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电气量转换方法及系统与流程

  • 国知局
  • 2024-08-02 15:51:17

本发明涉及一电力系统自动化装置控制领域,具体涉及电气量转换方法及系统。

背景技术:

1、电力系统的稳定运行是社会经济生活的前提条件,继电保护装置、测控装置、计量装置等电力自动化设备为电力系统的稳定运行提供了有力支撑,自动化设备的工作原理是将电压电流等电气量信号转换为数字信号,再对数字信号进行逻辑判断。随着时代发展,自动化设备的功能集成度提高,设备运算量也在增加,为了降低自动化设备的负荷率,需要提高运算效率。将电气量转换为数字量的普遍方法是使用全波傅氏,目前存在两种优化方法,第一种是使用半波傅氏,例如公布号为cn101262129a的现有发明专利申请文献《24kv真空断路器中电流保护控制方法及装置》,该现有方法包括:当突然上电时延时采样,避开本级线路突然合闸时出现的涌流;在稳定运行后,计算出电路中电流有效值,如果有效值没有超过整定值,则重新采样;如果有效值超过整定值,则判断线路中电流是涌流还是过流/短路;如果是涌流则重新采样,如果是过流/短路则做出保护动作。由前述现有技术的具体实施方案内容可知,该现有技术需要计算得到k点处半波傅氏算法与全波傅氏算法的差值,以及k点处半波傅氏算法中相电流的余弦系数和正弦系数。以及现有公开文献《小矢量法在线路电流差动保护中的应用》,该现有方法采用的小矢量算法是应用采样值作为傅里叶算法的部分和,不需要半波整数倍的数据窗。采用时变数据窗将缩短傅氏算法的响应时间,当时间窗小于一个周期时,假设时间窗的宽度为wk,具体采用114周波时窗小矢量。小矢量的计算是加权求和的过程,具体为均权值的直接求和。现有技术中采用的全波傅里叶算法能完全滤除整次谐波,滤波效果较好;然而小矢量算法对于10次以下的谐波都有可观的放大效果,甚至将3次和4次谐波放大了约5倍。可以看出应用此算法将会出现较大的幅值和相位偏差,使其应用受到很大的局限。

2、前述现有技术的缺点是无法排除谐波干扰;第二种方法是降低采样频率,例如公布号为cn106786385a的现有发明专利申请文献《一种适合于变频电动机的差动保护方法》,该现有方法包括:采用基于频率跟踪的相量差动和采样值差动相结合,两者相“与”后决定是否发出跳闸出口。在变频电动机的机端和中性点分别设置采样点,采集两侧电流的瞬时值,通过电流跟踪频率方式检测电动机的运行频率并实时调整采样频率,保持每周波采样点数不变,然后利用差分半波傅氏计算两侧的电流相量。前述现有技术的缺点是计算精度会随着采样频率的降低而降低。

3、综上,现有技术存在谐波干扰以及电气量转换计算精度低的技术问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于:如何解决现有技术中谐波干扰以及电气量转换计算精度低的技术问题。

2、本发明是采用以下技术方案解决上述技术问题的:电气量转换方法包括:

3、s1、根据预置采样频率,求取傅里叶系数;

4、s2、在电力设备启动时,将已有计算结果清零,在电力设备运行时,循环存储不少于2个周波的采样点;

5、s3、根据本次中断更新的采样点数据,配合傅里叶系数,据以得到新整体计算结果;

6、s4、判断装置启动时间是否大于单个的预置周波时间,循环执行步骤s3至步骤s4,对新电气量采样点进行循环更新,循环利用傅利叶系数,求取并循环更新新电气量采样点的新整体运算结果;

7、s5、实时刷新并输出新整体计算结果,在电力设备启动经过一个预置周波时间时,判断是否对当前的是否对新整体运算结果实施更新。

8、本发明在不提升硬件性能的前提下,提高设备的运算效率,降低设备的负荷率,同时保证计算的准确性,从而达到在同样成本的条件下可以实现更多功能的目的,方法容易实现,可靠性高,具有良好的应用前景。

9、在更具体的技术方案中,步骤s1中,利用下述公式表达傅里叶系数的实部ak、虚部bk:

10、

11、

12、式中,k为傅里叶系数对应的序号。

13、在更具体的技术方案中,步骤s2中,对电力设备的每个电气模拟量通道,前推特定时长的采样点数据,进行循环存储操作。

14、在更具体的技术方案中,步骤s3中,新整体运算结果包括:新采样点数据、新整波运算实部suma、新整波运算虚部sumb、新中断运算实部sa以及新中断运算实部sb。

15、在更具体的技术方案中,步骤s3中,利用下述逻辑,求取新中断运算实部sa、新中断运算实部sb:

16、sa=(i1-i41)*a1+(i2-i42)*a2+(i3-i43)*a3+(i4-i44)*a4

17、sb=(i1-i41)*b1+(i2-i42)*b2+(i3-i43)*b3+(i4-i44)*b4。

18、在更具体的技术方案中,步骤s3中,利用下述逻辑,求取新整波运算实部suma、新整波运算虚部sumb:

19、sumb(新)=sumb(旧)+sb;

20、suma(新)=suma(旧)+sa;

21、式中,i1,i2,i3,i4为最新采样数据,i41为采到i1的时刻前推一个周波相同位置的采样数据。

22、在更具体的技术方案中,步骤s3中,在电力设备的每个运行周期内,采集不少于2个新电气量采样点,获取并根据中断数据进行数据更新操作,以得到新整体运算结果。

23、本发明中的每个中断仅需计算一个中断时间内更新的采样点,一个周波时间内所有中断的计算结果组合起来即可达到全波傅氏的效果,计算量大大降低的同时在计算精度上可以达到相同效果。

24、在更具体的技术方案中,步骤s4包括:

25、s41、根据中断数据,循环更新新电气量采样点;

26、s42、根据中断数据,循环使用傅里叶系数;

27、s43、根据中断数据,使用采集到当前的中断数据的时刻,前推一个周波相同位置的采样数据,对对所有新电气量采样点进行循环存储。

28、本发明相比于现有技术中的常规全波傅氏算法,大大减少了运算量,相比于半波傅氏,本发明保留了全波傅氏抗谐波的特性,相比于依靠降低采样频率减少计算量,本发明在减少计算量的同时保留了高采样的精度,具有良好的应用前景。

29、本发明在电力设备同时接入了不同通道的电压电流的情况下,依然可以保证此设备内所有通道的电压电流相位是正确的,保证整个系统协调运行。

30、在更具体的技术方案中,步骤s43中,存储新整波运算实部suma、新整波运算虚部sumb,以作为下一个中断内的旧整波运算实部suma、旧整波运算虚部sumb。

31、在更具体的技术方案中,电气量转换系统包括:

32、傅里叶系数求取模块,用以根据预置采样频率,求取傅里叶系数;

33、已有结果清零模块,用以在电力设备启动时,将已有计算结果清零,在电力设备运行时,循环存储不少于2个周波的采样点;

34、新整体结果获取模块,用以根据本次中断更新的采样点数据,配合傅里叶系数,据以得到新整体计算结果,新整体结果获取模块与傅里叶系数求取模块连接;

35、整体数据循环更新模块,用以判断装置启动时间是否大于单个的预置周波时间,循环执行步骤s3至步骤s4,对新电气量采样点进行循环更新,循环利用傅利叶系数,求取并循环更新新电气量采样点的新整体运算结果,整体数据循环更新模块与新整体结果获取模块连接;

36、整体结果输出刷新模块,用以实时刷新并输出新整体计算结果,在电力设备启动经过一个预置周波时间时,判断是否对当前的新整体运算结果实施更新,整体结果输出刷新模块与整体数据循环更新模块连接。

37、本发明相比现有技术具有以下优点:

38、本发明在不提升硬件性能的前提下,提高设备的运算效率,降低设备的负荷率,同时保证计算的准确性,从而达到在同样成本的条件下可以实现更多功能的目的,方法容易实现,可靠性高,具有良好的应用前景。

39、本发明中的每个中断仅需计算一个中断时间内更新的采样点,一个周波时间内所有中断的计算结果组合起来即可达到全波傅氏的效果,计算量大大降低的同时在计算精度上可以达到相同效果。

40、本发明相比于现有技术中的常规全波傅氏算法,大大减少了运算量,相比于半波傅氏,本发明保留了全波傅氏抗谐波的特性,相比于依靠降低采样频率减少计算量,本发明在减少计算量的同时保留了高采样的精度,具有良好的应用前景。

41、本发明在电力设备同时接入了不同通道的电压电流的情况下,依然可以保证此设备内所有通道的电压电流相位是正确的,保证整个系统协调运行。

42、本发明解决了现有技术中存在的谐波干扰以及电气量转换计算精度低的技术问题。

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