一种基于阶梯式动态死区的模拟量采集方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统自动化领域，具体涉及到一种基于动态阶梯死区的模拟量采 集方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统自动化领域的快速发展，应用在电力行业的自动化系统规模与日倶 增，系统构架越来越复杂，致使系统内部的数据量不断增大。尤其在风电厂以及高电压等级 变电站等应用场景中体现得尤为突出，实时变化数据的规模已经超过十万。这对于自动化 系统的监控后台、网关机等需要采集系统中所有数据的装置或设备（下文中以监控后台为 例代替该类设备）来说，对其处理能力以及硬件资源是一个很大的考验。而在实时变化的 数据中，由于模拟量数据变化频繁，给监控后台带来了繁重的运算量。目前针对模拟量变化 频度过快，普遍采用定时扫描方法以及死区方法来对模拟量进行采集。
[0003] 定时扫描方法，每隔固定的时间对所有模拟量数据进行采集，将采集到的数据更 新到监控后台中。该方法可以通过设置扫描时间控制模拟量的采集频率，但是在两次扫描 中间有一定的时间间隔，如果在该时间间隔内发生了模拟量数据的跳变或者频繁的变化， 使用该方法是检测不到的。
[0004] 死区方法，实时采集变化的模拟量数据，将采集到的数值与监控后台中对应的模 拟量进行比对，如果超过死区设置范围则更新监控后台的模拟量数据，并对该变化的模拟 量进行后续的处理，例如对该数据进行界面展示或记录到存储介质，如果没有超过死区设 置的范围则不作处理。死区范围的选取一般有两种方法：实际值死区、百分比死区。由于死 区范围是固定的一个数值（实际值死区）或百分比（百分比死区），如果将死区范围设置的 小，则模拟量的小幅度变化也会超过死区，使监控后台处理的数据量增大；如果死区范围设 置的大，虽然可以减小数据量，但是如果出现模拟量长时间的小幅度变化，没有超过设置的 死区范围，则监控后台会出现不刷新模拟量的问题。
[0005] 因此目前需要一个即可以保证模拟量实时性又可以减小模拟量数据量的模拟量 采集方法，同时还要保证该方法易实现、运算量不大。
【发明内容】
[0006] 为减少电力自动化系统监控后台处理的不重要模拟量数量，同时仍能反应出模拟 量数的实时性变化，本发明提出一种基于阶梯式动态死区的模拟量采集方法。
[0007] 本发明具体采用以下技术方案：
[0008] -种基于阶梯式动态死区的模拟量采集方法，该方法在死区方法的基础上将固定 的死区范围更改成随时间变化的死区范围，其特征在于：
[0009] 根据监控后台收到的模拟量变化的时间与上一次监控后台处理这个模拟量的时 间进行对比，计算出本次收到的模拟量距上次处理该模拟量的时间间隔，通过这个时间间 隔运用阶梯函数计算出收到该模拟量应该使用的死区范围。
[0010] 由于阶梯函数的特性，随着接收到模拟量的时间不断增大，死区范围也在不断减 少。在监控后台刚刚处理完一个模拟量后，如果在接下来的短时间内又接收到这个模拟量 的微小变化，由于此时的死区范围比较大将不对此时的模拟量变化进行处理；如果在后续 的一段较长时间内，收到该模拟量的变化，由于此时的死区很小将对该次模拟量进行处理。 有效的过滤了意义不大的短时间内小幅度波动模拟量，同时保证了长时间小幅度波动的模 拟量能够得到处理。
[0011] 针对模拟量的快速变化，设置阶梯的最大高度（最大死区），保证在短时间内反应 出模拟量的急剧变化。针对模拟量的平稳小幅度振荡，设置阶梯的最小高度（最小死区）， 防止对接收到的模拟量长时间不进行处理。根据阶梯高度、阶梯数以及阶梯持续时间来控 制死区的动态变化，最终形成阶梯式动态死区，阶梯式动态死区的函数图如图1。
[0012] -种基于阶梯式动态死区的模拟量采集方法，所述方法包括以下步骤：
[0013] (1)设置阶梯式死区的最大高度（Max)、最小高度（Min)、阶梯高度（Λh)、阶梯 持续时间（Λt)、阶梯数（N)，阶梯高度、最大高度、最小高度和阶梯数有数学关系Λh= (IMax-MinI)/N;
[0014] (2)将待采集的模拟量当前值、起始时间赋初始值，计时器赋初始值，并且起始时 间和计时器的初始值相同，计时器开始计时；
[0015] (3)采集模拟量数据；
[0016] (4)收到实际的模拟量数据后，将收到模拟量的时间减去起始时间得到t，然后通 过阶梯函数计算动态死区范围y值：
[0017]
[0018] 其中，y值可以是实际值死区或者百分比死区；
[0019] (5)将采集到的模拟量值与模拟量当前值计算差值，如果所述差值在步骤（4)计 算得到的当前动态死区范围内，返回回到第3步骤，如果所述差值在步骤（4)计算得到的当 前动态死区范围外则顺序执行；
[0020] (6)将收到的模拟量值更新模拟量当前值，将起始时间更改为收到该模拟量的时 间，并回到第3步骤。
[0021] 本发明所提供的方法，可以保证模拟量的实时性，实时反映出模拟量的变化，还可 以减小模拟量变化频繁导致数据量大的问题。
【附图说明】
[0022] 图1是阶梯式动态死区的函数示意图；
[0023] 图2是简化实现方法的函数示意图；
[0024] 图3是本申请基于阶梯式动态死区的模拟量采集方法流程图；
[0025] 图4是简化实现方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合说明书附图对本发明的技术方案作进一步详细介绍。
[0027] 本申请公开的基于阶梯式动态死区的模拟量采集方法，该方法在死区方法的基础 上将固定的死区范围更改成随时间变化的死区范围，根据监控后台收到的模拟量变化的时 间与上一次监控后台处理这个模拟量的时间进行对比，计算出本次收到的模拟量距上次处 理该模拟量的时间间隔，通过这个时间间隔运用阶梯函数计算出收到该模拟量应该使用的 死区范围。
[0028] 阶梯式动态死区的函数图如图1所示，由于阶梯函数的特性，随着接收到模拟量 的时间不断增大，死区范围也在不断减少。在监控后台刚刚处理完一个模拟量后，如果在接 下来的短时间内又接收到这个模拟量的微小变化，由于此时的死区范围比较大将不对此时 的模拟量变化进行处理；如果在后续的一段较长时间内，收到该模拟量的变化，由于此时的 死区很小将对该次模拟量进行处理。有效的过滤了意义不大的短时间内小幅度波动模拟 量，同时保证了长时间小幅度波动的模拟量能够得到处理。
[0029] 针对模拟量的快速变化，设置阶梯的最大高度（最大死区），保证在短时间内反应 出模拟量的急剧变化。针对模拟量的平稳小幅度振荡，设置阶梯的最小高度（最小死区）， 防止对接收到的模拟量长时间不进行处理。根据阶梯高度、阶梯数以及阶梯持续时间来控 制死区的动态变化，最终形成阶梯式动态死区。
[0030] 本申请公开的一种基于阶梯式动态死区的模拟量采集方法如图3所示，包括以 下步骤：（1)设置阶梯式死区的最大高度（Max)、最小高度（Min)、阶梯高度（Ah)、阶梯 持续时间（Λt)、阶梯数（N)，阶梯高度、最大高度、最小高度和阶梯数有数学关系Λh= (IMax-MinI)/N;
[0031] 该步骤设置阶梯函数的参数，主要包括最大死区范围（最大高度）、最小死区范围 (最小高度）、死区的变化幅度（阶梯高度）、每个死区维持的时间（持续时间）、阶梯个数。
[0032] (2)将待采集的模拟量当前值、起始时间赋初始值，计时器赋初始值，并且起始时 间和计时器的初始值相同，计时器开始计时；
[0033] 模拟量当前值的初始值一般设置为0,将起始时间赋初始值和计时器赋初始值设 置成一样，保证可以通过公式正确计算第一次数据变化的模拟量。
[0034] (3)采集模拟量数据；
[0035] 接收报文，解析报文中的模拟量数据。
[0036] (4)收到实际的模拟量数据后，将收到模拟量的时间减去起始时间得到t，然后通 过阶梯函数计算动态死区范围y值：
[0037]
[0038] 其中，y值可以是实际值死区或者百分比死区；
[0039] 收到新的模拟量数据后开始公式计算，公式计算涉及了除