数字保护继电器的制造方法
【专利摘要】本公开涉及一种即使在多个电干扰与电量检测信号混合期间也能正确地实现错误样本排除处理的用于继电器的主动错误样本排除设备或错误样本排除方法，并且根据本公开的数字保护继电器可以包括:转换器，其对模拟信号采样并将采样的信号转换为数字信号；以及处理器，其基于数字信号搜索电变化量从增加变化为减少或从减少变化为增加的拐点，并将拐点之前和之后的电变化量与预设的电量进行比较。
【专利说明】
数字保护继电器
技术领域
[0001]本公开涉及一种数字保护继电器，更具体地说，涉及一种能够根据诸如干扰或谐波的噪声的影响而防止误操作的数字保护继电器。
【背景技术】
[0002]—种数字保护继电器，作为测量和继电设备，其用于当如过电流、短路故障、接地故障等的各种电力故障发生在电力线路上时输出切断电路的控制信号给断路器而切断电路，从而保护电网免于各种电力故障破坏，数字保护继电器是一种利用微处理器并能够实现已经无法在相关技术中的感应式或静电式继电器中实现的高性能保护算法的设备。另夕卜，数字保护继电器具有各种附加功能，如自诊断功能、故障记录功能等等，从而有利于故障分析并提供了高的可靠性。
[0003]对于根据相关技术的这种数字保护继电器的电路结构的示例，本公开的
【申请人】所公开的以下专利公开内容将在下面进行说明，以供参考。
[0004](专利文献1)KR10_0146088B1
[0005]为了根据例如干扰或谐波的噪声的影响以及根据专利文献I中的电路结构来防止误操作，错误的样本排除算法可以被安装在数字式保护继电器的微处理器的程序存储单元(程序存储存储器)中作为消除噪声并在电力线路中仅提取目标测量信号的程序。
【发明内容】
[0006]本公开的一个目的是提供能够分别区分和处理电干扰和与电量检测信号混合的谐波的数字保护继电器。
[0007]本公开的另一个目的是提供能够分别区分和处理电干扰和与电量检测信号混合的谐波的数字保护继电器的噪声消除方法。
[0008]前述内容，本公开的目的可通过提供根据本公开的数字保护继电器来实现，数字保护继电器包括:转换器，其对模拟信号进行采样并将采样的模拟信号转换为数字信号;和
[0009]处理器，其基于数字信号搜索电变化量从增加变化为减少或从减少变化为增加的拐点，并将拐点之前和之后的电变化量与预设的电量进行比较。
[0010]本公开的另一个目的可以通过提供用于根据本公开的数字继电器的噪声消除方法来实现，该方法包括:
[0011]采样和模数转换步骤，其允许模数转换器对电量检测信号的模拟信号进行采样并将采样的模拟信号转换为数字信号；
[0012]拐点搜索步骤，其通过处理器基于数字信号搜索电变化量从增加变化为减少或从减少变化为增加的拐点；
[0013]变化量比较步骤，其通过处理器将拐点之前和之后的电变化量与预定的正常参考电变化量进行比较；以及
[0014]电干扰消除步骤，在变化量比较步骤期间拐点之前和之后的电变化量不小于预定的正常参考电变化量的情况下，通过处理器将数字信号判定为电干扰并将拐点处的电量数据替换为预定周期之前的电量数据。
[0015]根据本公开的一个优选方案，处理器被配置为对预定时间段内的数字信号执行离散时间傅里叶变换，将变换值增加并且在其后收敛的值与预定的正常收敛值进行比较，当不断收敛的变换值和预定的正常收敛值之间的差值超过预定的差值时将数字信号判定为谐波，以及当不断收敛的变换值和预定的正常收敛值之间的差值大于或等于参考电变化量时将数字信号判定为电干扰。
[0016]根据本公开的另一个优选方案，处理器被配置为当数字信号被判定为谐波时，对数字信号执行均方根处理。
[0017]根据本公开的又一优选方案，处理器被配置为当数字信号被判定为电干扰时，将拐点处的电量数据替换为预定周期之前的电量数据。
[0018]根据本公开的又一优选方案，用于根据本公开的数字继电器的噪声消除方法，还包括对预定时间段内的数字信号执行离散时间傅里叶变换并且通过处理器将变换值增加并且在其后收敛的值与预定的正常收敛值进行比较的离散时间傅立叶变换收敛值比较步骤；以及
[0019]谐波判定和处理步骤，当在离散时间傅立叶变换收敛值比较步骤期间收敛值与正常收敛值之间的差值超过预定的差值时，判定谐波与电量检测信号混合以对数字信号执行均方根处理判定。
【附图说明】
[0020]提供了对本发明的进一步理解并且并入和组成本说明的附图，示出了本发明的实施例并与说明书一起解释本发明的原理。
[0021]在附图中:
[0022]图1是示出了根据本公开的优选实施例的数字继电器的结构的框图；
[0023]图2是示出了根据本公开的优选实施例的数字继电器的操作流程的流程图；
[0024]图3是示出了根据本公开的优选实施例的数字继电器中消除谐波噪声或操作流程的方法的流程图；
[0025]图4是示出了根据本公开的优选实施例的数字继电器中电量检测信号的正常波形的波形图；以及
[0026]图5是示出了根据本公开的优选实施例的数字继电器中的DFT处理之后的电量检测信号的波形的波形图，其中正常波形和混合谐波的波形在一起示出。
【具体实施方式】
[0027]参照附图并通过本公开的优选实施例的以下说明将会更清楚地理解本发明的目的，以及实现上述目的的配置和工作效果。
[0028]首先，根据本公开的优选实施例的数字继电器的结构将参考图1进行说明。
[0029]参考图1，根据本公开的优选实施例的数字继电器包括模数转换器(以下简称为ADC)22a、22b 和处理器 23。
[0030]ADC 22a、ADC 22b包括图1的第一ADC(ADC 0)22a和第二ADC(ADC l)22b。
[0031]ADC 22a、22b中的每一个都是能够对电量检测信号的模拟信号进行采样并转换为数字信号并且提供该数字信号的电路单元。根据一个实施例，第一ADC(ADC 0)22a可以是能够对要监视的对象(作为要监视的对象的电力电路)的各相的电流检测信号进行采样并转换为数字信号并且提供该数字信号的电路单元，并且第二ADC(ADC l)22b可以是能够对要监视的对象的各相的电压检测信号进行采样并转换为数字信号和提供该数字信号的电路单元。
[0032]处理器23可以被配置有微处理器，并且其是这样的计算与处理单元:被配置为基于数字信号搜索电变化量从增加变化为减少或从减少变化为增加的拐点，并且当拐点之前和之后的电变化量不小于预定的正常参考电变化量时判定数字信号为电干扰以将拐点处的电量数据替换为预定周期之前(例如，一个周期之前)的正常的电量数据。换句话说，处理器23可以包括具有搜索拐点的算法、判定电干扰的算法和将其替换为正常的电量数据的算法的存储存储器以及从相关存储器读取处理算法来对数字信号执行处理的中央处理单元。
[0033]处理器23被配置为对预定时间段内的数字信号执行离散时间傅里叶变换(以下简称为“DFT”)，将变换值增加并在其后收敛的值与预定的正常收敛值进行比较(参照图5)，当收敛值与预定的正常收敛值之间的差值超过预定的差值时，判定其为谐波，即当数字信号被判定为谐波时，判定电量检测信号混合了谐波，并且对数字信号执行均方根(通常被称为“RMS” )处理。换句话说，处理器23可以包括具有DFT和比较收敛值的算法、判定谐波混合的算法、均方根处理的算法的程序存储存储器以及用于读取相关存储器来对数字信号进行处理的中央处理单元。
[0034]图1示出根据本发明的优选实施例的包括控制器20的数字继电器。图1的附图标记100表示包括控制器20的数字继电器。
[0035]在图1中，附图标记IPhsA代表4极(4相)交流电路的A相(即，R极)电流检测信号，附图标记IPhsB代表4极(4-相)交流电路的B相(即，S极)电流检测信号，附图标记IPhsC代表4极(4相)交流电路的C相(S卩，T极)电流检测信号，附图标记INeut代表4相(4极)交流电路的N相(即，中性极)电流检测信号。
[0036]附图标记10表示用于将每相的电流检测信号转换为具有小信号的电压信号的变压器单元，小信号可以由数字电路和处理器处理。
[0037]附图标记21a是用于选择性地为四相提供四个电流检测信号中的任一个的第一多路复用器(MUX)电路单元，附图标记21b是用于选择性地为四相提供四个电压检测信号(未示出)的任何一个的第二多路复用器电路单元。
[0038]附图标记24表示用于驱动液晶显示器的驱动电路单元，附图标记25a表示用于输入键开关的输入信号和输出发光二极管的输出信号(控制信号)的第一输入/输出接口单元(GP1)，附图标记25b作为断路器的跳闸控制信号和数字继电器100输出的报警信号的输出接口电路单元，表示第二输入/输出接口单元(GP1)。附图标记25c表示用于根据输入开关的选择性操作来接收数字输入的第三输入/输出接口单元(GP1)。
[0039]附图标记26表示通用异步接收发射器(典型地，可以简称为“UART”)电路单元，附图标记27表示通用串行总线接口单元(S卩，所谓的USB接口单元)，附图标记28表示用于提供实时时钟信息的实时时钟(RTC)，附图标记29表示用于存储处理程序或数据的闪速存储器，附图标记30表示供给电力期间用于存储数据的S-RAM。
[0040]附图标记31表示作为显示电路单元的液晶显示器(IXD)，附图标记32表示作为输入/输出工具的键开关和发光二极管(KEY/LED)，附图标记33表示数字输出端口，附图标记34表示数字输入端口，附图标记35表示具有例如外部远程监视装置(例如监督控制和数据采集系统)的监督设备的通信单元(COMM)，附图标记36表示能够访问能输入和输出数据的诸如键区的个人终端的USB端口(通用串行总线端口)，附图标记37表示输出继电器触点，附图标记38表示输入开关单元。
[0041]根据本发明的优选实施例的前述数字继电器和根据本发明的优选实施例的上述数字继电器的上述噪声消除方法的操作，将主要参照流程图进行说明，并参考图1、图4和图5进行补充说明。
[0042]参考图2，根据本公开的优选实施例的数字继电器中的第一ADC(ADC 0)22a可对继电器对象(作为监控目标的AC电路)的每相的电流检测信号(参照图4)进行采样，并将其转换为数字信号并且提供该数字信号(采样和模数转换步骤SI)。
[0043]然后，处理器23基于数字信号来搜索电变化量从增加变化为减少或从减少变化为增加的拐点(拐点搜索步骤S2)。
[0044]然后，处理器23将拐点之前和之后的电变化量与预定的正常参考电变化量进行比较(变化量比较步骤S3)。
[0045]当在变化量比较步骤(S3)期间拐点之前和之后的的电变化量不小于预定的正常参考电变化量时，即，当拐点之前或之后电变化量等于或大于参考电变化量时，处理器23将该数字信号判定为电干扰(即，判定干扰存在于检测到的数字信号中)来将拐点处的电量数据替换为预定周期之前的电量数据(例如，一个周期之前的正常电量数据)(电干扰消除步骤 S4)。
[0046]当在变化量比较步骤(S3)期间拐点之前和之后的电变化量小于预定的正常参考电变化量时，操作进行到图3所示的流程图上的步骤S5以判定判定是否混合了谐波。
[0047]另一方面，本公开将参考图3进行说明，其示出了根据本公开的装置的消除谐波噪声或操作流程的方法的流程图。
[0048]为了检查所检测的电量信号是否混合了谐波，需要对通过第一ADC(ADC0)22a在预定时间段内采样和输入的数字信号执行离散时间傅里叶变换，即，DFT，来将变换值增加并在其后收敛的值和正常收敛值进行比较，如图5所示。
[0049]当所检测的电量信号混合了谐波时，与正常的收敛值相比，收敛值较小。因此，可以利用此特性来判定电量信号是否混合了谐波。
[0050]如图5所示，处理器23对采样和输入的数字信号执行DFT处理以判定判定检测到的电量信号是否混合了谐波来比较收敛值和正常收敛值(DFT变换值比较步骤S5)。
[0051 ]当在DFT变换值比较步骤(S5)期间收敛值与正常变换值之间的差值超过预定的差值时，例如，当DFT之后的收敛值与正常收敛值相比小于或大于预定的差值时，则处理器23判定电量检测信号中混合了谐波并对数字信号执行均方根处理以消除谐波噪声(谐波判定和处理步骤S6)。
[0052]如上所述，根据本公开的数字继电器或其噪声消除方法，拐点之前和之后的电变化量可以与预定的正常参考电变化量进行比较，当拐点之前和之后的电变化量不小于预定的正常参考电变化量时，将数字信号判定为电干扰，从而将拐点处的电量数据替换为预定周期之前的电量数据，从而具有即使多个电干扰与电量检测信号混合时也能有效地消除多个电干扰的优点。
[0053]根据本公开的数字继电器或其噪声消除方法，当电量检测信号混合了谐波时，谐波可以通过均方根处理来消除，从而提供了能够有效地消除谐波噪声的优点。
【主权项】
1.数字保护继电器，其特征在于，所述数字保护继电器包括: 转换器，其对模拟信号进行采样并将采样的模拟信号转换为数字信号;和 处理器，其基于所述数字信号搜索电变化量从增加变化为减少或从减少变化为增加的拐点，并将所述拐点之前和之后的电变化量与预设的电量进行比较。2.根据权利要求1所述的数字保护继电器，其中所述处理器被配置为对预定时间段内的数字信号执行离散时间傅里叶变换，将变换值增加并且在其后收敛的值与预定的正常收敛值进行比较，当不断收敛的变换值和所述预定的正常收敛值之间的差值超过预定的差值时将所述数字信号判定为谐波，以及当不断收敛的变换值和所述预定的正常收敛值之间的所述差值大于或等于参考电变化量时将所述数字信号判定为电干扰。3.根据权利要求2所述的数字保护继电器，其中所述处理器被配置为当所述数字信号被判定为谐波时，对所述数字信号执行均方根处理。4.根据权利要求2所述的数字保护继电器，其中所述处理器被配置为当所述数字信号被判定为电干扰时，将所述拐点处的电量数据替换为预定周期之前的电量数据。5.—种用于数字继电器的噪声消除方法，其特征在于，所述方法包括: 采样和模数转换步骤，其中允许模数转换器对电量检测信号的模拟信号进行采样并且将采样的模拟信号转换为数字信号； 拐点搜索步骤，其中通过所述处理器基于所述数字信号来搜索电变化量从增加变化为减少或从减少变化为增加的拐点； 变化量比较步骤，其中通过所述处理器将所述拐点之前和之后的电变化量与预定的正常参考电变化量进行比较；以及 电干扰消除步骤，在变化量比较步骤期间所述拐点之前和之后的电变化量不小于预定的正常参考电变化量的情况下，通过所述处理器将所述数字信号判定为电干扰并且将所述拐点处的电量数据替换为预定周期之前的电量数据。6.根据权利要求5所述的方法，还包括: 离散时间傅立叶变换收敛值比较步骤，其中对预定时间段内的数字信号执行离散时间傅里叶变换并且通过所述处理器将变换值增加并且在其后收敛的值与预定的正常收敛值进行比较；以及 谐波判定和处理步骤，当在离散时间傅立叶变换收敛值比较步骤期间收敛值与正常收敛值之间的差值超过预定的差值时，判定谐波与电量检测信号混合以对所述数字信号执行均方根处理。
【文档编号】H02H7/26GK105870890SQ201610080623
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月4日
【发明人】金志雄
【申请人】Ls产电株式会社