一种新型变电站智能设备采样值接口方案

随着电子互感器技术的发展和IEC61850标准的推广,变电站间隔层智能设备的交流采样技术将由传统的对模拟信号A／D转换技术变革为以太网通信技术。为了不改变传统保护、测控装置算法,分析了采用Lagrange线性插值对合并单元输入的采样值进行数据抽取的可行性,研究了插值抽取的方法,进行了误差分析,同时分析了谐波信号对插值算法的影响。     

采样值报文抖动对基于线性插值理论的电子式互感器数据同步算法的影响研究

采样值报文的抖动会导致电子式互感器数据同步的插值精度出现偏差,甚至在报文抖动幅度较大时出现严重的插值错误,进而导致间隔层测控装置出现误测量或保护装置不正确动作。针对此问题,以工程中常用的线性插值算法为背景,建立了报文的抖动影响下电子式互感器数据同步的插值模型,推导了线性插值算法的插值误差;根据信号中是否包含谐波分量,分别仿真计算了稳态和暂态情况下各影响因素对线性插值算法插值精度的影响。计算结果表明:在低采样速率时,报文抖动对数据同步插值算法的影响不明显,随着采样速率的增加,报文抖动对插值算法插值精度的影响增大;插值误差的大小与报文的抖动幅度成正比。此外,报文抖动影响下谐波的波次及幅度也使线性插值算法的插值误差增大。研究结果对于分析存在报文抖动时,电子式互感器数据同步的插值精度具有重要意义。     

插值算法在智能变电站中的应用

智能变电站的模拟量采集系统由传统的集中式采样变为分布式采样,需要使用插值算法对来自不同装置的采样值进行同步处理。对常用的零阶插值、一阶插值、三次样条插值算法进行了比较,指出在过采样前提下,一阶线性插值完全可以满足变电站系统的应用需求。从工程实践角度出发,结合《智能变电站继电保护技术规范》,给出插值算法的几种实施方案和细节:跨间隔采样系统中,基于FT3、IEC61850-9-2规约传输的采样值可以借助于插值算法实现数据同步;基于锁相环技术的插值算法可以灵活、可靠地实现智能变电站系统中光纤纵差保护的站间同步;采样值变速率转换过程中,必须采用数字滤波技术以防止频率混叠,推荐采用基于Remez交换算法的有限冲击响应(FIR)滤波器。     

智能变电站自动化装置网络采样接口方法

在分析合并单元同步原理及采样值报文特点的基础上,提出一种智能变电站智能电子设备测控装置过程层采样同步技术。该方法不同于保护装置中广泛应用的回退插值法,而是依据最优通道采样值报文采样序号,对其他通道进行采样同步处理。其忽略了不同合并单元采样延迟、网络延迟的不确定对采样值同步的影响。在应用该采样同步方法后将同步后的数据再进行插值和计算,经过测试和现场应用结果表明,该方法适用于稳态测量采样值计算的数据预处理。     

多功能测控装置电参量测量算法融合方法

提出一种适用于智能变电站多功能测控装置的电参量测量算法融合方法。分析了变电站中稳态遥测测量、同步相量测量、电能量计算的需求,比较3种电参量测量的数据采样、运算处理的特点,提炼出3种测量的共性技术。充分考虑了数字化采样的特点及其带来的数据丢点、通道间不同步等异常处理。通过对算法的融合与优化,实现了单装置完成3种测量功能的集成。融合方法最终在智能变电站多功能测控装置中实现。     

智能变电站稳定控制装置数字采样的设计与实现

在智能变电站中,电网安全稳定控制装置作为跨间隔设备,需要同时接收、处理多个间隔的采样量。针对稳定控制装置“直采”模式下多间隔采样同步问题,提出了基于本地时标的同步和重采样插值合并处理的方法。以本地时标为基准,借助系统提供的辅助时钟,以重采样间隔对采样数据进行同步和线性插值重采样,并对线性插值误差进行分析。最后,依托FPGA+DSP硬件平台实现了稳控装置的数字化采样,并搭建试验系统,从采样精度和同步有效性方面对文中提出的基于本地时标的同步重采样插值算法的时效性和可行性进行验证,试验结果验证了基于本地时标的同步线性重采样方法能够满足稳定控制装置实际工程对实时性和精度要求。     

基于电子式互感器的变电站智能设备采样值接口技术

介绍了基于数字信号的变电站智能设备采样值接口技术,分析了在不改变传统保护测控装置算法的情况下需要对输入数字信号进行数字滤波和数据抽取,给出了线性插值抽取的方法,并进行误差分析。     

智能变电站数字采样下双重插值算法对高次谐波测量精度的影响

智能变电站数字化采样之后,间隔层二次设备需要对合并单元发送的SV采样数据作同步插值处理。为实时跟踪测量电力系统的运行频率,计算模块需要通过插值重构的算法进行重采样。为分析双重化插值带来的误差影响,本文详细分析了拉格朗日和牛顿插值算法的理论最大误差,对高次谐波的精度影响进行了量化分析和补偿计算。最后提出了进一步提高插值算法下高次谐波测量精度的思路和方法。     

重采样移相技术在过程层IED中的应用

介绍了一种重采样相位补偿算法,该算法可对异步采样造成的相位误差进行补偿。分析了同步采样和异步采样的优缺点,介绍了重采样移相技术中常用的插值算法,在异步采样系统中应用抛物线插值算法,实现对采样值的相位补偿,并从理论上分析了该算法对工频信号中的基波和高次谐波的精度影响。经实验验证,对于采用异步采样模式的过程层IED,应用重采样移相技术可以达到补偿相位的效果,补偿后的精度能够满足电子式互感器标准的精度要求。     

重采样移相技术在过程层IED中的应用

介绍了一种重采样相位补偿算法,该算法可对异步采样造成的相位误差进行补偿.分析了同步采样和异步采样的优缺点,介绍了重采样移相技术中常用的插值算法,在异步采样系统中应用抛物线插值算法,实现对采样值的相位补偿,并从理论上分析了该算法对工频信号中的基波和高次谐波的精度影响.经实验验证,对于采用异步采样模式的过程层IED,应用重采样移相技术可以达到补偿相位的效果,补偿后的精度能够满足电子式互感器标准的精度要求.     

数字变电站IED采样的一种改进算法

针对Lagrange线性插值算法在谐波次数高的情况下误差过大和Lagrange抛物线插值算法在合并单元（MU）低采样频率下误差改进不明显,提出了一种改进算法。根据改进算法的计算思路,运用Matlab 7．0编程．对算法进行仿真和模拟。与线性插值算法相比,该算法大大降低了各采样点的相对误差,提高了电流、电压、功率幅值的测量精度;同时通过分析一种典型谐波信号,验证了在同样插值条件、计算量相当的情况下．加权算法在80Hz的低采样频率下,误差较二阶Lagrange算法有显著的改善．有效地抑制了谐渡对算法的影响。仿真结果表明该算法计算精度高．可以满足新型变电站智能设备的采样值信号接口技术的要求．     

数字化变电站IED采样数据同步插值的设计

针对数字化变电站二次智能电子设备（IED）采样数据源的多样性导致采样数据不同步及采样频率不一致的问题,从智能设备数据处理角度,对二次设备采样时序、数据同步插值等因素进行分析,提出解决二次IED数据采样不同步及采样频率不一致的方法,该方法增强了不同采样模式下智能设备整体采样数据的有效性。     

符合IEC61850-9-2标准的合并单元设计

针对变电站智能化的要求,提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）与先进精简指令集处理器（ARM）的智能合并单元（MU）实现方案,该方案集数据接收、处理和通信等功能模块为一体.其中数据处理模块基于IEEE 1588精确对时,结合二次Lagrange插值与相位补偿算法,以提高精度;数据通信模块采用预配置采样值控制块,可实现采样值传输模型灵活定义,避免制造报文规范（MMS）映射的实现困难,以确保报文的实时性.通过电子式互感器稳态校验系统进行验证的结果表明,该合并单元样机可满足智能变电站对其通信数据的传输要求.     

适用于数字化变电站的继电保护数据处理新方法

在分析数字化变电站中数据处理基本要求的基础上,提出一种继电保护数据处理新方法。新方法直接对合并单元传输来的等间隔采样数据进行傅里叶变换,然后按照实测频率对傅里叶变换得到的正余弦项进行修正,从而得到输入信号的真实有效值和相位。新方法采用了相位偏移比较的周期法测频,可实现对信号频率的实时高精度测量;不需要进行数据插值和采样...     

基于二次插值算法的采样值保护新算法

针对现有采样值保护存在动作模糊区大、定值不易整定等问题,提出一种新型的基于二次插值算法的采样值保护算法。该算法利用二次插值算法来生成虚拟的过零点采样值,计算数据窗内满足动作条件的时间和数据窗时间的比值,进而将该比值和内部定值进行比较,将比较结果作为保护主判据。该算法在不提高微机保护装置采样率的前提下,能大幅提高采样值保护的动作门槛精度,消除动作模糊区的影响。软件仿真和样机试验结果证明了该算法的有效性。     

光电式互感器的研究与设计

光电式互感器是数字化变电站过程层的关键设备。介绍了组成光电式互感器的采集器和合并器的主要功能和实现方法,提出了一种基于ARM微处理器和现场可编程门阵列FPGA的合并器实现方案。合理设计了采集器与合并器之间数据传输方式,利用拉格朗日插值处理采样值同步的方法能较好地满足光电式互感器的要求。