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数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法及系统.pdf

摘要
申请专利号:

CN201410169142.0

申请日:

2014.04.24

公开号:

CN105022012A

公开日:

2015.11.04

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 35/00申请日:20140424|||公开
IPC分类号: G01R35/00; G06F19/00(2011.01)I 主分类号: G01R35/00
申请人: 国家电网公司; 华北电力科学研究院有限责任公司; 华北电网有限公司
发明人: 蔡维; 贺惠民; 赵燕坤; 王建伟; 杨洪耕; 王萍; 锁娟; 蔡巍; 马晓阳; 马鑫晟; 陈阳; 余志森
地址: 100031北京市西城区西长安街86号
优先权:
专利代理机构: 北京三友知识产权代理有限公司11127 代理人: 汤在彦
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法律状态
申请(专利)号:

CN201410169142.0

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2018.03.06|||2015.12.02|||2015.11.04

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提供一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法以及系统,该方法包括:向数字式电能质量监测终端发送符合IEC61850-9-2要求的标准信号;所述的数字式电能质量监测终端对所述的标准信号进行采样,并输出MMS报文;根据所述的MMS报文确定短时闪变指标的分钟数据;根据所述的短时闪变指标的分钟数据确定所述数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值。可以甄别出数字式电能质量监测终端是否按照IEC标准、检测精度以及动态闪变检测能力,可以方便、快速地对数字化变电站用电能质量终端的闪变测试能力进行评估。

权利要求书

权利要求书
1.  一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法,其特征是,所述的方法具体包括:
向数字式电能质量监测终端发送符合国际电工委员会IEC61850-9-2要求的标准信号;
所述的数字式电能质量监测终端对所述的标准信号进行采样,并输出工业制造规范报文MMS报文;
根据所述的MMS报文确定短时闪变指标的分钟数据;
根据所述的短时闪变指标的分钟数据确定所述数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值。

2.  根据权利要求1所述的方法,其特征是,所述的标准信号为:前3.5%太阳城集团段的波动大小为0.25%、8.8Hz的正弦调幅波;接下来7.5%的太阳城集团段的波动量为8.8Hz的正弦调幅波;接下来的60%太阳城集团段的波动量为正弦调幅波为9.5Hz;最后29%太阳城集团段的波动量为正弦调幅波的频率为8.8Hz,共四个太阳城集团段,10分钟,接下来的10分钟再重复上面的四个太阳城集团段,标准信号的长度为20分钟。

3.  根据权利要求2所述的方法,其特征是,根据所述的MMS报文确定短时闪变指标的分钟数据具体包括:
解析所述的MMS报文;
从解析后的MMS报文中提取短时闪变指标的分钟数据。

4.  根据权利要求3所述的方法,其特征是,根据所述的短时闪变指标的分钟数据确定所述数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值具体包括:
从所述的短时闪变指标的分钟数据表中提取出短时闪变测量值中第一个不为零的值;
确定所述第一个不为零的值对应的时刻,称为第一时刻;
将所述的第一时刻加上10分钟得到第二时刻;
确定所述第二时刻对应的短时闪变测量值。

5.  根据权利要求2或4所述的方法,其特征是,在确定出所述数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值之后,所述的方法还包括:
获取所述标准信号的短时闪变理论值;
将所述的短时闪变理论值与所述的短时闪变测量值进行比对,得到比对结果;
根据所述的比对结果判断所述的数字式电能质量监测终端是否符合IEC标准。

6.  一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测系统,其特征是,所述的系统具体包括:
标准信号发送装置,用于向数字式电能质量监测终端发送符合国际电工委员会IEC61850-9-2要求的标准信号;
所述的数字式电能质量监测终端,用于对所述的标准信号进行采样,并输出工业制造规范报文MMS报文;
分钟数据确定装置,用于根据所述的MMS报文确定短时闪变指标的分钟数据;
短时闪变测量值确定装置,用于根据所述的短时闪变指标的分钟数据确定所述数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值。

7.  根据权利要求6所述的系统,其特征是,所述的标准信号为:前3.5%太阳城集团段的波动大小为0.25%、8.8Hz的正弦调幅波;接下来7.5%的太阳城集团段的波动量为8.8Hz的正弦调幅波;接下来的60%太阳城集团段的波动量为正弦调幅波为9.5Hz;最后29%太阳城集团段的波动量为正弦调幅波的频率为8.8Hz,共四个太阳城集团段,10分钟,接下来的10分钟再重复上面的四个太阳城集团段,标准信号的长度为20分钟。

8.  根据权利要求7所述的系统,其特征是,所述的分钟数据确定装置具体包括:
解析模块,用于解析所述的MMS报文;
分钟数据提取模块,用于从解析后的MMS报文中提取短时闪变指标的分钟数据。

9.  根据权利要求8所述的系统,其特征是,所述的短时闪变测量值确定装置具体包括:
提取模块,用于从所述的短时闪变指标的分钟数据表中提取出短时闪变测量值中第一个不为零的值;
第一时刻确定模块,用于确定所述第一个不为零的值对应的时刻,称为第一时刻;
第二时刻确定模块,用于将所述的第一时刻加上10分钟得到第二时刻;
短时闪变测量值确定模块,用于确定所述第二时刻对应的短时闪变测量值。

10.  根据权利要求7或9所述的系统,其特征是,所述的系统还包括:
短时闪变理论值获取装置,用于获取所述标准信号的短时闪变理论值;
比对装置,用于将所述的短时闪变理论值与所述的短时闪变测量值进行比对,得到比对结果;
判断装置,用于根据所述的比对结果判断所述的数字式电能质量监测终端是否符合IEC标准。

说明书

说明书数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法及系统
技术领域
本发明太阳城集团电力系统安全运行中的监测设备的检测技术,特别是太阳城集团电力系统安全运行中的变电站用电能质量监测终端的检测技术,具体的讲是一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法以及系统。
背景技术
近年来,全国各省的数字化数字式电能质量监测终端的需求与日俱增,然而由于数字化数字式电能质量监测终端的生产厂家的水平不一,生产的数字化数字式电能质量监测终端可能出现闪变检测算法没有按照国标或者测试精度不够等问题。
现有技术中对数字化数字式电能质量监测终端的闪变精度的检测基本上是在实验室由手工逐条完成,而实验室里的手工检测只能抽查或用计算机调取其中的通道数值,不能全面的检查数据包的各项指标,同时也会影响到电网终端检测数据的真实反映。
目前,国内还没有太阳城集团数字化数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方案,IEC闪变标准仅仅给出了基本的闪变测试流程图以及大概框架,并没有给出具体的检测方法。
因此,如何对数字式电能质量监测终端的闪变精度进行检测,提升检测效率,保证检测结果的可靠性,提高装置在现场复杂电能质量环境下测试的一致性和准确度,以实现多检、快检、优检是本领域亟待解决的技术难题。
发明内容
为了解决现有技术中手工逐条检测数字式电能质量监测终端的闪变精度造成的不能真实反映电网终端检测数据的技术问题,本发明提供了一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法以及系统,可以甄别出数字式电能质量监测终端是否按照IEC标准、检测精度以及动态闪变检测能力,可以方便、快速地对数字化变电站用电能质量终端的闪变测试能力进行评估。
本发明的目的之一是,提供一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法,包括:向数字式电能质量监测终端发送符合IEC61850-9-2要求的标准信号;所述的数字式电能质 量监测终端对所述的标准信号进行采样,并输出MMS报文;根据所述的MMS报文确定短时闪变指标的分钟数据;根据所述的短时闪变指标的分钟数据确定所述数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值。
本发明的目的之一是,提供了一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测系统,所述的系统具体包括:标准信号发送装置,用于向数字式电能质量监测终端发送符合IEC61850-9-2要求的标准信号;所述的数字式电能质量监测终端,用于对所述的标准信号进行采样,并输出MMS报文;分钟数据确定装置,用于根据所述的MMS报文确定短时闪变指标的分钟数据;短时闪变测量值确定装置,用于根据所述的短时闪变指标的分钟数据确定所述数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值。
本发明的有益效果在于,提供了一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法以及系统,不仅解决了现有技术中手工逐条检测数字式电能质量监测终端的闪变精度造成的影响电网终端检测数据的真实反映的技术问题,而且可以甄别出数字式电能质量监测终端是否按照IEC标准、检测精度以及动态闪变检测能力,可以方便、快速地对数字化变电站用电能质量终端的闪变测试能力进行评估。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法的实施方式一的流程图;
图2为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法的实施方式二的流程图;
图3为图2中的步骤S203的具体流程图;
图4为图2中的步骤S204的具体流程图;
图5为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测系统的实施方式一的结构框图;
图6为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测系统的实施方式二的结构框图;
图7为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测系统中分钟数据确定装置300的结构框图;
图8为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测系统中短时闪变测量值确定装置400的结构框图;
图9为闪变检测标准IEC61000-4-15的检测流程图;
图10为未完全对齐时相邻信号存在干扰的示意图;
图11为未完全对齐时相邻信号不存在干扰的示意图;
图12为标准信号输出的示意图;
图13为标准信号瞬时闪变视感度值分布图(10min);
图14为标准信号有效值分布图(10min)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于IEC闪变标准的波动量逐级递减的数字化变电站用电能质量监测终端的闪变精度检测方法,能够甄别出数字化变电站用电能质量监测终端动态闪变检测能力。
下面首先介绍闪变检测标准IEC61000-4-15的检测流程。闪变检测标准IEC61000-4-15是基于白炽灯类的调幅波闪变模型,其闪变检测流程如图9所示。基于多个调幅波闪变模型的IEC闪变信号一般表达式为:
uAM(t)=A[1+Σfmfcos(Ωft+θf)]cosωt]]>
其中,A、ω表示工频载波电压的幅值、角频率,mf、Ωf和θf表示各调幅波电压的幅值系数、角频率和相位。
闪变信号经过平方解调器后输出为:
uAM2(t)=A22(1+12Σfmf2)+A2Σfmfcos(Ωft+θf)+A2Σi≠jmfimficos(Ωfit+θfi)cos(Ωfjt+θfj)+=A24Σfmf2cos2(Ωft+θf)+R(2ω,Ωf)]]>
其中,R(2ω,Ωf)表示与2倍工频相关的所有频率分量。
平方解调器的输出信号经0.05Hz~35Hz带通滤波器后,直流分量A2/2和与2倍工频相关的频率分量R(2ω,Ωf)将会被滤除。解调出引起闪变的调幅波分量输出为:
v3-1(t)=A2Σfmfcos(Ωft+θf)]]>
经0.05~35Hz带通滤波器后的信号v3-1(t)再进行8.8Hz加权滤波。从8.8Hz加权滤波器出来的信号为:
v3(t)=A2ΣfKfRfmfcos(Ωft+θf)]]>
其中,Kf、Rf为相应调幅波频率的视感度系数和波形因数。8.8Hz加权滤波器输出信号v3(t)先乘以1/A2进行幅值归一化处理,再通过平方器。一阶平滑滤波器将平方器的直流信号进行提取。
因此,等值8.8Hz正弦调幅波电压波动值平方为:
d8.8hz2=(ΔU/2)2(1/2)2=Σf(KfRf·2mf)2]]>
根据IEC标准规定,频率为8.8Hz且电压波动值为0.25%的正弦调幅波引起的一个单位闪变,所以瞬时闪变Pinst的理论计算表达式为:
Pinst=d8.8Hz2(0.25%)2=Σf(4KfRf·100df)2]]>
上式表明瞬时闪变值与电压波动值的平方成正比关系一阶平滑滤波器输出结果转换为瞬时闪变值所需的增益系数K值为:
K=PinstvB4(t)(220.25%)2=1.28×106]]>
IEC标准规定对瞬时闪变值的统计处理:
①在观测期(10min)内,统计瞬时闪变值Pinst的计算结果,分级计时(大于64级)。
②分别统计各级瞬时闪变的总太阳城集团,以Tshort(10min)的百分数表示,计算概率密度函数(PDF)。
③统计小于等于某级瞬时闪变值的总太阳城集团,以Tshort(10min)的百分数表示,计算累计分布函数(CDF)。
④P0.1、P1、P3、P10、P50为累积概率超过0.1%、1%、3%、10%、50%的瞬时闪变值。Pinst(t)从小到大排列,选取99.9%、99%、97%、90%、50%概率大值。Pinst(t)离散序列为等太阳城集团间隔,如小于Pinst,N的所有Pinst,i对应太阳城集团占整个观测期的N%,则不小于Pinst,N的所有Pinst,i的个数也占该太阳城集团段内Pinst,i总数的N%,即Pinst,N为该时段Pinst序列的(100-N%)概率大值。
10min短时闪变严重度(Pst):
Pst=0.0314P0.1+0.0525P1s+0.0657P3s+0.28P10s+0.08P50s]]>
其中,P1s=(P0.7+P1+P1.5)/3,P3s=(P2.2+P3+P4)/3,
P10s=(P6+P8+P10+P13+P17)/5,P50s=(P30+P50+P80)/3。
以上即为IEC61000-4-15闪变检测流程。
本发明提出的一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法的具体流程图如图1所示,由图1可知,在实施方式一中,所述的方法包括:
S101:向数字式电能质量监测终端发送符合IEC61850-9-2要求的标准信号。
本发明的检测方案所设计的标准信号考虑到对于国内大部分数字式电能质量监测终端,采样起始太阳城集团都是从整分钟开始采样,但由于数字式电能质量监测终端采样太阳城集团与标准源的信号输出不同步以及标准源自身的程控响应太阳城集团延迟,会造成采样周期与输出信号不能完全对齐,从而在一个采样周期内包含了两个信号,并最终导致有效值较小的信号漏采或者采到的数据不可用,如图10为未完全对齐时相邻信号存在干扰的示意图,图11为未完全对齐时相邻信号不存在干扰的示意图。
为解决上述问题,考虑到数字式电能质量监测终端采用记录段(如1分钟)按3秒方均值最大、最小、平均给3个记录,采用一种记录段最大值过滤法来提取想要的检测信号,其数学表达为
x1maxx1minxav·········xkmaxxkminxkav·········xnmaxxnminxnav·100=x1max···xkmin···xnav]]>
上式中,x1max…xkmax…xnmax表示数字式电能质量监测终端一分钟太阳城集团段内n个3秒方均根最大值,x1min…xkmin…xnmin表示数字式电能质量监测终端一分钟段内n个3秒方均根最小值,xav…xkav…xnav表示数字式电能质量监测终端一分钟段内n个3秒方均根平均值。
只要安排用于检测的信号总是出现在记录段的最大,由此构造的检测序列就能实现连续信号的自动检测。因此,本发明的检测方案提出的基于闪变波动量逐级递减的数字化变电站用电能质量监测终端的闪变精度信号的太阳城集团长度为20分钟。这样的话,可以做多组的闪变检测实验,每一组信号之间互不干扰。并且无论监测终端何时开始采样,都会完整的采集到10分钟闪变信号。
本发明的标准信号为:前3.5%太阳城集团段的波动大小为0.25%、8.8HZ的正弦调幅波;接下来7.5%的太阳城集团段的波动量为8.8HZ的正弦调幅波;接下来的60%太阳城集团段的波动量为正弦调幅波为9.5HZ;最后29%太阳城集团段的波动量为正弦调幅波的频率为8.8HZ,共四个太阳城集团段,10分钟,接下来的10分钟再重复上面的四个太阳城集团段,标准信号的长度为20分钟。
由于是检测数字式电能质量监测终端,因此标准信号的格式应该是符合IEC61850-9-2要求的,在具体的实施方式中,可利用DRT-802型号的继电保护测试仪实现格式转换。
图12为标准信号输出的示意图,由图12可知,首先,用户数据通过DRT-802的数据交换口,进入继电保护测试仪内部。根据预先设定的用户的常规数据模型,DRT-802内部的模型解析模块生成常规模型数据接口,此接口将用户的常规数据转换为仪器可以接收的第三种数据格式。然后,第三种数据格式经过映射规则将数据加工成为符合IEC61850-9-2的数据格式。最后,按照用户要求的数据集模型,将符合IEC61850-9-2的数据格式排列,输出IEC61850-9-2的标准信号。
S102:所述的数字式电能质量监测终端对所述的标准信号进行采样,并输出MMS(工业制造规范报文)报文。标准信号到达数字式电能质量监测终端,经过20分钟后,数字式电能质量监测终端采样完成后,对标准进行统计,并将结果放入MMS报文后输出。
S103:根据所述的MMS报文确定短时闪变指标的分钟数据。
S104:根据所述的短时闪变指标的分钟数据确定所述数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值。
图2为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法的实施方式二的流程图,由图2可知,在实施方式二中,该方法具体包括:
S201:向数字式电能质量监测终端发送符合国际电工委员会IEC61850-9-2要求的标准信号。本发明的标准信号为:前3.5%太阳城集团段的波动大小为0.25%、8.8HZ的正弦调幅波;接下来7.5%的太阳城集团段的波动量为8.8HZ的正弦调幅波;接下来的60%太阳城集团段的波动量为正弦调幅波为9.5HZ;最后29%太阳城集团段的波动量为正弦调幅波的频率为8.8HZ,共四个太阳城集团段,10分钟,接下来的10分钟再重复上面的四个太阳城集团段,标准信号的长度为20分钟。
S202:所述的数字式电能质量监测终端对所述的标准信号进行采样,并输出MMS报文。标准信号到达数字式电能质量监测终端,经过20分钟后,数字式电能质量监测终端采样完成后,对标准进行统计,并将结果放入MMS报文后输出。
S203:根据所述的MMS报文确定短时闪变指标的分钟数据。图3为步骤S203的具体流程图,由图3可知,该步骤具体包括:
S301:解析所述的MMS报文;
S302:从解析后的MMS报文中提取短时闪变指标的分钟数据。
由图2可知,在实施方式二中,该方法还包括:
S204:根据所述的短时闪变指标的分钟数据确定所述数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值。图4为步骤S204的具体流程图,由图4可知,该步骤具体包括:
S401:从所述的短时闪变指标的分钟数据中提取出短时闪变理论值中第一个不为零的值;
S402:确定所述第一个不为零的值对应的时刻,称为第一时刻;
S403:将所述的第一时刻加上10分钟得到第二时刻;
S404:确定所述第二时刻对应的短时闪变测量值。解析被测数字式电能质量监测终端返回的MMS报文里面的短时闪变理论指标所包含的短时闪变值,利用所述的第二时刻,寻找对应的短时闪变测量值。
通过IEC61850客户端对MMS报文解析出各种各样指标的测量值,比如说,返回的频 率、三相不平衡度、电压、短时闪变等指标。本发明提出的闪变标准信号,就应该从解析出的报文中找到短时闪变指标目录下的测量值,而不需要找频率、三相不平衡这些目录。测量值不是单一的,因为它是由连续太阳城集团的分钟数据组成,每隔一分钟就有一个闪变的测量值,监测终端经过一段太阳城集团的采样就会形成一个测量的数据表。在这个表里面找到标准信号的测量值,确定第一时刻和第二时刻。确定所述第二时刻对应的短时闪变测量值,只要找到了第二时刻,在监测终端的短时闪变指标的目录下的测量表中就能找到与第二时刻一一对应的短时闪变测量值,并把此值认为是电能质量监测终端对标准信号的短时闪变测量值。数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值即实际PstN值。
由图2可知,在实施方式二中,该方法还包括:
S205:获取所述标准信号的短时闪变理论值。短时闪变理论值即标准Pst值。
获取所述标准检测信号的理论值。按照本发明所介绍的理论,按照IEC标准提供的统计公式计算,本检测信号的短时闪变理论值(平滑处理):
pst=0.0314p0.1s+0.0525p1s+0.0657p3s+0.28p10s+0.08p50s=0.0314×1+0.0525×1+0.0657×0.75+0.28×0.19444+0.08×0.094901=0.4418]]>
其中,p0.1s=1,p1s=(p0.7+p1+p1.5)/3=p0.7=p1=p1.5=1
p3s=(p2.2+p3+p4)/3=(1+1+14)/3=0.75]]>
p10s=(p6+p8+p10+p13+p17)/5=(14+14+14+19+19)/5=0.1944444]]>
p50s=(p30+p50+p80)/3=(19+19+116)=0.0949074]]>
S206:将所述的短时闪变理论值与所述的短时闪变测量值进行比对,得到比对结果。S207:根据所述的比对结果判断所述的数字式电能质量监测终端是否符合IEC标准。
按照《电能质量在线监测装置技术规范》(QGDW-10-J393-2009)中规定的闪变Pst值的精度是数字式电能质量监测终端记录的实际PstN值与标准Pst值之差对标准Pst值的百分比,精度计算公式为闪变Pst值的精度为5%,标准源闪变的精度为q%,修正后的误差范围为PstN*(1-q%)*(1-5%)PstPstN*(1+q%)*(1+5%).]]>标准源闪变的精度为十万分之五,即数字式电能质量监测终端记录的实际PstN值与标准Pst值之差对标准 Pst值的百分比在-5.00475%至+5.00525%之间,可认为数字式电能质量监测终端的闪变监测精度符合IEC标准。闪变检测信号的瞬时闪变视感度值分布图如图13所示,有效值分布图如图14所示。
如上即为本发明提供的基于闪变波动量逐级递减的数字化变电站用电能质量监测终端的闪变精度检测方法,可以甄别出数字式电能质量监测终端是否按照IEC标准、检测精度以及动态闪变检测能力,只需一个不断变化的波动量和波动频率的检测信号,就可以方便、快速地对数字化变电站用电能质量终端的闪变测试能力进行评估。
本发明还提出一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测系统,图5为该系统的实施方式一的结构框图,由图5可知,在实施方式一中,所述的系统包括:
标准信号发送装置100,用于向数字式电能质量监测终端发送符合IEC61850-9-2要求的标准信号。
本发明的检测方案所设计的标准信号考虑到对于国内大部分数字式电能质量监测终端,采样起始太阳城集团都是从整分钟开始采样,但由于数字式电能质量监测终端采样太阳城集团与标准源的信号输出不同步以及标准源自身的程控响应太阳城集团延迟,会造成采样周期与输出信号不能完全对齐,从而在一个采样周期内包含了两个信号,并最终导致有效值较小的信号漏采或者采到的数据不可用,如图10为未完全对齐时相邻信号存在干扰的示意图,图11为未完全对齐时相邻信号不存在干扰的示意图。
为解决上述问题,考虑到数字式电能质量监测终端采用记录段(如1分钟)按3秒方均值最大、最小、平均给3个记录,采用一种记录段最大值过滤法来提取想要的检测信号,其数学表达为
x1maxx1minxav·········xkmaxxkminxkav·········xnmaxxnminxnav·100=x1max···xkmin···xnav]]>
上式中,x1max…xkmax…xnmax表示数字式电能质量监测终端一分钟太阳城集团段内n个3秒方均根最大值,x1min…xkmin…xnmin表示数字式电能质量监测终端一分钟段内n个3秒方均根最小值,xav…xkav…xnav表示数字式电能质量监测终端一分钟段内n个3秒方均根平均值。
只要安排用于检测的信号总是出现在记录段的最大,由此构造的检测序列就能实现连续信号的自动检测。因此,本发明的检测方案提出的基于闪变波动量逐级递减的数字化变电站用电能质量监测终端的闪变精度信号的太阳城集团长度为20分钟。这样的话,可以做多组的 闪变检测实验,每一组信号之间互不干扰。并且无论监测终端何时开始采样,都会完整的采集到10分钟闪变信号。
本发明的标准信号为:前3.5%太阳城集团段的波动大小为0.25%、8.8HZ的正弦调幅波;接下来7.5%的太阳城集团段的波动量为8.8HZ的正弦调幅波;接下来的60%太阳城集团段的波动量为正弦调幅波为9.5HZ;最后29%太阳城集团段的波动量为正弦调幅波的频率为8.8HZ,共四个太阳城集团段,10分钟,接下来的10分钟再重复上面的四个太阳城集团段,标准信号的长度为20分钟。
分钟数据确定装置200,用于所述的数字式电能质量监测终端对所述的标准信号进行采样,并输出MMS报文。标准信号到达数字式电能质量监测终端,经过20分钟后,数字式电能质量监测终端采样完成后,对标准进行统计,并将结果放入MMS报文后输出。
分钟数据确定装置300,用于根据所述的MMS报文确定短时闪变指标的分钟数据。图7为分钟数据确定装置300的结构框图,由图7可知,分钟数据确定装置300具体包括:
解析模块301,用于解析所述的MMS报文;
分钟数据提取模块302,用于从解析后的MMS报文中提取短时闪变指标的分钟数据。
由图5可知,该系统还包括:
短时闪变测量值确定装置400,用于根据所述的短时闪变指标的分钟数据确定所述数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值。图8为短时闪变测量值确定装置400的结构框图,由图8可知,短时闪变测量值确定装置400具体包括:
提取模块401,用于从所述的短时闪变指标的分钟数据表中提取出短时闪变测量值中第一个不为零的值;
第一时刻确定模块402,用于确定所述第一个不为零的值对应的时刻,称为第一时刻;
第二时刻确定模块403,用于将所述的第一时刻加上10分钟得到第二时刻;
短时闪变测量值确定模块404,用于确定所述第二时刻对应的短时闪变测量值,解析被测数字式电能质量监测终端返回的MMS报文里面的短时闪变理论指标所包含的短时闪变值,利用所述的第二时刻,寻找对应的短时闪变测量值。
通过IEC61850客户端对MMS报文解析出各种各样指标的测量值,比如说,返回的频率、三相不平衡度、电压、短时闪变等指标。本发明提出的闪变标准信号,就应该从解析出的报文中找到短时闪变指标目录下的测量值,而不需要找频率、三相不平衡这些目录。测量值不是单一的,因为它是由连续太阳城集团的分钟数据组成,每隔一分钟就有一个闪变的测 量值,监测终端经过一段太阳城集团的采样就会形成一个测量的数据表。在这个表里面找到标准信号的测量值,确定第一时刻和第二时刻。确定所述第二时刻对应的短时闪变测量值,只要找到了第二时刻,在监测终端的短时闪变指标的目录下的测量表中就能找到与第二时刻一一对应的短时闪变测量值,并把此值认为是电能质量监测终端对标准信号的短时闪变测量值。数字式电能质量监测终端的短时闪变测量值即实际PstN值。
图6为本发明实施例提供的一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测系统的实施方式二的结构框图,由图6可知,在实施方式二中,该系统具体包括:
短时闪变理论值获取装置500,用于获取所述标准信号的短时闪变理论值,短时闪变理论值即标准Pst值。
获取所述标准检测信号的理论值。按照本发明所介绍的理论,按照IEC标准提供的统计公式计算,本检测信号的短时闪变理论值(平滑处理):
pst=0.0314p0.1s+0.0525p1s+0.0657p3s+0.28p10s+0.08p50s=0.0314×1+0.0525×1+0.0657×0.75+0.28×0.19444+0.08×0.094901=0.4418]]>
其中,p0.1s=1,p1s=(p0.7+p1+p1.5)/3=p0.7=p1=p1.5=1
p3s=(p2.2+p3+p4)/3=(1+1+14)/3=0.75]]>
p10s=(p6+p8+p10+p13+p17)/5=(14+14+14+19+19)/5=0.1944444]]>
p50s=(p30+p50+p80)/3=(19+19+116)=0.0949074]]>
比对装置600,用于将所述的短时闪变理论值与所述的短时闪变测量值进行比对,得到比对结果。
判断装置700,用于根据所述的比对结果判断所述的数字式电能质量监测终端是否符合IEC标准。
按照《电能质量在线监测装置技术规范》(QGDW-10-J393-2009)中规定的闪变Pst值的精度是数字式电能质量监测终端记录的实际PstN值与标准Pst值之差对标准Pst值的百分比,精度计算公式为闪变Pst值的精度为5%,标准源闪变的精度为q%,修正后的误差范围为PstN*(1-q%)*(1-5%)PstPstN*(1+q%)*(1+5%).]]>标准源闪变的精 度为十万分之五,即数字式电能质量监测终端记录的实际PstN值与标准Pst值之差对标准Pst值的百分比在-5.00475%至+5.00525%之间,可认为数字式电能质量监测终端的闪变监测精度符合IEC标准。闪变检测信号的瞬时闪变视感度值分布图如图13所示,有效值分布图如图14所示。
如上即为本发明提供的一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测系统,可以甄别出数字式电能质量监测终端是否按照IEC标准、检测精度以及动态闪变检测能力,只需一个不断变化的波动量和波动频率的检测信号,就可以方便、快速地对数字化变电站用电能质量终端的闪变测试能力进行评估。
下面结合具体的实施例,详细介绍本发明的技术方案。
数字式电能质量监测终端的重要功能就是能够准确的识别、监测稳态和动态闪变,然而对于某些国内的监测终端制造厂家,没有按照IEC61000-4-15中的规范检测流程,而是采用一种简单、近似-平均值统计法。通过滤波环节得到瞬时闪变值Pinst(n)后,没有按照IEC标准进行分级,而是代入公式得到短时闪变
所以,本发明的技术方案设计的闪变检测信号,用IEC方法和平均值统计法的测量结果和相对误差如表1所示:
表1

通过表1可以看出:
①平均值统计法在稳态闪变测试中误差仅为0.32%,满足国标要求(A级最大误差±5%,B级最大误差±10%),几乎与理论值相等。但是,本发明的技术方案设计的闪变检测信号,波动量幅值逐级递减的动态闪变信号,由于平均值统计法将所有的瞬时闪变值平均化,使得它的结果减小,误差达到了-39.86%;
②本发明的技术方设计的闪变检测信号,可以很好地区别检测终端是否进行平滑处理,A相测试信号的理论值(平滑处理)与理论值(非平滑处理)相等。由于本技术方案设计的闪变检测信号分别在3.5%、11%、71%太阳城集团段波动量突变,干扰了p4、p13、p17、p80的值,使得非平滑处理的理论值出现了大的的误差。
本技术方案设计的闪变检测信号,还可以甄别出是否利用有效值法。所谓的有效值法,就是将u2(t)减去参考电压A2/2后积分,在积分中频率大于2w的分量可以忽略,检测出来的调幅波的系数其系数不再是恒定的,而是与波动频率有关。由于有效值法检测出的调幅波随波动特性衰减的特性也必将使计算出的闪变值随波动频率的增大而衰减,因此,本设计方案提出的闪变检测信号,在11%---71%的太阳城集团段内,让波动频率升高,改变p30、p50,最后的短时闪变理论值减小。
为了进一步验证本发明技术方案的准确性,采用simulink搭建IEC61000-4-15推荐的闪变仪模型,并得到了仿真模型的误差,如表2所示。
表2

从表2可以看出,IEC推荐的闪变仪模型可以比较好的检测出及动态闪变,出现误差的原因可能是IEC模型里某一个滤波器的截止频率设计不当,使得滤波器未达到理想的状态;从有效值的仿真结果来看,由于有效值法检测出的调幅波随波动特性衰减的特性也必将使计算出的闪变值随波动频率的增大而衰减,因此,本发明方案提出的闪变检测信号,在11%---71%的太阳城集团段内,让波动频率升高,改变p30、p50,最后的短时闪变理论值减小,验证了本技术方案设计的闪变检测信号正确性。
为了使本技术方案更加具有扩展性,下面给出几组典型的闪变检测信号的理论值,表3为本发明技术方案典型的五组检测信号:
表3


接下来,选用南京灿能电力自动化有限公司的PQS-883数字化变电站用电能质量监测终端进行实验,闪变检测信号设置如上述一致,南京灿能PQS-883电能质量监测终端实验结果如下表4所示:
表4
太阳城集团A相短时闪变值B相短时闪变值C相短时闪变值2013.12.3115:14:000.00000.00000.00002013.12.3115:15:000.21380.22110.19412013.12.3115:16:000.43270.43310.43222013.12.3115:17:000.43270.43310.43222013.12.3115:18:000.43270.43310.43222013.12.3115:19:000.43270.43310.43222013.12.3115:20:000.43270.43310.43222013.12.3115:21:000.43270.43310.43222013.12.3115:22:000.43270.43310.43222013.12.3115:23000.43270.43310.43222013.12.3115:24:000.43270.43310.43222013.12.3115:25:000.43270.43310.43222013.12.3115:26:000.43270.43310.43222013.12.3115:27:000.35650.22770.22652013.12.3115:28:000.00000.00000.0000
需要说明的是,如表4所示,实验结果采用监测终端的采集分钟数据,在15:15分时,A相的短时闪变值为0.5138,主要是由于闪变检测信号被监测终端采样的太阳城集团不是整分钟,另外,实际测量中,监测终端首先要采样一个完整的10min的闪变信号,接下里才会给出短时闪变的统计值,因此15点15分检测信号已经进行到了第十一分钟,接下来的10min里,每分钟都有短时闪变值。从实验结果来看,A、B、C相闪变信号的短时闪变值精度达到了2%,说明南京灿能PQS-883装置的稳态闪变测试精度满足A级设备的要求,验证了 本装置是符合IEC61000-4-15标准的以及本检测信号的正确性。
经过实验,采用matlab仿真模拟,并将其用于多个电能质量分析仪的检测,结果充分证明本发明技术方案的可行性。
综上所述,本发明提供了一种数字式电能质量监测终端的闪变精度检测方法以及系统,不仅解决了现有技术中手工逐条检测数字式电能质量监测终端的闪变精度造成的影响电网终端检测数据的真实反映的技术问题,而且可以甄别出数字式电能质量监测终端是否按照IEC标准、检测精度以及动态闪变检测能力,只需一个不断变化的波动量和波动频率的检测信号,就可以方便、快速地对数字化变电站用电能质量终端的闪变测试能力进行评估。
本发明有益效果在于:
1.解决了现有技术中手工逐条检测数字式电能质量监测终端的闪变精度造成的影响电网终端检测数据的真实反映的技术问题,提出基于闪变波动量逐级递减的数字化变电站用电能质量监测终端的闪变精度检测方法。
2.创造性的设计了波动量逐级递减的闪变检测信号:前3.5%太阳城集团段波动大小为0.25%,8.8HZ正弦调幅波;接下来7.5%太阳城集团段波动量为8.8HZ正弦调幅波;接下来的60%太阳城集团段波动量变为正弦调幅波变为8.0HZ;最后的29%太阳城集团段波动量为正弦调幅波的频率恢复为8.8HZ。共四个太阳城集团段,10分钟。接下来10分钟信号再重复上面的四个太阳城集团段,信号长度一共二十分钟。
3.本发明的技术方案提出的检测信号可以甄别出监测终端是否按照IEC标准、检测精度以及动态闪变检测能力。只需一个不断变化的波动量和波动频率的检测信号,就可以方便、快速地对数字化变电站用电能质量终端的闪变测试能力进行评估。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一般计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。
本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应 用,可以使用各种方法实现所述的功能,但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
太阳城集团本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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