸细氖菸斐Ｊ荩慌卸细檬菸斐Ｊ荩蚪氩街�(f);若采样数据小于动态门槛值，判断该数据为正常数据，则进入步骤(e);(e)判断突变量数值是否异常；基于计算出的有效值，计算出此刻数据窗中正弦波形理论最大的变化量AImax，并计算每点采样数据与前后两点采样数据的突变量值AIp八12，若A Ip A I2相对于A Imax都是明显正偏很大或负偏很大，判断该点数据为异常数据，则进入步骤(e);若AIp A I2相对于A Imax都是，判断该点数据为异常数据，则进入步骤Ce);反之，则判断该点数据为正常数据，则参与逻辑判断；(f)采样数据三角插值处理；通过步骤(C)与步骤(e)，检测出异常数据后，去处该点异常数据，并利用现有的正常的采样数据窗进行数据三角插值处理保证数据可靠性，处理后数据则参与逻辑判断。所述电子式互感器内应由两路独立的采样系统进行采集，每路采样系统应采用双A/D系统接入合并单元，每个合并单元输出两路数字采样值由同一路通道进入一套数字化保护装置，以满足双重化保护相互完全独立的要求。本发明的效果和优点为I.本发明能实时监测光纤的通讯状态，能在2个采样中断时间间隔内发现光纤中断，并及时闭锁保护；2.本发明能实时检测出互感器本身引起的数据异常；3、本发明通过三角插值方法对异常数据进行处理，实现对采样数据窗的完整修复，从而有力的保证了保护装置的可靠性。
图I为本发明数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法的处理流程图；图2为本发明数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法的异常数据分析示意图。
具体实施例方式
为进一步揭示本发明的技术方案，兹结合附图详细说明本发明的实施方式。以下实施例只是描述性的，不能以此限定本发明的保护范围，凡是基于本发明技术方案所作的等同变化、改进及故意变劣等行为，均应属于本发明的保护范围。本发明如图I所示，本发明一种数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法，在电力系统中，电子式电压互感器、电子式电流互感器通过合并单元(MU)分成组接至电力系统二次装置进行电压和电流信号的采集，所述合并单元(MU)的输出端通过以太网或光纤连接至间隔层的保护测控装置，将电子式电压互感器和电子式电流互感器所采集的电流采样值和电压采样值数据按照IEC61850-9-1和IEC60044-8定义的传输通用数据集标准上传至保护测控装置，所述保护测控装置的采样值接口�？榻邮账霾裳凳莺螅圆裳凳萁写恚杂谝斐２裳刀矸椒òㄈ龉蹋直鹞�(I)参数初始化过程，该过程主要完成数据监测必须的参数计算，从而能够较好的适应不同的电力系统环境；
(2)采样数据接收过程，该过程主要实现采样数据接收及转存；(3)异常数据处理过程，该过程主要实现对采样数据检测，并对检测出的异常数据作相应处理。本发明其主要通过检 测采样数据品质、比较两路数据及动态门槛值比较方法来验证采样数据的正确性，并对异常数据进行插值处理，大大提高了保护装置的可靠性，有力的保证一次设备的安全运行和电网的安全运行。本发明中，电子式互感器内应由两路独立的采样系统进行采集，每路采样系统应采用双A/D系统接入合并单元(MU)，每个合并单元MU输出两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装置，以满足双重化保护相互完全独立的要求。下面结合附图1，分别对三个过程的工作流程进行描述( I)参数初始化过程基于整定的额定电压、额定电流、线路参数等系统参数值，计算出最大短路电流及突变电流；根据正弦波形的特性，采样点最大值为有效值I的I. 414倍，考虑到可靠系数，设定一系数k>l. 414，并根据系统参数设定一个门槛值a ；( 2 )采样数据接收过程①在中断中自动接收来自外部设备(包括合并单元及电子式互感器等)的采样数据报文；②将所接收的采样数据存入缓冲区，并将数据的品质存入对应的缓冲区；③自动重复步骤① 步骤②；(3)异常数据处理过程；(a)检测采样数据的品质，若品质无效，则不参与保护计算，同时闭锁保护一个周期；(b)比较同一采样通道的两路数字采样值，判断其数据是否异常，若异常则不参与保护计算，同时闭锁保护一个周期；(C)取得完整周波的数据窗后，计算出采样数据的幅值II，从而计算出该时刻的动态门槛值，即(其中a为固定门槛值，I1为该时刻采样值的有效值，k为可靠系数)。若有采样数据i超过动态门槛值，就可以判断改数据为异常数据；(d)基于计算出的有效值，计算出此刻数据窗中正弦波形理论最大的变化量△I_，并计算每点采样数据与前后两点采样数据的突变量值Ali、AI2，如果AIp △12相对于AImax都是明显正偏很大或负偏很大，可以确定该点数据为异常数据；(e)通过步骤(C)与步骤(d)，检测出异常数据后，去处该点异常数据，并利用现有的正常的采样数据窗进行数据三角插值处理保证数据可靠性。应用实施例本发明中异常数据分析示意图如图2所示，iq为采样数据中出现的异常数据，ia与ib为相邻异常数据的两个正常采样数据。本实施例中以值为5A的电流通道为例，采样率为32点/周期，则理论上最大采样数据为I. 414X5=7. 07A，假设设置可靠系数为I. 2，固定门槛值为0. 1A,则最大门槛值为 8. 584A，最大变化量为7. 07 X sin (11. 250) X I. 2=1. 655A,那么只要检测采样数据是否大于8. 584A，若大于则判断为异常数据。而对于突变量检测，计算出iq与ia、ib的突变量A Ia、A Ib,然后检测突变量A Ia、A Ib都是否都大于最大变化量或都小于最大变化量，若是则判断为异常数据。本发明能实时监测光纤的通讯状态，能在2个采样中断时间间隔内发现光纤中断，并及时闭锁保护；并能实时检测出互感器本身引起的数据异常；而且通过三角插值方法对异常数据进行处理，实现对采样数据窗的完整修复，从而有力的保证了保护装置的可靠性。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法，在电力系统中，电子式电压互感器、电子式电流互感器通过合并单元分成组接至电力系统二次装置进行电压和电流信号的采集，所述合并单元的输出端通过以太网或光纤连接至间隔层的保护测控装置，将电子式电压互感器和电子式电流互感器所采集的电流采样值和电压采样值数据按照IEC61850-9-1和IEC60044-8定义的传输通用数据集标准上传至保护测控装置，所述保护测控装置的采样值接口�？榻邮账霾裳凳莺螅圆裳凳萁写恚黄涮卣髟谟冢杂谝斐２裳刀矸椒ú街枞缦� (1)参数初始化过程； 基于整定的系统参数值，计算出最大短路电流及突变电流； (2)采样数据接收过程； ①在中断中自动接收来自外部设备的采样数据报文； ②将所接收的采样数据存入缓冲区，并将数据的品质存入对应的缓冲区； ③自动重复步骤① 步骤②； (3)异常数据处理过程； (a)检测采样数据的品质，若品质无效，则不参与保护计算，同时闭锁保护一个周期；若品质有效进入下一步骤(b); (b)比较同一采样通道的两路数字采样值，判断其数据是否异常，若异常则不参与保护计算，同时闭锁保护一个周期；若数据正常进入下一步骤(C)； (c)计算出采样数据的幅值I1和计算出该时刻的动态门槛值im;取得完整周波的数据窗后，计算出采样数据的幅值I1，从而计算出该时刻的动态门槛值im ; (d)判断采样数据和计算出该时刻的动态门槛值im的大�。蝗舨裳莩偶髦担卸细檬菸斐Ｊ荩蚪氩街�(f);若采样数据小于动态门槛值，判断该数据为正常数据，则进入步骤(e); (e)判断突变量数值是否异常；基于计算出的有效值，计算出此刻数据窗中正弦波形理论最大的变化量A Imax,并计算每点采样数据与前后两点采样数据的突变量数值AIpA I2,若AIp A I2相对于A Imax都是明显正偏很大或负偏很大，判断该点数据为异常数据，则进入步骤(e);若AIp AI2相对于AImax都是，判断该点数据为异常数据，则进入步骤(e);反之，则判断该点数据为正常数据，则参与逻辑判断； (f)采样数据三角插值处理；通过步骤(C)与步骤(e)，检测出异常数据后，去处该点异常数据，并利用现有的正常的采样数据窗进行数据三角插值处理保证数据可靠性，处理后数据则参与逻辑判断。
2.根据权利要求I所述的数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法，其特征在于，上述步骤(I)中，根据正弦波形的特性，采样点最大值imax为有效值I的I. 414倍，设定一系数k>l. 414，并根据系统参数设定一个门槛值a。
3.根据权利要求I所述的数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法，其特征在于，上述步骤(I)中，所述系统参数值为额定电压、额定电流、线路参数。
4.根据权利要求I所述的数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法，其特征在于，上述步骤(C)中，动态门槛值im的计算公式为d^kA+a，其中a为固定门槛值，I1为该时刻采样值的有效值，k为可靠系数。
5.根据权利要求I所述的数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法，其特征在于，所述电子式互感器内应由两路独立的采样系统进行采集，每路采样系统应采用双A/D系统接入合并单元，每个合并单元输出两路数字采样值由同一路通道进入一套数字化保护装置，以满足双重化保护相互完全独立的要求。
全文摘要
本发明公开的是一种数字化保护测控装置异常采样值动态处理方法，该方法包括以下过程(1)参数初始化过程；(2)采样数据接收过程；(3)异常数据处理过程，该异常数据处理过程包括(a)检测采样数据的品质；(b)比较同一采样通道的两路数字采样值；(c)计算出采样数据的幅值和计算出该时刻的动态门槛值；(d)判断采样数据和计算出该时刻的动态门槛值的大小；(e)判断突变量数值是否异常；(f)采样数据三角插值处理。本发明主要通过检测采样数据品质、比较两路数据及动态门槛值比较方法来验证采样数据的正确性，并对异常数据进行插值处理，大大提高了保护装置的可靠性，有力的保证一次设备的安全运行和电网的安全运行。
文档编号G01R19/25GK102707132SQ201210158999
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者刘辉, 吴骞, 周邵亮, 姚成, 熊剑, 王海燕, 邓烽, 黄国方 申请人:国电南瑞科技股份有限公司
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