基於多傳感器數據融合技術的電子式電流互感器數據處理方法
2023-05-31 02:01:26
)_("-1)+3",("-2)_M("-3)，式中n表示採樣點的編號，n=3，4,…，以第4採樣點為例"13(4)=M(4)—3",(3)+(1)—C7！(1)=0.523—3x0.351+3x0.176—0.00=0.002;C、實時判斷數字電壓量的三階分差^W是否為大模值點，即t^(")滿足不等式|"13(")|>0.00224"，=0.0112則為大模值點，乂A^1中可見，第六個採樣對應的電壓量的三階分差不為大模值點則飽和標誌##不變，第7個採樣點對應的電壓量的三階分差為大模值點，則ii^^發明步-驟d進行下一步判斷；d、判斷下一採樣點(第8個採樣點)對應的數字電壓量的三階分差fA一)是否為大模值點，從表中可知，第8個採樣點對應的數字電壓量的三階分差為大模值點，那麼繼續判斷h—)/^(w)1=0.897與閾值7L和L之間的大小關係，顯然0.6〈lM(mJ/f/,(w)1〈3，保持鐵心線圈式低功率電流傳感器的^^標誌為不變，然後重複步驟d。步驟d中為一個循環，不斷的對大模值點進行判斷，根據判斷結果確定飽和標誌狀態，如a步驟d的判斷中，採樣點對應的數字電壓量的三階分差[/13(一不為大模值點，則跳出循環，回到步驟c重新進^l斤一輪的判斷。由表l可以看出，在第6-第9個、第22第23個、第43第44個採樣點處均出現了大的模值點，但是他們不滿足IUl(ml)/Ul(m)I>3或IUl(ml)/Ul(m)I<0.6的條件，故飽和標誌不改變；在第18~第19個、在第48個採樣點處出現了大的模值點且IUl(ml)/Ul(m)|〉3，古0匕時的^^標誌為設定為"飽和"；第33~第40個採樣點處出現了大的模值點且lUl(ml)/Ul(m)|<0.6，^bt匕時的飽和標誌為設定為"不飽和"。本發明數字積分器積分初值的確定由空心線圏的原理可知，在還原電流的時候需知道積分初值。對於穩態交流信號，利用原信號與微分信號之間的數學關係，當LPCT輸出電壓過零點時，控制FPGA設置此時的數字積分器以:f^刀值開始積分。這種方法對採樣率有著很高的要求，il^本系統中是完全可行的。本發明數字積分器的直流偏移的消除直流偏移是由信號中的共模分量、ADC或前置放大器的偏移或漂移，使得積分器的輸入中存在直流分量。直流偏移的消除-^汰用數值4hf嘗器或數字高通濾波器來實現。本專利中，採用在數字積分器的輸入端設置數值州嘗器，其預置數值根據LPCT對空載的測量來設定，^行之中需對其進行實時修正。數值的確定M如下將連續N個點的積分求平均，由於正弦信號單位周期的積分為0，故可計算出輸入信號中的直流^J:。本發明中涉及的係數的確定方法Kl、的確定當LPCT—次側額定電流為XI時，記其測量用的數字量額定輸出為2D41H,保護用的數字量額定輸出為01CFH(0%偏移)或00E7H(100%偏移),則0。/。偏移情況下K1-X1/2D41H，Kl'=X1/01CFH,100%偏移情況下K1=X1/2D41H，Kl'=X1/00E7H。K2、K2'的確定方法同上。本發明涉及的大的模值點確定方法中的閾值計算對於LPCT來說，其二次電壓可以表示為0)=v4e—A+Be義-"Msin(紐-6-p)其中A,B為積分常數；Tp為一次時間常數，本專利取O.02s;Ts為二次時間常數，取為ls;co為角頻率；tanp=7;;Um為LPCT的二次輸出電壓最大值；6為故障初始角。記採樣周期為T(本專利中為0.4Ums)，每周期的採才羊點tt為N(N為48點)時，當t=nT時0)=AA+5eA一j/",sin(jw-^-p)二次電壓的三階差分Ul3(n)=Ul(n)-3U1(n-1)+3U1(n-2)-Ul(n-3)_"7//—("畫2)7/匿("匿3"/」"-1)7/-("-2)%/7i—/&+3eA、.一eZ^)+5(e—3e〃p+3e/7'—efUsin(警"i)—3sin[*(_l)_0i]+3si《("_2)—0i]—sin[警(w—3)-0,=A-%(1—3,+3e%—,)+(1—3e外+3e%—e%)+2f/,—(2";,].(3sin^—sin,0.00224t/cos[(2"—》]=0.00224",式中，t/。,為鐵心線圏式低功率電流傳感器的二次輸出電壓最大值，本實施例中t/=5，閾值0.00224f/",=0.0112，因此本實施例中二次電壓的三階差分^直^^H直大於0.0112認為出現大的模值點。11表l採樣點號採樣電壓值電壓的三階差分值是否為大模值仏(ffl》/仏(m)飽和狀態10.00020.176未々詠30.351未々詠40.523-0.002否未々詠50.689-0.003否未々詠60.8490否未々詠71.1420.139是記U!(m,)-l.142未々詠81.273-O.295是0.897€(0.6,3)未々詠91.3910.149曰疋0.821€(0.6,3)未々詠101.5000.004否未飽和111.587-0.013是記lUm》-l.587未々詠121.6630.010否未銜口131.722-O.006否未銜口141,7650.001否未々詠151.791-0.001否161.8020.002否未#171.232-0.566曰疋記lUm!)-l.232未衡口18O.術0.326是3.027〉3々財口19-0.0050.668是246.4>3々詠20-0.007-0.003否々^321-0.100-0.501是記仏(nO-—0.1004詠22-0.1020.182疋0.9806(0.6,3)々詠23-O.102-0.089是0.9806(0.6，3)24-0.102-O.002否12tableseeoriginaldocumentpage13權利要求1、基於多傳感器數據融合技術的電子式電流互感器數據處理方法，其步驟如下①通過鐵心線圈式低功率電流傳感器、空芯線圈分別採樣一次側電壓、一次側電流，從而分別得到電壓量、電流量；②將獲得的電壓量、電流量依次經各自的信號調理電路、A/D採樣電路處理，分別得到數字電壓量U1(n)、數字電流量I2(n)；③將所測得的數字電壓量U1(n)送入低壓側合併單元的數據融合模塊中；④將數字電流量I2(n)送入低壓側合併單元的數字積分器進行積分處理，積分後獲得數字電壓量U2(n)，並將該數字電壓量U2(n)送入所述的數據融合模塊中；⑤在數據融合模塊中，通過所測的數字電壓量U1(n)判斷鐵心線圈式低功率電流傳感器是否飽和，如果沒有飽和，則將數字電壓量U1(n)經過數字定標，得到測量數據和保護數據；如果飽和，則將數字電壓量U2(n)經過數字定標，得到測量數據和保護數據。2、根據權利要求1所述的基於多傳感器數據融合技術的電子式電流互感器數據處理方法，其特徵是步驟⑤中，判斷鐵心線圈式低功率電流傳感器是否飽和的方法如下a、設置鐵心線圈式低功率電流傳感器的初始飽和標誌為"不飽和"；b、實時計算數字電壓量M(")的三階差分^("):C/l3(")=(")—3",("—1)+3",("-2)-",("一3),式中n表示採樣點的編號，n=3，4，…；c、實時判斷步驟b中計算獲得的數字電壓量的三階分差^/13(")是否為大模值點，即"13(")滿足不等式|"13(")|>0.00224",則為大模值點，如果""w)不為大才對直點，則々fe^標誌保持不變；如果^(n)為大模值點，則記^t匕時的數字電壓量^(w,),其中^為當前採樣點編號，仏為鐵心線圈式低功率電流傳感器的二次輸出電壓最大值，並轉入步驟d;d、判斷下一釆樣點對應的數字電壓量的三階分差^/13(附)是否為大模值點，即C/,3O)滿足不等式|7|3(附)|>0.00224C/",則為大才莫值點，如果"13(w)不為大模值點，則飽和標誌保持不變，並轉至步驟c;如果^(m)為大模值點，則比較lf/,(m，)/^(m)l與閾值7^和乙之間的大小關係，如果1[/,(附,)/f/,(m)1〉7^，則置鐵心線圈式低功率電流傳感器的^^標誌為"飽和"；如果r。",—[/,(w,)/^(m)l^7;,n，則保持鐵心線圈式j氐功率電流傳感器的飽和標誌為不變，如果IC/,(附,)/fA(w)l〈T^,，則置鐵心線團式低功率電流傳感器的飽和標誌為"不飽和"，其中7;,"的取值範圍為[3,9]，乙的取值範圍為,然後重複步驟d。3、根據權要求1所述的基於多傳感器數據融合技術的電子式電流互感器數據處理方法，其特徵是根據數字電壓量f/,(")確定數字積分器的積分初值，並實時消除數字積分器的直流偏移。全文摘要基於多傳感器數據融合技術的電子式電流互感器數據處理方法，步驟如下，通過LPCT、空芯線圈分別採樣一次側電壓、一次側電流，並進行信號調理和模數轉換，數據融合模塊根據採樣得到的一次側電壓判斷LPCT是否飽和，如果沒有飽和，將採樣得到的一次側電壓經數字定標，得到測量數據和保護數據；如果飽和，則將一次側電流經積分得到的電壓經數字定標，得到測量數據和保護數據。本發明採用多傳感器數據融合技術，將LPCT和空芯線圈優勢互補，能產生比單個傳感器所得數據更可靠、更準確的信息，提高了系統的可靠性；本發明將多傳感器數據補償及融合算法放在低壓側合併單元中進行，簡化了高壓側硬體電路，減少了高壓側的功耗，降低了光電電流互感器的高壓側功率要求。文檔編號G01R15/18GK101477143SQ20091002917公開日2009年7月8日申請日期2009年1月13日優先權日2009年1月13日發明者靜姚,侃季,軍梅,蔡月明,鄭建勇申請人:國網電力科學研究院;南京南瑞集團公司