电力系统采样飞点检测及其修复方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电力系统的采样方法，特别是一种对交流量异常采样数据的实时 检测及其修复方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统交流电气量采样飞点数据（飞点数据为在连续光滑的交流电气量采样 曲线上出现的异常采样数据，以下简称"飞点"）已经成为造成电力系统保护误动的主要原 因，在智能电网中由于采样环节抗干扰能力的削弱及数据传输环节的增多，情况将更为突 出。因此必须对飞点采样值进行实时判断，避免飞点数据引起保护装置误动、电力系统误操 作的情况发生。
[0003] 保护的快速动作要求飞点检测延时必须很短，但是要实现在较短的检测数据窗内 准确区分飞点采样数据与系统故障时的正常暂态采样值，将面临很大的难度。由于智能电 网的建设时间还不长，现有技术有关飞点的异常采样的检测方法较少，同时这些方法均存 在一些不足，如针对性不强、灵敏度不高、门槛不易整定、数据窗要求较长、实时性差、无法 应用于快速保护、容易误判等。检出异常采样后也仅仅是进行简单闭锁保护，这样处理虽然 降低了异常采样导致误动的机率，却容易使得电力系统发生故障时保护动作速度变慢。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种电力系统采样飞点检测及其修复方法，要解决的技术问 题是保证采样数据的正确性，提高继电保护的可靠性，提高操作准确性、降低测量及计量错 误。
[0005] 本发明采用以下技术方案：一种电力系统采样飞点检测修复方法，包括以下步 骤：
[0006] -、按每周波N点实时采集电力系统的交流量i (n) = IniSin(nTs+T。）；其中，Im为 幅值，η为当前采样点，i (η)为η点对应的采样值，
为采样间隔，Τ。为初相位；
[0007] 二、计算 η 点的一阶差分值：Δ i (n) = i (n)-i (η-I);
[0008] 三、计算 η 点的二阶差分值：Δ Δ i (η) = Δ i (η) - Δ i (η-1);
[0009] 四、计算η点电流的幅值平方：
其中，k为一阶差分系数：
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[0010] 五、满足检测判据：
判断第n-1采样点的采样交流量 i(n-l)为飞点数据，n-1为飞点；其中，ε 1= δ ΑΙ^η-ηΔ)为一阶差分门槛，δ i为一阶差 分门槛系数，取值2; ε2= δ A2Ini(Ii-An)为二阶差分门槛，δ2为二阶差分门槛系数，取 值10 ; An为距离当前采样点η的点数，β为左、右差分对称系数，取值为
[0011] 六、从n-1点向前查找正常采样点，按不满足：
[0012]
[0013] 查找正常采样点，然后对飞点n-1点的采样值i (n-1)进行修复，飞点n-1点的计 算米样值i (n-l)为：
[0014] 本发明的方法步骤一的每周波N点为80点。
[0015] 本发明的方法步骤一的交流量为交流电流量。
[0016] 本发明的方法步骤一按每周波N点实时采集电力系统二次回路的交流量。
[0017] 本发明的方法步骤五不满足检测判据：
，判断为正常的采 样值。
[0018] 本发明的方法步骤六得到的计算采样值i (η-I)替换原飞点采样数据，完成修复。
[0019] 7. -种电力系统采样飞点检测方法，包括以下步骤：
[0020] 一、按每周波N点实时采集电力系统的交流量i (n) = IniSin(nTs+T。）；其中，Im为 幅值，η为当前采样点，i (η)为η点对应的采样值，为采样间隔，T。为初相位；
[0021] 二、计算 η 点的一阶差分值：Δ i (n) = i (n)-i (η-I);
[0022] 三、计算 η 点的二阶差分值：Δ Δ i (η) = Δ i (η) - Δ i (n-1); UiN 丄丄0(5(54:0 Λ _/·!·? O/ 丄丄丄/<
[0023] 四、计算η点电流的幅值平方：
；:其中，k为一阶差分系数：
[0024] 五、满足检测判据：
判断第n-1采样点的采样交流量 i(n-l)为飞点数据，n-1为飞点；其中，ε 1= δ ΑΙ^η-ηΔ)为一阶差分门槛，δ i为一阶差 分门槛系数，取值2; ε2= δ A2Ini(Ii-An)为二阶差分门槛，δ2为二阶差分门槛系数，取 值10 ; An为距离当前采样点η的点数，β为左、右差分对称系数，取值为
[0025] 本发明的方法步骤一的每周波N点为80点。
[0026] 本发明的方法步骤一的交流量为交流电流量。
[0027] 本发明的方法步骤一按每周波N点实时采集电力系统二次回路的交流量。
[0028] 本发明与现有技术相比，通过快速计算交流量幅值，实时确定交流量飞点检测门 槛，并以检测判据为依据检测飞点，检测出飞点后将其前后的异常数据进行修复，具有准 确性高、灵敏度高、可靠性高、修复效果好、实时性好、计算量小、数据窗短和对保护测量计 量无影响的特点，从而提高保护的可靠性，减少测量计量中的错误，保证电力系统安全稳定 正确运行。
【附图说明】
[0029] 图1-1是插入异常数据后的波形图。
[0030] 图1-2是插入异常数据波形的飞点检测结果图。
[0031] 图1-3是插入异常数据采用本发明方法修复后波形图。
[0032] 图2-1是浪涌干扰后的波形图。
[0033] 图2-2是浪涌干扰波形的飞点检测结果图。
[0034] 图2-3是浪涌干扰经飞点修复后波形图。
[0035] 图3-1是饱和原始波形图。
[0036] 图3-2是饱和波形飞点检测结果图。
[0037] 图3-3是饱和经飞点修复后波形图。
[0038] 图4-1是故障畸变原始波形图。
[0039] 图4-2是故障畸变波形的飞点检测结果图。
[0040] 图4-3是故障畸变经飞点修复后的波形图。
[0041] 图5-1是飞点导致母差误动的母差保护装置所录波形图。
[0042] 图5-2是飞点导致母差误动的原始波形图。
[0043] 图5-3是飞点导致母差误动的修复波形图。
[0044] 图6-1是飞点导致主变差动误动的主变差动保护装置所录波形图。
[0045] 图6-2是飞点导致主变差动误动的原始波形图。
[0046] 图6-3是飞点导致主变差动误动的修复波形图。
【具体实施方式】
[0047] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0048] 一、飞点数据特征及产生原因
[0049] 飞点的特征从电流波形采样数据的图形上可以很容易看出，是一个在连续光滑的 交流电气量采样曲线上远离正常采样值的错误数据（异常采样数据）或持续时间很短的高 频或尖脉冲。飞点产生的原因主要有以下三种情况：
[0050] 1.由于电子式互感器和合并单元MU通常装在离一次设备较近的强电磁干扰环境 中，无形中增加了电子式互感器和合并单元受干扰出错的几率，其波形特征为持续时间很 短的高频波形或尖脉冲。
[0051] 2.雷击浪涌干扰也是电力系统的主要干扰源之一，其波形特征为持续时间很短能 量很高的单极性尖脉冲。
[0052] 3.由于MU采样数据以通信报文的形式传输，通常需经过交换机或级联的方式接 入保护装置，由于传输环节的增多，中间任何一个环节出错，都将使保护装置收到错误的数 据。
[0053] 上述第1、2点为模拟信号干扰，由于合并单元通常采用就地安装，二次回路电缆 长度较传统保护大幅缩短，二次回路的感抗容抗大幅减小，并且，在智能电网中要求合并单 元能够采集40次以上的谐波，因此合并单元滤波电路的截止频率都设计得很高，因此智能 电网相对于传统保护电网，采样环节削弱了对模拟信号干扰的抑制能力，导致模拟信号转 换为数字信号的电路AD采集到受干扰的信号。
[0054] 二、基于可去间断点的飞点数据判别方法
[0055] 由电力系统理论知道，正常情况下电力系统电气量采样波形均为分段连续的波 形，这一特性为判断飞点提供了理论依据。飞点值远大于其前后正常采样点的值，或出现一 个很大的尖脉冲，可以看作是一个点在时间轴上的放大，其波形特征完全符合数学上对可 去间断点的定义。
[0056] 若函数f (X)在η点满足f' +(n) = f'（η)，则函数f (X)在η点是连续的；若函数 f(x)在η点无定义，或f' +(n) = f'（η)，但1^= '则η点是可去间断点。式中 f'（n)、f'+(n)为η点的左右极限。
[0057] 对于离散的采样数据，当采样步长（采样周期）充分小时，其在某点处的左、右导 数可用前后相邻采样点差分值进行判断，即： CN 105138843 A 兄明书 5/11 页
[0058]
(I)
[0059] 式⑴中，Δ f (n)、Δ f (n+1)为离散函数f (X)在n、n+l点的差分值。式⑴说明 在采样间隔固定的情况下，离散采样的差分值可近似表示电流电压物理量的变化率。
[0060] 由飞点的波形特征、数学函数连续性和可去间断点的定义，可以得出基于可去间 断点的飞点判据如下：
[0061] 1.采样值在η点不连续
[0062]
:(.2
[0063] 式（2)中，￡2为二阶差分门槛，近似表示电流电压物理量在η点采样数据（采 样）前后是否连续