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。     

基于三次样条插值理论的电子式互感器数据同步

介绍了电子式互感器的数据同步问题,并对线性插值和二次插值的同步算法进行分析,指出线性插值算法在谐波次数高的情况下误差过大和二次插值算法在低采样频率下误差改进不明显。提出了基于三次样条插值理论的同步算法,并进行了误差的理论分析和数值仿真计算。理论误差分析表明,该算法相比较于线性插值算法和二次插值算法,误差值至少降低2个数量级;数字仿真验证显示,每周期48点采样时,稳态采样值最大误差约为输入电流最大幅值的0.000 38%,暂态采样值最大误差约为输入电流最大幅值的0.005%,采样值误差均降低2个数量级以上。在包含基频量和高次谐波电量的二次设备中,该算法可降低各采样点的相对误差,方法误差精度均可满足IEC60044标准规定的电子式互感器的误差要求,即稳态测量精度0.2级和暂态分量最大瞬时值误差小于±1%。     

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.     

全光纤电流互感器独立双采样技术研究

介绍了全光纤电流互感器工作原理及配置现状,结合智能变电站继电保护的技术规范,提出一种基于电子式电流互感器独立双采样配置方案。独立双采样全光纤电流互感器采用时分复用技术实现两路相互独立的采样系统。试验结果表明独立双采样全光纤电流互感器达到0.2级准确度的要求,在任一路A/D采样系统发生故障时另一路A/D采样系统仍能稳定运行。该方案能满足智能变电站继电保护的技术规范要求,并且降低了全光纤电流互感器在变电站中的整体成本,对全光纤电流互感器的推广应用有着重要意义。     

基于DSP全光纤电流互感器系统研究

本文在分析全光纤电流互感器工作原理和信号特性的基础上,提出了使用硬件同步采样技术和加窗插值FFT算法实现电流互感器的信号处理方法.仿真结果表明该设计方法精确高效,并在DSP CPLD硬件平台上得到有效验证.     

Sagnac型光纤电流互感器数据同步的研究

针对Sagnac型光纤电流互感器进行了数据同步方法的研究。根据Sagnac型光纤电流互感器数字闭环信号检测原理,确定了基于插值的数据同步方法。为了提高测量精度和实时性,提出了基于高采样率的线性插值的数据同步技术,并对其误差进行了理论与仿真分析。结果表明,采样率为200点/周波的线性插值法能够实现互感器的数据同步,并且其稳态下的幅值、相位误差分别小于0.014%、0.12′,暂态下的幅值、相位误差分别小于0.2%、1.2′,均远远低于IEC60044-8标准规定的0.2级电流互感器的误差限值,因此该算法不影     

基于高精度采集卡的电子式互感器校验系统设计

提出了以高精度PCI-4462数据采集卡实现校验系统标准互感器数据采集及电子式互感器模拟输出信号采集,以PCI数据同步卡发出的同一光电脉冲信号实现校验系统的同步采样, 采用先进的数字滤波器技术和基于汉宁窗插值的FFT改进算法实现被测信号的精确计算比较,基于LabVIEW虚拟仪器技术软件的人机界面和自适应IEC61850 9-1/9-2通信设计,能兼顾对数字输出和模拟输出的电子式电压/电流互感器进行校准。系统试验表明该校验系统可以满足校验0.2级精度等级的电子式互感器校验要求。     

一种直流电流互感器阶跃响应校验系统

为了实现直流电流互感器阶跃响应延迟时间和上升/下降时间等暂态性能参数的校验,提高直流互感器的暂态特性试验能力,在分析直流互感器稳态校验技术和暂态阶跃响应校验特性的基础上,研制了一种基于重采样技术和LabVIEW测量技术的直流电流互感器的阶跃响应校验系统。在实验室对全光纤电子式直流电流互感器阶跃响应特性进行试验,试验结果表明该校验装置能够准确测量直流电流互感器阶跃响应延迟时间和上升/下降时间等暂态性能参数,有效提高对直流互感器性能的甄别能力。     

智能变电站重采样应用研究及其线性插值法误差分析

针对重采样环节在智能变电站应用过程中所引入的误差,分析了其在智能变电站中的具体应用场景,得到采样同步和采样频率转换两种典型方法。以线性插值算法为研究对象,通过建立矢量模型分析并结合实验验证的方法,得到线性插值幅频特性。结果表明,信号频率与插值位置是直接影响重采样精度的两个主要原因,线性插值误差对保护专业的影响可以忽略,但是对测量与计量专业的影响较大。通过提高采样率,改进同步或插值算法等办法,重采样误差可以减少甚至消除。     

基于电子式互感器的数字保护接口技术研究

在新一代数字化变电站自动化系统中，电子式互感器取代了传统的电磁式互感器，由合并单元与保护装置接口，完全改变了以往的数据采集方式，由此带来了保护装置设计中的新问题。文章研究了基于电子式互感器输出的信号处理及调理技术，采用PLL(phase-locked loop)同步锁相技术、基于插值的采样值计算方法，根据精确的频率测量算法实时调整与电子式互感器进行数字接口的采样频率，理论分析和工程试验结果表明，该方法可有效地对电子式互感器的数据按要求进行高精度的同步采集，可广泛应用于各类数字保护的开发和试验中。     

基于高精度采集卡的电子式互感器校验系统设计

提出了以高精度PCI-4462数据采集卡实现校验系统标准互感器数据采集及电子式互感器模拟输出信号采集,以PCI数据同步卡发出的同一光电脉冲信号实现校验系统的同步采样,采用先进的数字滤波器技术和基于汉宁窗插值的FFT改进算法实现被测信号的精确计算比较,基于LabVIEW虚拟仪器技术软件的人机界面和自适应IEC61850 9-1/9-2通信设计,能兼顾对数字输出和模拟输出的电子式电压/电流互感器进行校准.系统试验表明该校验系统可以满足校验0.2级精度等级的电子式互感器校验要求.     

数字化变电站过程层采样值时间同步性分析及应用

提出由合并单元(MU)发出统一的采样同步脉冲至同一间隔中的电子式电流/电压互感器.在电子式电流/电压互感器信号处理系统中对本地时钟信号进行分频或倍频处理后与采样同步信号锁相.发送A/D采样时序.确保同一间隔中所有电子式电流/电压互感器采样值时间同步.设计了基于IEEE1588的多基准源时间同步方案.并对站与站之间、站内终端设备之间、电子式电流/电压互感器中A/D采样信号同步特性以及网络交流流量对时间同步的影响等进行了测试和评估:要求在变电站内配置时间综合测量仪,对同步性能在线监测.     

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。     

一种提高数据同步精度的自适应插值算法

研究了电子式互感器采样不同步时数字化智能电子设备(IED)的数据同步问题。在推导一阶Lagrange插值算法精确误差公式的基础上,计算了内、外2种插值方法的瞬时和相量误差,以及对继电保护和测量的影响。传统减小误差的算法只涉及采样率,而一阶Lagrange插值算法与采样率和采样偏移时间都相关。通过研究误差随采样偏移时间变化的规律,用最小二乘法以抛物线方程拟合复杂误差轨迹方程,在限定误差的前提下简化了分析。在此基础上,提出了一种自适应调整插值基准时刻的算法,经分析验证该算法可以有效降低误差。     

基于二次插值理论的电子式互感器数据同步的研究

首先介绍了电子式互感器的数据同步问题,并针对线性插值的同步算法进行了分析,指出了该算法的不足之处。在此基础上,提出了基于二次插值理论的同步算法,并进行了误差的理论和仿真分析。结果表明,二次插值同步算法可以有效提高同步的精度,尤其在包含高次谐波的数据同步方面,优势极为明显。二次插值同步算法符合IEC60044-8的误差要求,微机测量装置中易于实现,适于实际应用。     

基于二次插值理论的电子式互感器数据同步的研究

首先介绍了电子式互感器的数据同步问题,并针对线性插值的同步算法进行了分析,指出了该算法的不足之处.在此基础上,提出了基于二次插值理论的同步算法,并进行了误差的理论和仿真分析.结果表明,二次插值同步算法可以有效提高同步的精度,尤其在包含高次谐波的数据同步方面,优势极为明显.二次插值同步算法符合IEC60044-8的误差要求,微机测量装置中易于实现,适于实际应用.     

智能变电站非对称式光纤差动保护同步性测试方法

针对本侧为电子式互感器、对侧为常规互感器的非对称式光纤差动保护,概述光纤差动保护的配置以及采样值同步问题,介绍目前智能变电站中非对称式光纤差动保护的同步方案。结合500kV常熟南智能变电站集成测试项目,针对220kV线路非对称式光纤差动保护同步性搭建了测试系统,提出了两侧电流采样同步性测试方法,并分析了差流产生原因。测...     

电子式电压互感器研究与应用

分析比较了现有各种电子式电压互感器的原理及优缺点,结合电子式电流互感器发展趋势,提出了一种基于全光纤电子式电流互感器检测电容电流的新型电子式电压互感器.     

考虑高次谐波影响的智能配电合并单元改进采样数据同步方法

通过合并单元进行不同电子式互感器间的采样数据同步过程中,当信号内存在谐波尤其是高次谐波时,现有方法难以准确地还原采样间隔处的数据,导致同步误差较大。针对这一问题,提出了一种改进采样数据同步方法。基于三样条插值理论,研究了采样数据的整体特征,用连续的分段三次函数描述采样点间的波形,提高了重采样精度。再根据插值算法原理与采样特征,通过归一化处理、矩阵变换、收敛性分析等方法,减小了计算量。最后通过仿真验证,该方法能够保证不高于21次谐波的重采样数据不失真,且计算时间仅为同等精度插值算法的10%左右。改进算法提高了采样数据同步精度,同时又解决了高精度插值运算量大的局限性,具有工程应用价值。