一种计及ADC芯片及滤波算法误差的继电保护精度评价方法与流程

本发明涉及电力系统继电保护领域，并且更具体地，涉及一种计及adc芯片及滤波算法误差的继电保护精度评价方法及装置。

背景技术：

1、继电保护装置主要根据电力系统中保护电量(电流、电压、功率、阻抗和频率等)的变化，来判断当前系统的运行状态。当系统发生故障时，流过故障设备的电压和电流将发生变化，为及时切除故障，保护装置应能及时准确的采集到故障特征量的变化。而模数转换器(adc)芯片及采样回路作为继电保护数据采集系统的主要组成元件，采集到的数据是保护装置的重要数据来源，其性能的优劣直接决定了继电保护装置发出的命令的正确与否，也决定了保护动作的精度和速度，尤其是分辨率、噪声比等精度类指标的好坏直接影响保护判据需要的参数或故障特征量，一旦出现精度误差引起的采样信息异常，将会导致继电保护装置的错误动作，给电力系统造成严重的危害。

2、因adc芯片精度问题导致继电保护装置在一些特殊工况下采样精度不满足标准要求导致误动或拒动的行为。但是，目前没有一套针对adc芯片及滤波算法误差对继电保护装置中采样处理数据的影响的研究方案，导致继电保护动作的精度低以及可靠性差。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的继电保护动作的精度低以及可靠性差的技术问题，本发明提供一种计及adc芯片及滤波算法误差的继电保护精度评价方法及装置。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种计及adc芯片及滤波算法误差的继电保护精度评价方法，包括：

3、计算继电保护装置的实际单点采样值；

4、根据继电保护装置的实际单点采样值，计算继电保护装置的实际计算值；

5、根据继电保护装置的采样理论值，计算继电保护装置的理论计算值；

6、根据继电保护装置的原始信号值、实际计算值和理论计算值，计算继电保护装置的adc采样误差和滤波算法误差；

7、根据adc采样误差和滤波算法误差，并结合继电保护精度标准要求，评价adc芯片及滤波算法应用于继电保护算法中产生的误差是否满足标准要求。

8、可选地，计算继电保护装置的实际单点采样值，包括：

9、计算adc芯片的有效位数；

10、根据adc芯片的有效位数，考虑继电保护装置内互感器引起的误差，计算继电保护装置的实际单点采样值。

11、可选地，通过以下公式计算adc芯片的有效位数n：

12、

13、式中，n为adc芯片的有效位数，snr为adc芯片的最大信噪比。

14、可选地，根据adc芯片的有效位数，考虑继电保护装置内互感器引起的误差，计算继电保护装置的实际单点采样值，包括：

15、根据adc芯片的有效位数，通过以下公式计算adc芯片的保护单点采样值的最大误差：

16、

17、式中，εnoise为adc芯片的保护单点采样值的最大误差；n为adc芯片的有效位数；±imax为采样值的采样上下限；

18、考虑继电保护装置内互感器引起的误差，通过以下公式计算adc芯片的输出值：

19、i＝ktrans(i(n)+εt)+εnoise；

20、式中，i为adc芯片的输出值；ktrans为继电保护装置内互感器、模拟放大电路的综合变比；i(n)为瞬时采样值的理论值；εt为继电保护装置内互感器、模拟放大电路综合产生的误差；εnoise为adc芯片的保护单点采样值的最大误差；

21、基于adc芯片的输出值，通过以下公式计算继电保护装置的实际单点采样值：

22、

23、式中，iadc(n)为继电保护装置的实际单点采样值；ktrans为继电保护装置内互感器、模拟放大电路的综合变比；i(n)为继电保护装置的采样理论值；εt为继电保护装置内互感器、模拟放大电路综合产生的误差；εnoise为adc芯片的保护单点采样值的最大误差。

24、可选地，根据继电保护装置的实际单点采样值，计算继电保护装置的实际计算值，包括：

25、根据继电保护装置的类型，采用对应的傅里叶变换算法，并基于继电保护装置的实际单点采样值，通过以下公式计算继电保护装置的实际计算值：

26、iadc＝f[iadc(n)]；

27、式中，iadc为继电保护装置的实际计算值；iadc(n)为继电保护装置的实际单点采样值；f[x]为采用的傅里叶变换算法。

28、可选地，根据继电保护装置的采样理论值，计算继电保护装置的理论计算值，包括：

29、根据继电保护装置的类型，采用对应的傅里叶变换算法，并基于继电保护装置的采样理论值，通过以下公式计算继电保护装置的实际计算值：

30、if＝f[i(n)]；

31、式中，if为继电保护装置的采样理论值；i(n)为继电保护装置的采样理论值；f[x]为采用的傅里叶变换算法。

32、可选地，根据继电保护装置的原始信号值、实际计算值和理论计算值，计算继电保护装置的adc采样误差和滤波算法误差，包括：

33、根据继电保护装置的实际计算值和理论计算值，通过以下公式计算继电保护装置的adc采样误差：

34、εadc＝iadc-if；

35、式中，εadc为继电保护装置的adc采样误差；iadc为继电保护装置的实际计算值；if为继电保护装置的采样理论值；

36、根据继电保护装置的原始信号值和理论计算值，通过以下公式计算继电保护装置的滤波算法误差：

37、εf＝if-i(t)；

38、式中，εf为继电保护装置的滤波算法误差；if为继电保护装置的采样理论值；i(t)为继电保护装置的原始信号值。

39、可选地，根据adc采样误差和滤波算法误差，并结合继电保护精度标准要求，评价adc芯片及滤波算法应用于继电保护算法中产生的误差是否满足标准要求，包括：

40、当采样值为交流电流时，根据adc采样误差和滤波算法误差，利用以下公式评价adc芯片及滤波算法应用于继电保护算法中产生的误差是否满足标准要求：

41、max(εf+εadc)≤±0.02in或

42、式中，max(εf+εadc)为继电保护装置动作值的绝对误差，为继电保护装置的动作值的相对误差；εf为继电保护装置的滤波算法误差；εadc为继电保护装置的adc采样误差；i(t)为继电保护装置的原始信号值；in为继电保护装置采样电流额定值；

43、当采样值为交流电压时，根据adc采样误差和滤波算法误差，利用以下公式评价adc芯片及滤波算法应用于继电保护算法中产生的误差是否满足标准要求：

44、max(εf+εadc)≤±0.02un或

45、式中，max(εf+εadc)为继电保护装置动作值的绝对误差，为继电保护装置的动作值的相对误差；εf为继电保护装置的滤波算法误差；εadc为继电保护装置的adc采样误差；u(t)为继电保护装置的原始电压值；un为继电保护装置采样电压额定值。

46、根据本发明的另一个方面，提供了一种计及adc芯片及滤波算法误差的继电保护精度评价装置，包括：

47、第一计算模块，用于计算继电保护装置的实际单点采样值；

48、第二计算模块，用于根据继电保护装置的实际单点采样值，计算继电保护装置的实际计算值；

49、第三计算模块，用于根据继电保护装置的采样理论值，计算继电保护装置的理论计算值；

50、第四计算模块，用于根据继电保护装置的原始信号值、实际计算值和理论计算值，计算继电保护装置的adc采样误差和滤波算法误差；

51、精度评价模块，用于根据adc采样误差和滤波算法误差，并结合继电保护精度标准要求，评价adc芯片及滤波算法应用于继电保护算法中产生的误差是否满足标准要求。

52、可选地，第一计算模块，具体用于：

53、计算adc芯片的有效位数；

54、根据adc芯片的有效位数，考虑继电保护装置内互感器引起的误差，计算继电保护装置的实际单点采样值。

55、可选地，第一计算模块，还具体用于通过以下公式计算adc芯片的有效位数n：

56、

57、式中，n为adc芯片的有效位数，snr为adc芯片的最大信噪比。

58、可选地，第一计算模块，还具体用于：

59、根据adc芯片的有效位数，通过以下公式计算adc芯片的保护单点采样值的最大误差：

60、

61、式中，εnoise为adc芯片的保护单点采样值的最大误差；n为adc芯片的有效位数；±imax为采样值的采样上下限；

62、考虑继电保护装置内互感器引起的误差，通过以下公式计算adc芯片的输出值：

63、i＝ktrans(i(n)+εt)+εnoise；

64、式中，i为adc芯片的输出值；ktrans为继电保护装置内互感器、模拟放大电路的综合变比；i(n)为瞬时采样值的理论值；εt为继电保护装置内互感器、模拟放大电路综合产生的误差；εnoise为adc芯片的保护单点采样值的最大误差；

65、基于adc芯片的输出值，通过以下公式计算继电保护装置的实际单点采样值：

66、

67、式中，iadc(n)为继电保护装置的实际单点采样值；ktrans为继电保护装置内互感器、模拟放大电路的综合变比；i(n)为继电保护装置的采样理论值；εt为继电保护装置内互感器、模拟放大电路综合产生的误差；εnoise为adc芯片的保护单点采样值的最大误差。

68、可选地，第二计算模块，具体用于：

69、根据继电保护装置的类型，采用对应的傅里叶变换算法，并基于继电保护装置的实际单点采样值，通过以下公式计算继电保护装置的实际计算值：

70、iadc＝f[iadc(n)]；

71、式中，iadc为继电保护装置的实际计算值；iadc(n)为继电保护装置的实际单点采样值；f[x]为采用的傅里叶变换算法。

72、可选地，第三计算模块，具体用于：

73、根据继电保护装置的类型，采用对应的傅里叶变换算法，并基于继电保护装置的采样理论值，通过以下公式计算继电保护装置的实际计算值：

74、if＝f[i(n)]；

75、式中，if为继电保护装置的采样理论值；i(n)为继电保护装置的采样理论值；f[x]为采用的傅里叶变换算法。

76、可选地，第四计算模块，具体用于：

77、根据继电保护装置的实际计算值和理论计算值，通过以下公式计算继电保护装置的adc采样误差：

78、εadc＝iadc-if；

79、式中，εadc为继电保护装置的adc采样误差；iadc为继电保护装置的实际计算值；if为继电保护装置的采样理论值；

80、根据继电保护装置的原始信号值和理论计算值，通过以下公式计算继电保护装置的滤波算法误差：

81、εf＝if-i(t)；

82、式中，εf为继电保护装置的滤波算法误差；if为继电保护装置的采样理论值；i(t)为继电保护装置的原始信号值。

83、可选地，精度评价模块，具体用于：

84、当采样值为交流电流时，根据adc采样误差和滤波算法误差，利用以下公式评价adc芯片及滤波算法应用于继电保护算法中产生的误差是否满足标准要求：

85、max(εf+εadc)≤±0.02in或

86、式中，max(εf+εadc)为继电保护装置动作值的绝对误差，为继电保护装置的动作值的相对误差；εf为继电保护装置的滤波算法误差；εadc为继电保护装置的adc采样误差；i(t)为继电保护装置的原始信号值；in为继电保护装置采样电流额定值；

87、当采样值为交流电压时，根据adc采样误差和滤波算法误差，利用以下公式评价adc芯片及滤波算法应用于继电保护算法中产生的误差是否满足标准要求：

88、max(εf+εadc)≤±0.02un或

89、式中，max(εf+εadc)为继电保护装置动作值的绝对误差，为继电保护装置的动作值的相对误差；εf为继电保护装置的滤波算法误差；εadc为继电保护装置的adc采样误差；u(t)为继电保护装置的原始电压值；un为继电保护装置采样电压额定值。

90、根据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明上述任一方面所述的方法。

91、根据本发明的又一个方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明上述任一方面所述的方法。

92、从而，本发明首先计算继电保护装置的实际单点采样值。然后根据继电保护装置的实际单点采样值，计算继电保护装置的实际计算值。其次根据继电保护装置的采样理论值，计算继电保护装置的理论计算值。再其次根据继电保护装置的原始信号值、实际计算值和理论计算值，计算继电保护装置的adc采样误差和滤波算法误差。最后根据adc采样误差和滤波算法误差，并结合继电保护精度标准要求，评价adc芯片及滤波算法应用于继电保护算法中产生的误差是否满足标准要求。本发明为克服因adc芯片精度问题导致继电保护装置在一些特殊工况下采样精度不满足标准要求导致误动或拒动的行为，针对adc芯片及滤波算法误差对继电保护装置中采样处理数据的影响，提出一种计及adc芯片及滤波算法误差的继电保护精度评价方法，目的是评估adc芯片及滤波算法应用于继电保护算法中产生的误差是否满足标准要求。本发明通过对adc芯片进行数据转换时的推导分析，得出继电保护装置的adc采样误差与adc芯片实际计算值和理论计算值之间的关系式，从而计算出继电保护装置的adc采样误差。通过对滤波算法的推导分析，得出滤波算法产生的误差关系式，从而计算出继电保护装置的滤波算法误差。最后根据adc采样误差和滤波算法误差，并结合继电保护装置技术规范对精度的误差要求，计算出误差裕度进而来评估adc芯片及滤波算法应用于继电保护算法中产生的误差是否满足标准要求，保证了继电保护动作的精度及可靠性，同时也为继电保护装置的芯片选型、装置研发及优化迭代提供了理论基础。