CN113109621B - 滤除故障信号中衰减直流分量的方法、***、装置及介质 - Google Patents

滤除故障信号中衰减直流分量的方法、***、装置及介质 Download PDF

Info

Publication number
CN113109621B
CN113109621B CN202110253565.0A CN202110253565A CN113109621B CN 113109621 B CN113109621 B CN 113109621B CN 202110253565 A CN202110253565 A CN 202110253565A CN 113109621 B CN113109621 B CN 113109621B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phasor
attenuation
sequence
time constant
phasor sequence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110253565.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113109621A (zh
Inventor
梁远升
张子鸿
王钢
李海锋
丁佳彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Priority to CN202110253565.0A priority Critical patent/CN113109621B/zh
Publication of CN113109621A publication Critical patent/CN113109621A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113109621B publication Critical patent/CN113109621B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法、***、装置及介质，其中方法包括：根据故障信号获取包含多个采样点的离散信号；从离散信号中获取采样数据，对采样数据进行离散傅里叶变换，获得DFT输出相量序列；对DFT输出相量序列进行旋转差分运算，获得旋转差分相量序列，根据旋转差分相量序列获得衰减时间常数；根据衰减时间常数，对DFT输出相量序列进行衰减差分运算，获得衰减差分相量序列；根据衰减差分相量序列构建线性方程组，根据线性方程组获得滤除衰减直流分量后的准确基频相量。本发明提供一种能够滤除衰减直流分量的离散傅里叶变换改进算法，克服现有提取算法的不足，提升继电保护装置的性能，可广泛应用于电力***领域。

Description

滤除故障信号中衰减直流分量的方法、***、装置及介质
技术领域
本发明涉及电力***领域，尤其涉及一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法、***、装置及介质。
背景技术
保护测量元件(如过流元件、低压元件及阻抗元件)对故障信号中的基频分量的提取精度很大程度上决定了继电保护装置的性能。由于离散傅里叶变换(DFT)能够滤除故障信号中的整数次谐波，故DFT被广泛应用于提取基频分量。但故障信号中的衰减直流分量无法被传统的离散傅里叶变换滤除，故能够滤除衰减直流分量的基频分量提取算法一直是国内外学者研究的重点。随着用电设备接入量增加，我国电各地电网负荷不断加重，作为现代电力***的第一道防线，继电保护的重要性不言而喻。为了提高继电保护装置的性能，针对滤除衰减直流分量的基频分量提取算法的研究具有迫切的需要和重要的研究价值。
目前已有的基频分量提取算法主要包括瞬时值算法和离散傅里叶变换(DFT)改进算法。其中，瞬时值算法的精度极其依赖特定信号的建模，故障信号中所含的二次衰减直流分量、噪声等分量对这类算法的精度影响很大，故这类方法并不适用于对稳定性和精度要求较高的继电保护装置。另一方面，DFT改进算法大多通过利用额外的数据时间窗滤除衰减直流分量。现有的这类算法理论上能够完全滤除衰减直流分量，但普遍存在抗噪声能力不足、间谐波响应较大或所需数据时间窗过长的问题，对于继电保护装置的性能提升有限，不能满足继电保护的需要。
发明内容
为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法、***、装置及介质。
本发明所采用的技术方案是：
一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法，包括以下步骤：
根据故障信号获取包含多个采样点的离散信号；
从所述离散信号中获取采样数据，对所述采样数据进行离散傅里叶变换，获得DFT输出相量序列；
对所述DFT输出相量序列进行旋转差分运算，获得旋转差分相量序列，根据所述旋转差分相量序列获得衰减时间常数；
根据所述衰减时间常数，对所述DFT输出相量序列进行衰减差分运算，获得衰减差分相量序列；
根据衰减差分相量序列构建线性方程组，根据所述线性方程组获得滤除衰减直流分量后的准确基频相量。
进一步，所述采样点的个数为N+Nex，N为一个周期内的采样点数，Nex为大于等于2的自然数；
所述从所述离散信号中获取采样数据，包括：
从所述离散信号中提取[kΔt，T+(k-1)Δt]时间窗内的采样数据；其中，T为故障信号的周期，Δt为采样间隔。
进一步，采用以下公式对对所述DFT输出相量序列进行旋转差分运算：
Figure GDA0003526817600000021
其中，
Figure GDA0003526817600000022
为旋转差分相量序列；n为采样间隔数，其取值范围为1≤n≤Nex-1；
所述根据所述旋转差分相量序列获得衰减时间常数α，包括：
利用所述旋转差分相量序列构建关于e-αΔt的线性方程：
Figure GDA0003526817600000023
利用线性最小二乘解可得：
Figure GDA0003526817600000024
若累加项
Figure GDA0003526817600000025
小于等于ε，代表该衰减直流分量可忽略不计，在这种情况下衰减时间常数α应视为0；若
Figure GDA0003526817600000026
大于ε，衰减时间常数则可根据式(3)求得；
所述衰减时间常数α为：
Figure GDA0003526817600000027
其中，ε为一极小正数。
进一步，采用以下公式对所述DFT输出相量序列进行衰减差分运算：
Figure GDA0003526817600000028
其中，
Figure GDA0003526817600000029
为衰减差分相量；
利用公式(5)可获得衰减差分相量序列
Figure GDA00035268176000000210
Figure GDA00035268176000000211
满足以下关系式：
Figure GDA0003526817600000031
其中，
Figure GDA0003526817600000032
为准确基频相量。
进一步，构建获得的线性方程组的表达式为：
Figure GDA0003526817600000033
其中，
Figure GDA0003526817600000034
和
Figure GDA0003526817600000035
分别代表
Figure GDA0003526817600000036
的实部与虚部。
进一步，所述故障信号包括基频分量、整次谐波、衰减直流分量及直流偏移分量；
所述故障信号的表达式为：
Figure GDA0003526817600000037
其中，A0为偏移直流分量的幅值，Am为各整次谐波幅值，ω为角速度，t为时间，θm为各整次谐波初相角，D为衰减直流分量初始值，α为衰减时间常数。
进一步，所述对所述采样数据进行离散傅里叶变换，得到输出量为：
Figure GDA0003526817600000038
其中，
Figure GDA0003526817600000039
为DFT输出相量；
Figure GDA00035268176000000310
为
Figure GDA00035268176000000311
中包含的准确基频相量；
Figure GDA00035268176000000312
为
Figure GDA00035268176000000313
中由衰减直流分量造成的衰减直流相量；
Figure GDA00035268176000000314
为T时刻的DFT输出相量；
Figure GDA00035268176000000315
为
Figure GDA00035268176000000316
中包含的准确基频相量；
Figure GDA00035268176000000317
为
Figure GDA00035268176000000318
中由衰减直流分量造成的衰减直流相量；B1为准确基频相量的幅值；θ1为准确基频相量的初相角；j为虚数单位。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种滤除故障信号中衰减直流分量的***，包括：
采样模块，用于根据故障信号获取包含多个采样点的离散信号；
变换模块，用于从所述离散信号中获取采样数据，对所述采样数据进行离散傅里叶变换，获得DFT输出相量序列；
差分求解模块，用于对所述DFT输出相量序列进行旋转差分运算，获得旋转差分相量序列，根据所述旋转差分相量序列获得衰减时间常数；
衰减求解模块，用于根据所述衰减时间常数，对所述DFT输出相量序列进行衰减差分运算，获得衰减差分相量序列；
方程求解模块，用于根据衰减差分相量序列构建线性方程组，根据所述线性方程组获得滤除衰减直流分量后的准确基频相量。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种滤除故障信号中衰减直流分量的装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上所述方法。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如上所述方法。
本发明的有益效果是：本发明提供一种能够滤除衰减直流分量的离散傅里叶变换(DFT)改进算法，克服现有故障信号基频分量提取算法的不足，提升继电保护装置的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
图1是本发明实施例中一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法的步骤流程图；
图2是本发明实施例中旋转差分运算过程的向量示意图图；
图3是本发明实施例中一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法在1至1000Hz频段内的幅频响应特性示意图；
图4是本发明实施例中获取故障信号前后三相线电流信号波形示意图；
图5是本发明实施例中一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法提取基频分量的结果与全波DFT算法提取的结果的对比图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本实施例提供一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法，包括以下步骤：
S1、根据故障信号获取包含多个采样点的离散信号。
由于实际故障信号中除基频分量外，还包含各整次谐波、衰减直流分量及直流偏移分量，故可将故障信号表达为：
Figure GDA0003526817600000051
式(8)中，A0为偏移直流分量的幅值，Am为各整次谐波幅值，ω为角速度，t为时间，θm为各整次谐波初相角，D为衰减直流分量初始值，α为衰减时间常数。
S2、从离散信号中获取采样数据，对采样数据进行离散傅里叶变换，获得DFT输出相量序列。
对包含N+Nex(N为一个周期内的采样点数，Nex为大于等于2的自然数)个采样点的离散信号，提取[kΔt，T+(k-1)Δt]时间窗内(T为周期，Δt为采样间隔)的采样数据进行离散傅里叶变换(DFT)得到DFT输出相量
Figure GDA0003526817600000052
从而得到DFT输出相量序列。
对时间窗[kΔt，T+(k-1)Δt]内的采样数据进行离散傅里叶变换(DFT)，其输出相量应为：
Figure GDA0003526817600000061
式(9)中，
Figure GDA0003526817600000062
为DFT输出相量；
Figure GDA0003526817600000063
为
Figure GDA0003526817600000064
中包含的准确基频相量；
Figure GDA0003526817600000065
为
Figure GDA0003526817600000066
中由衰减直流分量造成的衰减直流相量；
Figure GDA0003526817600000067
为T时刻的DFT输出相量；
Figure GDA0003526817600000068
为
Figure GDA0003526817600000069
中包含的准确基频相量；
Figure GDA00035268176000000610
为
Figure GDA00035268176000000611
中由衰减直流分量造成的衰减直流相量；B1为准确基频相量的幅值；θ1为准确基频相量的初相角；j为虚数单位。
S3、对DFT输出相量序列进行旋转差分运算，获得旋转差分相量序列，根据旋转差分相量序列获得衰减时间常数。
利用DFT输出相量序列
Figure GDA00035268176000000612
进行旋转差分运算：
Figure GDA00035268176000000613
式(1)中
Figure GDA00035268176000000614
为旋转差分相量；n为采样间隔数，其取值范围为1≤n≤Nex-1。
利用式(1)可求出旋转差分相量序列
Figure GDA00035268176000000615
构建关于e-αΔt的线性方程：
Figure GDA00035268176000000616
利用线性最小二乘解可得：
Figure GDA00035268176000000617
式(3)中，若累加项
Figure GDA00035268176000000618
小于等于ε(ε为一极小正数)，则代表该衰减直流分量可忽略不计，在这种情况下衰减时间常数α应视为0；若
Figure GDA00035268176000000619
大于ε，衰减时间常数则可根据式(3)求得。综上，可得衰减时间常数α：
Figure GDA00035268176000000620
S4、根据衰减时间常数，对DFT输出相量序列进行衰减差分运算，获得衰减差分相量序列。
根据求解出来的衰减时间常数，利用DFT输出相量序列
Figure GDA00035268176000000621
进行衰减差分运算：
Figure GDA0003526817600000071
式(5)中
Figure GDA0003526817600000072
为衰减差分相量。
利用上式可求出衰减差分相量序列
Figure GDA0003526817600000073
Figure GDA0003526817600000074
满足以下关系式：
Figure GDA0003526817600000075
S5、根据衰减差分相量序列构建线性方程组，根据线性方程组获得滤除衰减直流分量后的准确基频相量。
上式(6)中，
Figure GDA0003526817600000076
为DFT输出相量
Figure GDA00035268176000000725
中包含的准确基频相量。根据上式，利用衰减差分相量序列
Figure GDA0003526817600000077
可构建关于x0和y0的线性方程组：
Figure GDA0003526817600000078
上述方程(7)中，
Figure GDA0003526817600000079
和
Figure GDA00035268176000000710
分别代表
Figure GDA00035268176000000711
的实部与虚部(k＝n，n+1，n+2，...，Nex)。求上述方程(7)的线性最小二乘解可得x0和y0，最后可得准确基频相量为
Figure GDA00035268176000000712
如图2所示，在上式(9)中，准确基频相量
Figure GDA00035268176000000713
及
Figure GDA00035268176000000714
衰减直流相量
Figure GDA00035268176000000715
及
Figure GDA00035268176000000716
的数学关系可由式(10)和式(11)表示：
Figure GDA00035268176000000717
Figure GDA00035268176000000718
利用DFT输出相量序列
Figure GDA00035268176000000719
进行旋转差分运算：
Figure GDA00035268176000000720
根据式(9)、式(10)和式(11)，
Figure GDA00035268176000000721
中的准确基频分量已被消去，故
Figure GDA00035268176000000722
应等于对两个间隔n个采样间隔的衰减直流相量
Figure GDA00035268176000000723
及
Figure GDA00035268176000000724
作旋转差分运算得到的结果，即：
Figure GDA0003526817600000081
故根据式(11)和式(12)，当n不变时，相差一个采样间隔的两个旋转差分相量
Figure GDA0003526817600000082
及
Figure GDA0003526817600000083
满足以下关系式：
Figure GDA0003526817600000084
根据式(13)，通过变换k的取值，运用多个旋转差分相量，可达到以下的用于求解衰减时间常数α的超定方程组：
Figure GDA0003526817600000085
根据式(2)，e-αΔt可由以下式(3)计算得出：
Figure GDA0003526817600000086
值得注意的是，式(3)中的累加项
Figure GDA0003526817600000087
若小于等于ε(ε为一极小正数)，则代表该衰减直流分量可忽略不计，在这种情况下衰减时间常数α应视为0。若
Figure GDA0003526817600000088
大于ε，衰减时间常数则可根据式(3)求得。综上，可得衰减时间常数α：
Figure GDA0003526817600000089
实施例1
定义故障信号的模型：
Figure GDA00035268176000000810
其中，ω＝2πff，ff为基频50Hz。
根据基波频率，周期T为0.02s；取采样间隔Δt为0.0002s，则一个周期内的采样点数N为100。以Δt为间隔，从时刻t＝0开始在长度为一个周期加八个采样点的时间窗内获取信号瞬时值，可得到包含108个瞬时值的含有50Hz基波、2到10整次谐波及衰减直流的离散信号，则Nex＝8。
S101、获取DFT输出相量序列
Figure GDA00035268176000000811
对包含100+8个采样点的离散信号，提取[kΔt，T+(k-1)Δt]时间窗内的采样数据进行离散傅里叶变换(DFT)得到DFT输出相量
Figure GDA00035268176000000812
从而得到DFT输出相量序列如下：
Figure GDA0003526817600000091
Figure GDA0003526817600000092
Figure GDA0003526817600000093
S102、求解衰减时间常数α。
取n＝4，对DFT输出相量序列
Figure GDA0003526817600000094
进行旋转差分运算：
Figure GDA0003526817600000095
求出旋转差分相量序列
Figure GDA0003526817600000096
如下：
Figure GDA0003526817600000097
Figure GDA0003526817600000098
将旋转差分相量序列
Figure GDA0003526817600000099
代入方程(2)：
Figure GDA00035268176000000910
由于
Figure GDA00035268176000000911
大于ε(ε为一极小正数)，通过求解上述方程，可求出
Figure GDA00035268176000000912
Figure GDA00035268176000000913
故
Figure GDA00035268176000000914
S103、求解准确基频相量
Figure GDA00035268176000000915
根据求解出来的衰减时间常数α＝25，利用DFT输出相量序列
Figure GDA00035268176000000916
进行衰减差分运算：
Figure GDA00035268176000000917
利用上式可求出衰减差分相量序列
Figure GDA00035268176000000918
如下：
Figure GDA00035268176000000919
Figure GDA00035268176000000920
取n＝4，根据式(6)可得：
Figure GDA00035268176000000921
由
Figure GDA00035268176000000922
根据上式，利用衰减差分相量序列，可构建关于x0和y0的线性方程组：
Figure GDA0003526817600000101
求上述方程的线性最小二乘解可得x0＝86.6025和y0＝50.0000，最后可得准确基频相量为
Figure GDA0003526817600000102
实施例2
定义故障信号的模型：
fh(h，t)＝10+100*cos(2π*h*t)+80*e-25t
其中，h＝1，2，3，...，1000。
根据基波频率为50Hz，周期T为0.02s；取采样间隔Δt为0.0002s，则一个周期内的采样点数N为100。以Δt为间隔，h依次取值1，2，3，...，1000，从时刻t＝0开始在长度为一个周期加10个采样点的时间窗内获取信号fh(h，t)的瞬时值，可得到1000个各自包含110个瞬时值的离散信号。
利用上述离散信号，取Nex＝10，n＝5对本方法的幅频特性进行分析，其结果如图3所示。图3展示的是Nex＝10，n＝5条件下本方法在1至1000Hz频段内的幅频响应特性，横坐标表示的为频率，单位为Hz，而纵坐标则表示响应的幅值。
由图3可知，本实施例方法对于1000Hz内各整次谐波信号的响应都为0；且对于200至1000Hz频段内的间谐波信号响应均低于3.5％；对于100至200Hz频段内的间谐波信号也具有较低的响应。这说明本方法对间谐波有较好的抑制作用。
实施例3
利用PSCAD/EMTDC搭建50Hz输电线路模型，在仿真时间1.0秒(s)时于线路1/4长度处设置三相接地故障，获取故障前后三相线电流信号波形如图4所示：
图4中蓝色曲线为A相线电流波形，红色曲线为B相线电流波形，黑色曲线为C相线电流波形；横轴表示时间，单位为秒(s)，共提取了故障前两个周波加故障后四个周波共六个周波(0.12s)的波形；纵轴则表示电流的瞬时值，单位为千安(kA)。
取采样间隔Δt为0.0002s，对仿真时间1.0s至1.08s的四个周波内的三相线电流信号进行采样，得到三个各自包含400个瞬时值的离散电流信号；利用这三个离散电流信号，分别取Nex＝4，5，6，...，300，n取值为对应Nex除以二后向下取整的数值与50之间的较小值，使用本方法对上述离散信号进行基频分量提取，并将提取结果与全波DFT算法对同一信号的提取结果进行对比，所得结果如图5所示。
图5中横轴为Nex的大小，纵轴为基频分量的模值，单位为kA。蓝色、红色及黑色实线分别代表利用本方法所提取的A、B、C三相的电流基频分量的模值；蓝色、红色及黑色圆点线分别代表利用全波DFT算法所提取的A、B、C三相的电流基频分量的模值；蓝色、红色及黑色虚线分别代表A、B、C三相的电流基频分量的准确模值。
由图5对比结果可知，本实施例方法相较于全波DFT算法，对于故障电流信号的基频分量提取精度大大提高，利用较短的数据窗口便可得到准确的基频分量幅值。
本实施例还提供一种滤除故障信号中衰减直流分量的***，包括：
采样模块，用于根据故障信号获取包含多个采样点的离散信号；
变换模块，用于从所述离散信号中获取采样数据，对所述采样数据进行离散傅里叶变换，获得DFT输出相量序列；
差分求解模块，用于对所述DFT输出相量序列进行旋转差分运算，获得旋转差分相量序列，根据所述旋转差分相量序列获得衰减时间常数；
衰减求解模块，用于根据所述衰减时间常数，对所述DFT输出相量序列进行衰减差分运算，获得衰减差分相量序列；
方程求解模块，用于根据衰减差分相量序列构建线性方程组，根据所述线性方程组获得滤除衰减直流分量后的准确基频相量。
本实施例的一种滤除故障信号中衰减直流分量的***，可执行本发明方法实施例所提供的一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本实施例还提供一种滤除故障信号中衰减直流分量的装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上如图1所示的方法。
本实施例的一种滤除故障信号中衰减直流分量的装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图1所示的方法。
本实施例还提供了一种存储介质，存储有可执行本发明方法实施例所提供的一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法的指令或程序，当运行该指令或程序时，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据故障信号获取包含多个采样点的离散信号；
从所述离散信号中获取采样数据，对所述采样数据进行离散傅里叶变换，获得DFT输出相量序列；
对所述DFT输出相量序列进行旋转差分运算，获得旋转差分相量序列，根据所述旋转差分相量序列获得衰减时间常数；
根据所述衰减时间常数，对所述DFT输出相量序列进行衰减差分运算，获得衰减差分相量序列；
根据衰减差分相量序列构建线性方程组，根据所述线性方程组获得滤除衰减直流分量后的准确基频相量；
采用以下公式对所述DFT输出相量序列进行旋转差分运算：
Figure FDA0003526817590000011
其中，
Figure FDA0003526817590000012
为旋转差分相量序列；Δt为采样间隔；n为采样间隔数，其取值范围为1≤n≤Nex-1；
所述根据所述旋转差分相量序列获得衰减时间常数α，包括：
利用所述旋转差分相量序列构建关于e-αΔt的线性方程：
Figure FDA0003526817590000013
利用线性最小二乘解可得：
Figure FDA0003526817590000014
若累加项
Figure FDA0003526817590000015
小于等于ε，代表该衰减直流分量可忽略不计，在这种情况下衰减时间常数α应视为0；若
Figure FDA0003526817590000016
大于ε，衰减时间常数则可根据式(3)求得；
所述衰减时间常数α为：
Figure FDA0003526817590000017
其中，ε为一极小正数。
2.根据权利要求1所述的一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法，其特征在于，所述采样点的个数为N+Nex，N为一个周期内的采样点数，Nex为大于等于2的自然数；
所述从所述离散信号中获取采样数据，包括：
从所述离散信号中提取[kΔt,T+(k-1)Δt]时间窗内的采样数据；其中，T为故障信号的周期，Δt为采样间隔。
3.根据权利要求1所述的一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法，其特征在于，采用以下公式对所述DFT输出相量序列进行衰减差分运算：
Figure FDA0003526817590000021
其中，
Figure FDA0003526817590000022
为衰减差分相量；
利用公式(5)可获得衰减差分相量序列
Figure FDA0003526817590000023
Figure FDA0003526817590000024
满足以下关系式：
Figure FDA0003526817590000025
其中，
Figure FDA0003526817590000026
为准确基频相量，x0为准确基频相量的实部，y0为准确基频相量的虚部；
Figure FDA0003526817590000027
为DFT输出相量
Figure FDA0003526817590000028
中包含的准确基频相量，根据公式(6)，利用衰减差分相量序列
Figure FDA0003526817590000029
可构建关于x0和y0的线性方程组：
Figure FDA00035268175900000210
其中，
Figure FDA00035268175900000211
和
Figure FDA00035268175900000212
分别代表
Figure FDA00035268175900000213
的实部与虚部。
4.根据权利要求1所述的一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法，其特征在于，所述故障信号包括基频分量、整次谐波、衰减直流分量及直流偏移分量；
所述故障信号的表达式为：
Figure FDA00035268175900000214
其中，A0为偏移直流分量的幅值，Am为各整次谐波幅值，ω为角速度，t为时间，θm为各整次谐波初相角，D为衰减直流分量初始值，α为衰减时间常数。
5.根据权利要求1所述的一种滤除故障信号中衰减直流分量的方法，其特征在于，所述对所述采样数据进行离散傅里叶变换，得到输出量为：
Figure FDA0003526817590000031
其中，
Figure FDA0003526817590000032
为DFT输出相量；
Figure FDA0003526817590000033
为
Figure FDA0003526817590000034
中包含的准确基频相量；
Figure FDA0003526817590000035
为
Figure FDA0003526817590000036
中由衰减直流分量造成的衰减直流相量；
Figure FDA0003526817590000037
为T时刻的DFT输出相量；
Figure FDA0003526817590000038
为
Figure FDA0003526817590000039
中包含的准确基频相量；
Figure FDA00035268175900000310
为
Figure FDA00035268175900000311
中由衰减直流分量造成的衰减直流相量；B1为准确基频相量的幅值；θ1为准确基频相量的初相角；j为虚数单位；D为衰减直流分量初始值，N为一个周期中包含的采样点数，T为故障信号的周期。
6.一种滤除故障信号中衰减直流分量的***，其特征在于，包括：
采样模块，用于根据故障信号获取包含多个采样点的离散信号；
变换模块，用于从所述离散信号中获取采样数据，对所述采样数据进行离散傅里叶变换，获得DFT输出相量序列；
差分求解模块，用于对所述DFT输出相量序列进行旋转差分运算，获得旋转差分相量序列，根据所述旋转差分相量序列获得衰减时间常数；
衰减求解模块，用于根据所述衰减时间常数，对所述DFT输出相量序列进行衰减差分运算，获得衰减差分相量序列；
方程求解模块，用于根据衰减差分相量序列构建线性方程组，根据所述线性方程组获得滤除衰减直流分量后的准确基频相量；
采用以下公式对所述DFT输出相量序列进行旋转差分运算：
Figure FDA00035268175900000312
其中，
Figure FDA00035268175900000313
为旋转差分相量序列；n为采样间隔数，其取值范围为1≤n≤Nex-1；
所述根据所述旋转差分相量序列获得衰减时间常数α，包括：
利用所述旋转差分相量序列构建关于e-αΔt的线性方程：
Figure FDA00035268175900000314
利用线性最小二乘解可得：
Figure FDA00035268175900000315
若累加项
Figure FDA00035268175900000316
小于等于ε，代表该衰减直流分量可忽略不计，在这种情况下衰减时间常数α应视为0；若
Figure FDA0003526817590000041
大于ε，衰减时间常数则可根据式(3)求得；
所述衰减时间常数α为：
Figure FDA0003526817590000042
其中，ε为一极小正数。
7.一种滤除故障信号中衰减直流分量的装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现权利要求1-5任一项所述方法。
8.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-5任一项所述方法。
CN202110253565.0A 2021-03-09 2021-03-09 滤除故障信号中衰减直流分量的方法、***、装置及介质 Active CN113109621B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110253565.0A CN113109621B (zh) 2021-03-09 2021-03-09 滤除故障信号中衰减直流分量的方法、***、装置及介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110253565.0A CN113109621B (zh) 2021-03-09 2021-03-09 滤除故障信号中衰减直流分量的方法、***、装置及介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113109621A CN113109621A (zh) 2021-07-13
CN113109621B true CN113109621B (zh) 2022-05-24

Family

ID=76710677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110253565.0A Active CN113109621B (zh) 2021-03-09 2021-03-09 滤除故障信号中衰减直流分量的方法、***、装置及介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113109621B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113848428B (zh) * 2021-09-29 2022-06-14 华南理工大学 一种输电线路双端故障测距方法、***、装置及介质
AT525717A1 (de) * 2021-11-24 2023-06-15 Sprecher Automation Gmbh Verfahren zur Phasorbestimmung eines Strom- oder Spannungssignals
CN115184673B (zh) * 2022-09-13 2022-12-30 山东大学 一种基于90度相量旋转器的衰减直流精准瞬态计算方法
CN116577594B (zh) * 2023-07-10 2023-11-14 广东电网有限责任公司佛山供电局 一种继电保护装置的故障监测方法和***
CN117517755B (zh) * 2024-01-08 2024-03-19 石家庄科林电气股份有限公司 快速确定电气量中交流分量的方法及保护测控安自装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4108691B2 (ja) * 2005-06-10 2008-06-25 テクノロジーシードインキュベーション株式会社 無線周波数スペクトル算出装置
CN101329374A (zh) * 2008-06-13 2008-12-24 哈尔滨工业大学 一种差分滤波器加全周复小波幅值计算方法
CN102033164B (zh) * 2010-11-16 2012-09-26 哈尔滨工业大学 一种计算电信号的基波分量采样信号序列的方法和***
CN102236887A (zh) * 2011-03-11 2011-11-09 贵州大学 基于旋转差分和加权总变分的运动模糊图像复原方法
CN102955060B (zh) * 2012-11-06 2014-10-08 华南理工大学 一种去除电力***故障信号中衰减直流分量的方法
CN104049144B (zh) * 2014-06-27 2017-07-04 福州大学 一种滤除衰减直流分量的同步相量测量的实现方法
KR101757818B1 (ko) * 2015-10-12 2017-07-26 세메스 주식회사 펄스화된 고주파 전력 모니터링 장치 및 그를 포함하는 기판 처리 장치
CN107834814A (zh) * 2017-10-26 2018-03-23 北京精密机电控制设备研究所 一种交流电压前馈的无衰减直流滤波算法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113109621A (zh) 2021-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113109621B (zh) 滤除故障信号中衰减直流分量的方法、***、装置及介质
CN104502700B (zh) 电力信号的正弦参数测量方法和***
US10338127B2 (en) Method and system for identifying full parameters of element by fault recording and fault locating method
CN106405230B (zh) 频率测量方法和装置
CN109142863B (zh) 一种电力***测频方法及***
CN110991481B (zh) 一种基于交叉小波变换的高压并联电抗器内部松动故障诊断方法
Jiang et al. A fault detection and faulted-phase selection approach for transmission lines with Haar wavelet transform
CN109669072B (zh) 一种配电网的自适应同步相量量测方法
CN104316768A (zh) 一种三相不平衡扰动源定位的负序阻抗参数估算方法
CN113848428B (zh) 一种输电线路双端故障测距方法、***、装置及介质
CN111948454B (zh) 一种抗衰减直流分量干扰的同步相量测量方法及***
Zhang et al. Frequency shifting and filtering algorithm for power system harmonic estimation
CN110082642B (zh) 基于全相位微分滤波的电网工况故障时刻检测方法及装置
CN109586249B (zh) 变压器励磁涌流判别方法和装置
CN113358922B (zh) 非稳态电网信号的基波、谐波、间谐波电能功率测量方法
CN115219787A (zh) 基于改进矩阵束的电网相量移动测量方法、***及介质
CN116111558A (zh) 一种图傅里叶变换的变压器差动保护方法、***及介质
CN111475929B (zh) 基于配电网实境试验平台监测数据的反演验证方法及***
CN110705031B (zh) 一种基于二阶泰勒系数的励磁涌流识别方法
CN103176030A (zh) 配电***的间谐波检测方法
Xiong et al. A Multiple-Frequency-Taylor-Model based estimator for dynamic synchrophasor considering decaying DC component
CN115659122A (zh) 直流电流互感器阶跃响应参数获取方法、装置和电子设备
CN109030938B (zh) 一种基于正弦滤波的抗谐波测频方法和装置
CN115112967A (zh) 一种完全滤除衰减直流分量的全波傅式改进算法
CN105353197A (zh) 一种交流真有效值的测量方法和装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant