一种继电保护装置采样值动态零漂滤除方法与流程

1.本发明属于电力系统保护技术领域。


背景技术：

2.在继电保护领域，现有零漂滤除方法普遍为事先通过测量或标定测得系统采样的零漂值，而后在系统运行时使用该零漂值对模拟量进行校准。此种方法，在测量模拟量通道零漂值时，需要短接通道输入，而且系统运行中模拟量校准所使用的零漂值固定不变。由于模拟量传感及采样环节中，电子元器件老化、温湿度等的环境变化，零漂值往往会随时间发生变化，零漂校准的误差可能会变得越来越大，影响继电保护系统的可靠度和测量系统的精确度。
3.另一种测量零漂值的方法是实时计算采样点累加和，根据采样点数据之和，求出平均零漂值。但是采样值在采集、传输等过程中难免产生无效点或者采样值异常点，在系统有保护启动或者被测模拟量有突变时，也会有大量采样值突变点，这些采样值异常点和突变点，使得采用累加采样点之和测得的零漂值误差较大。
4.还有一类方法是在系统停机、无保护启动且无模拟量突变时进行采样点累加，计算出平均零漂值，这种方法的缺点是对测量的条件要求苛刻，且不能实时动态测量零漂值。


技术实现要素：

5.发明目的：为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种继电保护装置采样值动态零漂滤除方法。
6.技术方案：本发明提供了一种继电保护装置采样值动态零漂滤除方法，具体包括如下步骤：
7.步骤1：周期性采样继电保护装置中直流偏置为零的交流模拟量，得到模拟量信号周波；当模拟量信号周波的数量达到预设的阈值n后，建立长度为n*tsig的时间窗口，并将该n个模拟量信号周波按照时间顺序放入该时间窗口中，其中tsig为模拟量周波的周期；每个模拟量信号周波中的采样点的总个数相同；
8.步骤2：将第n个模拟量信号周波在时间上平均分成y时间区段，n＝1，
…
，n；使得该周波上的每个采样点落入且仅落入其中一个时间区段；
9.步骤3：预设若干个模拟量数值区间，使得任意一个模拟量信号周波中每个采样点对应的模拟量采样值属于且仅属于其中一个模拟量数值区间；
10.步骤4：将落在相同编号时间区段的采样点分为一组；针对第y个时间区段，若某个模拟量数值区间的采样点的个数少于预设的阈值，则将该模拟量数值区间中的采样点删除；计算剩余的采样点对应的模拟量数值的平均值，将该平均值作为第y个时间区段的典型采样值，y＝1，
…
，y；
11.步骤5：计算y个典型采样值的平均值，将该平均值作为当前时间窗口中模拟量的零漂值，并利用该零漂值实时校准模拟量的采样值；
12.步骤6：当产生一个新的模拟量信号周波时，将时间窗口向前滑动一个模拟量周期，将时间窗口中时间最旧的周波移出时间窗口，并将该新的模拟量信号周波放入至时间窗口中，并将该新的模拟量信号周波在时间上平均分成y时间段，返回步骤4。
13.进一步的，所述n的取值范围为10～100。
14.进一步的，所述步骤2中y＝tsig/tsamp，tsamp为采样周期。
15.有益效果：
16.第一、本发明采用数值分布概率统计的方法，计算得到模拟量周波内各采样点的典型数值，有效剔除了在运行过程中由于各种情况出现的异常采样值，提高了零漂测量的精度。
17.第二、本发明采用滑动窗口实时计算零漂值，提高零漂值的动态响应，快速、有效跟踪模拟量零漂值随时间发生的变化，提高了系统模拟量测量的精度。
18.第三、本发明提供的算法，可在系统中模拟量采样值采集、传输以及处理的任一环节实施，无需短接模拟量通道输入或者系统停机，在系统正常运行中自动计算零漂并校准，对工作条件和环境要求低，适应性强，系统保护启动时或者模拟量采样值出现异常突变点不会影响零漂校准精度。
附图说明
19.图1是本发明的流程示意图；
20.图2是本发明模拟量时间区段划分示意图；
21.图3是本发明相同时间区段编号内落入采样点的数值分布示意图。
具体实施方式
22.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
23.本实施例提供一种继电保护装置采样值动态零漂滤除方法，该方法应用于直流分量为零的模拟量零漂校准装置中，将模拟量信号平均分成若干相位区间，统计指定时间窗口内各个相位区间的采样点的数值分布，剔除每个相位区间内数值分布概率低的采样点，并将剩余的采样点进行平均，得到该时间窗口内的采样值的直流分量，作为采样值的零漂进行滤除，如图1所示，具体包括如下步骤：
24.步骤1、将一个完整的模拟量信号周波在时间上平均分为tsig/tsamp个区段。本实施例以继电保护领域典型应用场景为例，交流模拟量的周期为20ms，采样频率率为1.2khz，则将一个完整的模拟量周波均分为24个时间区段，编号1至24，如图2所示，位于不同模拟量周期内相同位置的时间区段被视为同一个时间区段，编号相同。
25.步骤2、根据经验预设若干个模拟量数值区间，使得每个采样点的数值属于且仅属于其中一个数值区段。
26.步骤3、当模拟量信号周波的数量达到预设的阈值n后，建立长度为n*tsig的时间窗口，并将该n个模拟量信号周波按照时间顺序放入该时间窗口中，每个模拟量信号周波中的采样点的总个数相同，本实施中n＝10～100。
27.步骤4、窗口内包含n个模拟量周波，每个周波含24个采样点，每个采样点落入且仅
落入其中一个时间区段，将落在相同编号时间区段的采样点分为一组，得到24组数据。
28.步骤5、每组数据按照步骤2中的数值区段进行采样点对应的模拟量采样值进行分布统计，如图3。
29.步骤6、针对任意一个时间区段，若纵坐标中的某个模拟量数值区间的采样点的个数少于预设的阈值，则将该模拟量数值区间中的采样点删除；计算剩余的采样点对应的模拟量数值的平均值；此平均值作为所在编号时间区段的典型采样值。
30.步骤7、将24个时间区段的典型采样值求得平均值，即为模拟量的零漂值，并利用最新的零漂值实时校准模拟量采样值。
31.步骤8、当新到达的模拟量采样点个数满足一个周波的采样点个数时(也既当产生一个新的完整得到模拟量信号周波时)，将窗口向前滑动一个模拟量周期，将时间窗口中时间最旧的周波移除时间窗口，并将新的模拟量信号周波放入至时间窗口中，重复步骤4到步骤7，刷新零漂值。以此类推，每20ms更新一次零漂值。
32.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。


技术特征：
1.一种继电保护装置采样值动态零漂滤除方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤1：周期性采样继电保护装置中直流偏置为零的交流模拟量，得到模拟量信号周波；当模拟量信号周波的数量达到预设的阈值n后，建立长度为n*tsig的时间窗口，并将该n个模拟量信号周波按照时间顺序放入该时间窗口中，其中tsig为模拟量周波的周期；每个模拟量信号周波中的采样点的总个数相同；步骤2：将第n个模拟量信号周波在时间上平均分成y时间区段，n＝1，
…
，n；使得该周波上的每个采样点落入且仅落入其中一个时间区段；步骤3：预设若干个模拟量数值区间，使得任意一个模拟量信号周波中每个采样点对应的模拟量采样值属于且仅属于其中一个模拟量数值区间；步骤4：将落在相同编号时间区段的采样点分为一组；针对第y个时间区段，若某个模拟量数值区间的采样点的个数少于预设的阈值，则将该模拟量数值区间中的采样点删除；计算剩余的采样点对应的模拟量数值的平均值，将该平均值作为第y个时间区段的典型采样值，y＝1，
…
，y；步骤5：计算y个典型采样值的平均值，将该平均值作为当前时间窗口中模拟量的零漂值，并利用该零漂值实时校准模拟量的采样值；步骤6：当产生一个新的模拟量信号周波时，将时间窗口向前滑动一个模拟量周期，将时间窗口中时间最旧的周波移出时间窗口，并将该新的模拟量信号周波放入至时间窗口中，并将该新的模拟量信号周波在时间上平均分成y时间段，返回步骤4。2.根据权利要求1所述的一种继电保护装置采样值动态零漂滤除方法，其特征在于：所述n的取值范围为10～100。3.根据权利要求1所述的一种继电保护装置采样值动态零漂滤除方法，其特征在于：所述步骤2中y＝tsig/tsamp，tsamp为采样周期。

技术总结
本发明公开了一种继电保护装置采样值动态零漂滤除方法，本发明基于模拟量在各个相位区间的采样点的数值分布统计结果，滤除异常采样点，并计算滑动时间窗口内采样值的直流分量，作为采样值的零漂，实时校准采样值，实现零漂的动态跟踪和实时滤除。本发明提高了零漂测量的精度，对工作条件和环境要求低，适应性强，系统保护启动时或者模拟量采样值出现异常突变点不会影响零漂校准精度。变点不会影响零漂校准精度。变点不会影响零漂校准精度。


技术研发人员：赵玉灿 李彦 刘东超 许宗光
受保护的技术使用者：南京南瑞继保工程技术有限公司
技术研发日：2021.04.27
技术公布日：2022/10/27