一種基于線性插值的異常采樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種基于線性插值的異常采 樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著智能變電站的建設(shè)和對(duì)傳統(tǒng)變電站的智能化改造，電子式互感器和合并單元 的應(yīng)用越來越廣泛，各種裝置共享其輸出采樣數(shù)據(jù)。但受變電站復(fù)雜電磁環(huán)境的干擾，采樣 數(shù)據(jù)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)異常，為了避免異常采樣值引起保護(hù)和測(cè)控裝置的誤動(dòng)作，需要對(duì)采樣值 的有效性進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷。但目前尚缺少有效的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于線性插值的異常采樣值實(shí)時(shí) 辨識(shí)方法。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于線性插值的異常采樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法包括 按順序進(jìn)行的下列步驟： 陽0化]步驟1)獲取正常負(fù)荷電流及額定電壓，如果采樣參數(shù)為電流，設(shè)定電流采樣值A(chǔ)i為20倍正常負(fù)荷電流；如果采樣參數(shù)為電壓，設(shè)定電壓采樣值A(chǔ)2為2倍額定電壓；
[0006] 步驟2)設(shè)定闊值μ;
[0007] 步驟3)設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)度為四個(gè)采樣值的數(shù)據(jù)窗，將每個(gè)電流或電壓采樣值W先入 先出的形式在判斷過程中依次移入、移出數(shù)據(jù)窗；對(duì)于數(shù)據(jù)窗內(nèi)的四個(gè)采樣值Χι、Χ2、Χ3、Χ4， 計(jì)算采樣值Χ2和X3的線性插值的插值余項(xiàng)R(X2)、R(X3);
[000引步驟4)如果數(shù)據(jù)窗內(nèi)的四個(gè)采樣值滿足|r(x2)-R(x3)I<μ，則認(rèn)為四個(gè)采樣值 皆為有效采樣值；若|r(x2)-R0QI >μ，則至少存在一個(gè)無效采樣值；
[0009] 步驟5)采樣值在數(shù)據(jù)窗內(nèi)每移動(dòng)一次，即對(duì)數(shù)據(jù)窗內(nèi)的四個(gè)采樣值進(jìn)行一次步 驟4)所述的判斷，因此，每個(gè)采樣值從進(jìn)入數(shù)據(jù)窗到移出數(shù)據(jù)窗，共經(jīng)過4次判斷；
[0010] 步驟6)若一個(gè)采樣值從進(jìn)入數(shù)據(jù)窗到移出數(shù)據(jù)窗的四次判斷中存在一次被判斷 為有效，則該采樣值為有效采樣值，如果四次判斷皆為無效，則該采樣值為無效采樣值。
[0011] 在步驟2)中，所述的闊值
ω為工頻角頻率；At為采樣時(shí)間 間隔，mi是可靠系數(shù)，取值范圍為巧，11]。
[0012] 在步驟3)中，所述的采樣值X2和X3的線性插值的插值余項(xiàng)R(X2)和R(X3)的計(jì)算 公式為：
[0015] 本方法的理論依據(jù)如下所述：
[0016]根據(jù)電力系統(tǒng)常識(shí)可知，無論是正常運(yùn)行還是故障后，除若干間斷點(diǎn)W外，電力系 統(tǒng)中的電氣量是二階可導(dǎo)的。
[0017] 因此，對(duì)于電氣量的連續(xù)四個(gè)采樣值XI、X2、X3、X4,其采樣時(shí)刻分別為t，t+At， t巧At,t+3At，At為采樣間隔；利用拉格朗日一次插值即線性插值，可由采樣值和X3 求取X' 2、由X2和X4求取X' 3如下：
[0020] 如果四個(gè)采樣值是正常采樣數(shù)據(jù)，則在區(qū)間（XI，X4)內(nèi)，X=f(t)的二階導(dǎo)數(shù)存 在；對(duì)于拉格朗日一次插值，采樣值X2和X3的插值余項(xiàng)分別表示為：
[0023] R(X2)和R(X3)的數(shù)值都較小并且相差不大；當(dāng)四個(gè)采樣值中存在異常采樣值時(shí)， 區(qū)間（XI，X4)內(nèi)X=f(t)的二階可導(dǎo)性被破壞，上述兩個(gè)表達(dá)式中最少有一個(gè)不成立，貝U R(X2)和R(X3)的數(shù)值必然有一個(gè)較大，且兩者數(shù)值相差較大；由電力系統(tǒng)電壓電流的通用 表達(dá)式，認(rèn)為連續(xù)四個(gè)采樣值正常時(shí)，其插值余項(xiàng)的差值滿足一定的誤差
[0024]
[00巧]如果連續(xù)四個(gè)采樣值不滿足上式，則認(rèn)為運(yùn)四個(gè)采樣值中存在異常采樣值。
[00%] 本發(fā)明提供的基于線性插值的異常采樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法的有益效果：準(zhǔn)確可靠， 能夠識(shí)別存在擾動(dòng)很小的異常采樣數(shù)據(jù)，并對(duì)含有豐富的高次諧波和直流分量的系統(tǒng)故障 波形有很好的適應(yīng)性，不存在誤判現(xiàn)象。僅延時(shí)Ξ個(gè)采樣值即能給出采樣值有效性的判斷 結(jié)果，實(shí)時(shí)性較高，適用于各種繼電保護(hù)，能夠有效避免繼保裝置因?yàn)椴蓸又诞惓３霈F(xiàn)的誤 動(dòng)作。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明提供的基于線性插值的異常采樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[002引為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清晰明白，W下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn) 行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。此處所描述的具體實(shí)施實(shí)例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
[0029]在本發(fā)明的實(shí)施例中，基于線性插值的采樣數(shù)據(jù)有效性實(shí)時(shí)辨識(shí)方準(zhǔn)確可靠，能 夠識(shí)別存在擾動(dòng)很小的異常采樣數(shù)據(jù)，并對(duì)含有豐富的高次諧波和直流分量的系統(tǒng)故障波 形有很好的適應(yīng)性，不存在誤判現(xiàn)象。僅延時(shí)Ξ個(gè)采樣點(diǎn)即能給出采樣點(diǎn)有效性的判斷結(jié) 果，實(shí)時(shí)性較高，適用于各種繼電保護(hù)，能夠有效避免繼保裝置因?yàn)椴蓸又诞惓３霈F(xiàn)的誤動(dòng) 作。
[0030] 如圖1所示，本發(fā)明提供的基于線性插值的異常采樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法包括按順序 進(jìn)行的下列步驟：
[0031] 步驟1)獲取正常負(fù)荷電流及額定電壓，如果采樣參數(shù)為電流，設(shè)定電流采樣值A(chǔ)i 為20倍正常負(fù)荷電流；如果采樣參數(shù)為電壓，設(shè)定電壓采樣值A(chǔ)2為2倍額定電壓； 陽03引步驟。設(shè)定闊值μ;所述的闊值
ω為工頻角頻率；At為采樣 時(shí)間間隔，mi是可靠系數(shù)，取值范圍為巧，11]。
[0033] 步驟3)設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)度為四個(gè)采樣值的數(shù)據(jù)窗，將每個(gè)電流或電壓采樣值W先入 先出的形式在判斷過程中依次移入、移出數(shù)據(jù)窗；對(duì)于數(shù)據(jù)窗內(nèi)的四個(gè)采樣值Xi、X2、X3、X4， 計(jì)算采樣值X2和X3的線性插值的插值余項(xiàng)R(X2)、R(X3);所述的采樣值X2和X3的線性插值 的插值余項(xiàng)R(X2)和R(X3)的計(jì)算公式為：
[0036] 步驟4)如果數(shù)據(jù)窗內(nèi)的四個(gè)采樣值滿足|R(X2)-R(X3)I<μ，則認(rèn)為四個(gè)采樣值 皆為有效采樣值；若|r(x2)-R(x3)I>μ，則至少存在一個(gè)無效采樣值；
[0037] 具體步驟如下：
[00測(cè) （1)當(dāng)t時(shí)刻的采樣值Xt移入數(shù)據(jù)窗時(shí)，則Χι=Xt，對(duì)于數(shù)據(jù)窗中的四個(gè)采樣值， 判斷下式是否成立：
[0039] |R(X2)-R(X3)I<μ
[0040] 如果上式成立，則此次判斷中采樣值Xt的臨時(shí)狀態(tài)為有效，如果上式不成立，則此 次判斷中采樣值Xt的臨時(shí)狀態(tài)為無效。
[OOW 似將采樣值xt后移一化則Χ2=xt，對(duì)于數(shù)據(jù)窗中的四個(gè)采樣值，判斷下式是否 成立：
[0042] |R(X2)-R(X3)I<μ
[0043] 如果上式成立，則此次判斷中采樣點(diǎn)Xt的臨時(shí)狀態(tài)為有效，如果上式不成立，則此 次判斷中采樣值Xt的臨時(shí)狀態(tài)為無效。 W44] 做將采樣值Xt后移一化則X3=Xt，對(duì)于數(shù)據(jù)窗中的四個(gè)采樣值，判斷下式是否 成立：
[0045] |R(X2)-R(X3)I<μ
[0046] 如果上式成立，則此次判斷中采樣值Xt的臨時(shí)狀態(tài)為有效，如果上式不成立，則此 次判斷中采樣值Xt的臨時(shí)狀態(tài)為無效。
[0047] (4)將采樣值Xt再后移一化則X4=Xt，對(duì)于數(shù)據(jù)窗中的四個(gè)采樣值，判斷下式是 否成立：
[0048] |R(X2)-R(X3)I<μ
[0049] 如果上式成立，則此次判斷中采樣值Xt的臨時(shí)狀態(tài)為有效，如果上式不成立，則此 次判斷中采樣值Xt的臨時(shí)狀態(tài)為無效。
[0050] (5)將采樣值Xt移出數(shù)據(jù)窗；
[0051] 步驟5)采樣值在數(shù)據(jù)窗內(nèi)每移動(dòng)一次，即對(duì)數(shù)據(jù)窗內(nèi)的四個(gè)采樣值進(jìn)行一次步 驟4)所述的判斷，因此，每個(gè)采樣值從進(jìn)入數(shù)據(jù)窗到移出數(shù)據(jù)窗，共經(jīng)過4次判斷；
[0052] 步驟6)若一個(gè)采樣值從進(jìn)入數(shù)據(jù)窗到移出數(shù)據(jù)窗的四次判斷中存在一次被判斷 為有效，則該采樣值為有效采樣值，如果四次判斷皆為無效，則該采樣值為無效采樣值。
[0053] 即如果上述采樣值Xt在步驟（1)- (4)中所得到的4個(gè)臨時(shí)狀態(tài)有一個(gè)為有效， 則采樣值Xt為有效采樣值，如果采樣值Xt在步驟（1)-(4)中所得到的4個(gè)臨時(shí)狀態(tài)皆為 無效，則采樣值Xt為無效采樣值。
[0054] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。 陽化5] 本發(fā)明提供的基于線性插值的異常采樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法基于電力系統(tǒng)電氣量的 二階可導(dǎo)性，利用線性插值余項(xiàng)，給出了采樣值有效性的判斷方法。該方法在僅延遲3個(gè)采 樣點(diǎn)的情況下，實(shí)現(xiàn)了異常采樣值的實(shí)時(shí)判斷，可用于各種保護(hù)和測(cè)控裝置，避免了保護(hù)裝 置和測(cè)控裝置因?yàn)椴蓸又诞惓３霈F(xiàn)的誤動(dòng)作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于線性插值的異常采樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法，其特征在于：所述的基于線性插值 的異常采樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟： 步驟1)獲取正常負(fù)荷電流及額定電壓，如果采樣參數(shù)為電流，設(shè)定電流采樣值4為20 倍正常負(fù)荷電流；如果采樣參數(shù)為電壓，設(shè)定電壓采樣值^為2倍額定電壓； 步驟2)設(shè)定閾值μ ; 步驟3)設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)度為四個(gè)采樣值的數(shù)據(jù)窗，將每個(gè)電流或電壓采樣值以先入先出 的形式在判斷過程中依次移入、移出數(shù)據(jù)窗；對(duì)于數(shù)據(jù)窗內(nèi)的四個(gè)采樣值^、^、^、^，計(jì)算 采樣值和X 3的線性插值的插值余項(xiàng)R(X 2)、R(X；5); 步驟4)如果數(shù)據(jù)窗內(nèi)的四個(gè)采樣值滿足|R(X2)-R(X3) I彡μ，則認(rèn)為四個(gè)采樣值皆為 有效采樣值；若|R(x2)-R(x3) I > μ，則至少存在一個(gè)無效采樣值； 步驟5)采樣值在數(shù)據(jù)窗內(nèi)每移動(dòng)一次，即對(duì)數(shù)據(jù)窗內(nèi)的四個(gè)采樣值進(jìn)行一次步驟4) 所述的判斷，因此，每個(gè)采樣值從進(jìn)入數(shù)據(jù)窗到移出數(shù)據(jù)窗，共經(jīng)過4次判斷； 步驟6)若一個(gè)采樣值從進(jìn)入數(shù)據(jù)窗到移出數(shù)據(jù)窗的四次判斷中存在一次被判斷為有 效，則該采樣值為有效采樣值，如果四次判斷皆為無效，則該采樣值為無效采樣值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線性插值的異常采樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法，其特征在于：在 步驟2)中，所述的閾值ω為工頻角頻率；△ t為采樣時(shí)間間隔，mi是可 靠系數(shù)，取值范圍為[3, 11]。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于線性插值的異常采樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法，其特征在于：在 步驟3)中，所述的采樣值xjP X 3的線性插值的插值余項(xiàng)R(x 2)和R(x3)的計(jì)算公式為：
【專利摘要】一種基于線性插值的異常采樣值實(shí)時(shí)辨識(shí)方法。其包括獲取正常負(fù)荷電流及額定電壓；設(shè)定閾值；設(shè)置一個(gè)長(zhǎng)度為四個(gè)采樣值的數(shù)據(jù)窗，將每個(gè)電流或電壓采樣值以先入先出的形式在判斷過程中依次移入、移出數(shù)據(jù)窗；如果數(shù)據(jù)窗內(nèi)的四個(gè)采樣值滿足|R(x2)-R(x3)|＜μ則認(rèn)為四個(gè)采樣值皆為有效采樣值；若|R(x2)-R(x3)|＞μ則至少存在一個(gè)無效采樣值；重復(fù)上述判斷；若一個(gè)采樣值從進(jìn)入數(shù)據(jù)窗到移出數(shù)據(jù)窗的四次判斷中存在一次被判斷為有效，則該采樣值為有效采樣值，如果四次判斷皆為無效，該采樣值為無效采樣值等步驟。本發(fā)明方法準(zhǔn)確可靠，能夠識(shí)別存在擾動(dòng)很小的異常采樣數(shù)據(jù)，并對(duì)含有豐富的高次諧波和直流分量的系統(tǒng)故障波形有很好的適應(yīng)性，不存在誤判現(xiàn)象。
【IPC分類】G01R31/00
【公開號(hào)】CN105277829
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510760157
【發(fā)明人】宣文博, 雷錚, 閆大威, 周進(jìn), 梁群, 毛華, 劉樹勇, 王魁, 李媛媛, 劉麗霞
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)天津市電力公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2015年11月10日