本發(fā)明采樣數(shù)據(jù)檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

采樣數(shù)據(jù)是指保護測控裝置通過AD采集的交流量(電壓、電流)采樣值。而采樣數(shù)據(jù)異常是指非真實反映一次交流量的數(shù)據(jù)。一般引起采樣數(shù)據(jù)異常的主要原因是電磁式互感器受到了外部電磁干擾，或是保護測控裝置受到了外部電磁干擾。采樣數(shù)據(jù)異常會給電力系統(tǒng)的繼電保護和自動化裝置帶來嚴(yán)重影響(如保護誤動作，測量諧波大等)，因而需要對AD采樣數(shù)據(jù)異常進(jìn)行識別。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種能及時檢測異常，避免危機保護裝置誤動作的一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測方法，包括以下步驟：

按照工頻以固定采樣間隔每周波N個點對模擬量進(jìn)行采樣，得到各信號的離散采樣序列，其中N>20；

根據(jù)得到的離散采樣序列進(jìn)行測頻處理，得出基波頻率；

根據(jù)得到的基波頻率對采樣間隔進(jìn)行調(diào)整，使得采樣間隔為每基波的N點等分；

根據(jù)調(diào)整后的采樣間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并對得到的采樣數(shù)據(jù)每間隔預(yù)設(shè)的時間進(jìn)行異常檢測。

作為所述的一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的異常檢測，其具體包括：

根據(jù)采樣數(shù)據(jù)，通過傅氏算法計算得出一周波的相量幅值；

對當(dāng)前的相量幅值與對應(yīng)2周波前的相量幅值進(jìn)行相減處理，得到相量突變量；

判斷相量突變量是否大于預(yù)設(shè)的相量門檻，若是，則記作相量突變量動作；反之，則記作相量突變量不動作；

對當(dāng)前的采樣值與對應(yīng)2周波前的采樣值進(jìn)行相減處理，得到采樣值突變量；

判斷1個周波中是否有1/4的點的采樣值突變量大于預(yù)設(shè)的采樣值門檻，若是，則記作采樣值突變量動作；反之，則記作采樣值突變量不動作；

若連續(xù)2次計算的采樣值突變量不動作且相量突變量動作，則認(rèn)為采樣值和相量之間的相關(guān)關(guān)系被破壞，判定采樣數(shù)據(jù)異常；反之，則判定采樣數(shù)據(jù)正常。

作為所述的一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測方法的進(jìn)一步改進(jìn)，所述相量幅值的計算公式為：

其中，表示基頻分量的實部，X_I1表示基頻分量的虛部，x(i)表示i點的采樣值。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是：

一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測系統(tǒng)，包括：

初步采樣單元，用于按照工頻以固定采樣間隔每周波N個點對模擬量進(jìn)行采樣，得到各信號的離散采樣序列，其中N>20；

測頻單元，用于根據(jù)得到的離散采樣序列進(jìn)行測頻處理，得出基波頻率；

采樣間隔調(diào)整單元，用于根據(jù)得到的基波頻率對采樣間隔進(jìn)行調(diào)整，使得采樣間隔為每基波的N點等分；

檢測單元，用于根據(jù)調(diào)整后的采樣間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并對得到的采樣數(shù)據(jù)每間隔預(yù)設(shè)的時間進(jìn)行異常檢測。

作為所述的一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述檢測單元中的異常檢測，其具體包括：

相量幅值計算單元，用于根據(jù)采樣數(shù)據(jù)，通過傅氏算法計算得出一周波的相量幅值；

相量突變量計算單元，用于對當(dāng)前的相量幅值與對應(yīng)2周波前的相量幅值進(jìn)行相減處理，得到相量突變量；

相量突變量判斷單元，用于判斷相量突變量是否大于預(yù)設(shè)的相量門檻，若是，則記作相量突變量動作；反之，則記作相量突變量不動作；

采樣值突變量計算單元，用于對當(dāng)前的采樣值與對應(yīng)2周波前的采樣值進(jìn)行相減處理，得到采樣值突變量；

采樣值突變量判斷單元，用于判斷1個周波中是否有1/4的點的采樣值突變量大于預(yù)設(shè)的采樣值門檻，若是，則記作采樣值突變量動作；反之，則記作采樣值突變量不動作；

異常判定單元，用于若連續(xù)2次計算的采樣值突變量不動作且相量突變量動作，則認(rèn)為采樣值和相量之間的相關(guān)關(guān)系被破壞，判定采樣數(shù)據(jù)異常；反之，則判定采樣數(shù)據(jù)正常。

作為所述的一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，所述相量幅值的計算公式為：

其中，表示基頻分量的實部，X_I1表示基頻分量的虛部，x(i)表示i點的采樣值。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測方法及系統(tǒng)通過測頻并計算圖變量，從而能快速檢測出采樣數(shù)據(jù)的異常情況，并且準(zhǔn)確性較高，從而能有效避免了微機保護控制裝置誤動作和誤發(fā)信等。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步說明：

圖1是本發(fā)明一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測方法的步驟流程圖；

圖2是本發(fā)明一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測方法中異常判定的步驟流程圖；

圖3是本發(fā)明一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測系統(tǒng)的模塊方框圖。

具體實施方式

參考圖1，本發(fā)明一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測方法，包括以下步驟：

按照工頻以固定采樣間隔每周波N個點對模擬量進(jìn)行采樣，得到各信號的離散采樣序列，其中N>20；

根據(jù)得到的離散采樣序列進(jìn)行測頻處理，得出基波頻率；

根據(jù)得到的基波頻率對采樣間隔進(jìn)行調(diào)整，使得采樣間隔為每基波的N點等分；

根據(jù)調(diào)整后的采樣間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并對得到的采樣數(shù)據(jù)每間隔預(yù)設(shè)的時間進(jìn)行異常檢測。

參考圖2，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述的異常檢測，其具體包括：

根據(jù)采樣數(shù)據(jù)，通過傅氏算法計算得出一周波的相量幅值；

對當(dāng)前的相量幅值與對應(yīng)2周波前的相量幅值進(jìn)行相減處理，得到相量突變量；

判斷相量突變量是否大于預(yù)設(shè)的相量門檻，若是，則記作相量突變量動作；反之，則記作相量突變量不動作；

對當(dāng)前的采樣值與對應(yīng)2周波前的采樣值進(jìn)行相減處理，得到采樣值突變量；

判斷1個周波中是否有1/4的點的采樣值突變量大于預(yù)設(shè)的采樣值門檻，若是，則記作采樣值突變量動作；反之，則記作采樣值突變量不動作；

若連續(xù)2次計算的采樣值突變量不動作且相量突變量動作，則認(rèn)為采樣值和相量之間的相關(guān)關(guān)系被破壞，判定采樣數(shù)據(jù)異常；反之，則判定采樣數(shù)據(jù)正常。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述相量幅值的計算公式為：

其中，表示基頻分量的實部，X_I1表示基頻分量的虛部，x(i)表示i點的采樣值。

參考圖3，本發(fā)明一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測系統(tǒng)，包括：

初步采樣單元，用于按照工頻以固定采樣間隔每周波N個點對模擬量進(jìn)行采樣，得到各信號的離散采樣序列，其中N>20；

測頻單元，用于根據(jù)得到的離散采樣序列進(jìn)行測頻處理，得出基波頻率；

采樣間隔調(diào)整單元，用于根據(jù)得到的基波頻率對采樣間隔進(jìn)行調(diào)整，使得采樣間隔為每基波的N點等分；

檢測單元，用于根據(jù)調(diào)整后的采樣間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并對得到的采樣數(shù)據(jù)每間隔預(yù)設(shè)的時間進(jìn)行異常檢測。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述檢測單元中的異常檢測，其具體包括：

相量幅值計算單元，用于根據(jù)采樣數(shù)據(jù)，通過傅氏算法計算得出一周波的相量幅值；

相量突變量計算單元，用于對當(dāng)前的相量幅值與對應(yīng)2周波前的相量幅值進(jìn)行相減處理，得到相量突變量；

相量突變量判斷單元，用于判斷相量突變量是否大于預(yù)設(shè)的相量門檻，若是，則記作相量突變量動作；反之，則記作相量突變量不動作；

采樣值突變量計算單元，用于對當(dāng)前的采樣值與對應(yīng)2周波前的采樣值進(jìn)行相減處理，得到采樣值突變量；

采樣值突變量判斷單元，用于判斷1個周波中是否有1/4的點的采樣值突變量大于預(yù)設(shè)的采樣值門檻，若是，則記作采樣值突變量動作；反之，則記作采樣值突變量不動作；

異常判定單元，用于若連續(xù)2次計算的采樣值突變量不動作且相量突變量動作，則認(rèn)為采樣值和相量之間的相關(guān)關(guān)系被破壞，判定采樣數(shù)據(jù)異常；反之，則判定采樣數(shù)據(jù)正常。

本發(fā)明實施例中，所采用的傅氏算法如下：

假設(shè)輸入信號為周期性函數(shù)信號，即輸入信號中出基頻分量外，還包含直流分量和各種諧波分量。此時，輸入信號看表示為：

式(1)中，X₀為直流分量，ω₁為基頻角頻率(2πf₁，f₁在電力系統(tǒng)對于工頻50Hz)，X_k為k次諧波的幅值，為k次諧波的相位。

將式(1)展開

式(2)中，為k次諧波實部，為k次諧波虛部。

式(2)實際上就是三角級數(shù)表達(dá)式。根據(jù)三角函數(shù)在區(qū)間[0，T₁]上的正交性和傅里葉系數(shù)計算方法，可直接導(dǎo)出實部、虛部計算公式如下：

式(3)在保護測控裝置中均采用采樣值序列計算，并取每基頻周期N點采樣，故可以得到：

式(4)為傅式氏算法。由于該算法采用的數(shù)據(jù)窗寬度為一個基頻周期，故在行業(yè)內(nèi)稱為全周傅氏算法。根據(jù)三角函數(shù)的正交性，當(dāng)輸入信號為周期性信號時，采用全周傅氏算法可準(zhǔn)確地求出信號中的某次諧波分量的大小，并保證其他整次諧波和恒定直流分量衰減為零，從而不影響測量結(jié)果。式(4)中k為整數(shù)，表示諧波次數(shù)。當(dāng)k取不同數(shù)值時，可求出相應(yīng)次諧波分量的實部和虛部。例如當(dāng)k取值為1時，基頻分量的實部和虛部為：

由式(5)所求得的實部和虛部，可進(jìn)一步計算出基頻分量的幅值和相位：

由式(5)、(6)可準(zhǔn)確計算出信號中的基頻分量，其精度不受恒定直流分量和其他次諧波影響。同理可以推出其他次諧波的計算公式。

微機保護測控裝置程序中先按照電力系統(tǒng)的工頻50Hz和裝置的采樣率計算好傅里葉級數(shù)的系數(shù)并存在一個數(shù)據(jù)表格里。這些系數(shù)在整個微機保護裝置的運行過程中是一直不變的。如果輸入微機保護裝置的交流量的基波頻率與電力系統(tǒng)的額定頻率有一定的偏移，那么使用這些系數(shù)計算出來的基波幅值與實際的基波幅值將有一定的誤差。所以要保證能夠?qū)崟r檢測采樣數(shù)據(jù)異常，首先要保證頻率測量準(zhǔn)確，然后實施頻率跟蹤功能，確保每個基頻內(nèi)采樣間隔按N點等分。

本發(fā)明具體實施例中，所述的相量門檻為0.2倍額定電流或者額定電壓，所述的采樣值門檻為0.14倍額定電流或者額定電壓的峰值，預(yù)設(shè)的時間間隔為2ms，則具體步驟如下：

S1、按照工頻以固定采樣間隔每周波N個點對模擬量進(jìn)行采樣，得到各信號的離散采樣序列，其中N>20；

S2、根據(jù)得到的離散采樣序列進(jìn)行測頻處理，得出基波頻率；

S3、根據(jù)得到的基波頻率對采樣間隔進(jìn)行調(diào)整，使得采樣間隔為每基波的N點等分；

S4、根據(jù)調(diào)整后的采樣間隔進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，并每間隔2ms執(zhí)行如下步驟：

S5、根據(jù)采樣數(shù)據(jù)，通過傅氏算法計算得出一周波的相量幅值；

S6、對當(dāng)前的相量幅值與對應(yīng)2周波前的相量幅值進(jìn)行相減處理，得到相量突變量；

S7、判斷相量突變量是否大于預(yù)設(shè)的相量門檻，若是，則記作相量突變量動作；反之，則記作相量突變量不動作；

S8、對當(dāng)前的采樣值與對應(yīng)2周波前的采樣值進(jìn)行相減處理，得到采樣值突變量；

S9、判斷1個周波中是否有1/4的點的采樣值突變量大于預(yù)設(shè)的采樣值門檻，若是，則記作采樣值突變量動作；反之，則記作采樣值突變量不動作；

S10、若連續(xù)2次計算的采樣值突變量不動作且相量突變量動作，則認(rèn)為采樣值和相量之間的相關(guān)關(guān)系被破壞，判定采樣數(shù)據(jù)異常；反之，則判定采樣數(shù)據(jù)正常。

其中，采樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行異常檢測的原理主要依據(jù)為：

1、根據(jù)式(5)、(6)可以發(fā)現(xiàn)，一旦采樣數(shù)據(jù)異常必然會影響幅值計算結(jié)果；

2、電磁式互感器受到了外部電磁干擾或是保護測控裝置受到了外部電磁干擾引起采樣數(shù)據(jù)異常的主要表現(xiàn)是某個基頻數(shù)據(jù)中最多有2～3點數(shù)據(jù)受影響；

3、正常電力系統(tǒng)電流電壓變化引起幅值變化時，N點采樣數(shù)據(jù)都有變化，在幅值變化大于0.2倍額定電流或者額定電壓至少有1/4周波采樣數(shù)據(jù)大于門檻值。

從上述內(nèi)容可知，本發(fā)明一種采樣數(shù)據(jù)異常檢測方法及系統(tǒng)通過測頻并計算圖變量，從而能快速檢測出采樣數(shù)據(jù)的異常情況，并且準(zhǔn)確性較高，從而能有效避免了微機保護控制裝置誤動作和誤發(fā)信等。

以上是對本發(fā)明的較佳實施進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。