专利名称：一种去除电力系统故障信号中衰减直流分量的方法
技术领域：
本发明涉及电力系统继电保护、故障录波和同步相量测量技术领域，特别涉及一种去除电力系统故障信号中衰减直流分量的方法。
背景技术：
随着计算机技术和计算机算法的不断发展，基于微机交流采样的许多实际装置(如继电保护装置、故障录波器和同步相量测量单元等)已广泛应用于电力系统中。通过微机交流采样，可充分利用一些计算机算法本身具有的滤波功能，省略实际的滤波电路，例如目前广泛采用的全波傅氏算法就具有能滤除直流分量和基波整数倍谐波分量的功能。但是在电力系统发生故障时，暂态信号中除了含有基波分量之外，还含有谐波分量以及具有不 确定幅值和衰减时间常数的衰减直流分量。由于衰减直流分量为非周期信号且具有较宽的频带，无法被常用的全波傅氏算法完全滤除。因此直接用全波傅氏算法对暂态信号进行处理时，计算出的基波、各次谐波的幅值和相角有较大的误差。在目前已公开的专利中，基本上都是关于去除恒定直流分量的方法和电路。这些方法和电路对恒定直流分量有较好的滤除效果，但对衰减直流分量的滤除效果较差，而专门针对衰减直流分量的滤除方法和电路暂未见有公开。在期刊和会议文献中，许多学者针对如何消除衰减直流分量的不利影响进行了广泛的研究，并提出不少方法，也取得了一定成效，但这些方法中仍存在着诸如数据窗口长、精度不高或计算负担较重等缺陷。韩国LS 产电公司的 Yoon-Sung Cho 等人在《An Innovative Decaying DCComponent Estimation Algorithm for Digital Relaying》 (IEEE Transactions onPower Delivery, VOL. 24，NO. 1,2009)(《一种应用于继电保护装置的衰减直流分量估计算法》(IEEE输电汇刊，2009年第I期))中利用正弦交流信号在一个周期的积分为零而衰减直流分量的积分不为零的性质来计算衰减直流分量的参数。该方法的精确度高，但是需要的时间窗口为一个基频周期，延迟较大。在电力系统输电线路发生高阻接地短路时，故障电力中的衰减直流分量的时间常数可能小于半个周期，此种情况下这种方法的适用性较差。英国利物浦大学的J. Buse, D. Y. Shi, T. Y. Ji 和 Q. H. Wu 在《Decaying DC OffsetRemoval Operator Using Mathematical Morphology for Phasor Measurement》(Innovative Smart Grid Technologies Conference Europe, 2010)(《基于数学形态学的衰减直流偏移移除方法》(2010年创新智能电网技术欧洲会议))中采用数学形态学来直接提取衰减直流分量，该方法充分利用了正弦波的对称特性，使得时间延迟缩短为四分之一个周波，实时性较好。数学形态学为加减法运算，计算负担也不大。但这种方法需要依据不同的故障起始角和相移情况而分为三种情况进行处理，较为繁琐。韩国高丽大学的Gilsung Byeon和韩国明智大学的Seaseung Oh等人在《ANew DCOffset Removal Algorithm Using an Iterative Method for Real-Time Simulation》(IEEE Transactions on Power Delivery, VOL. 26, NO. 4,2011)(((一种用于实时仿真的直流偏移迭代计算方法》(IEEE输电汇刊，2011年第4期))中采用迭代逼近和方程求解的办法计算衰减直流分量，将时间窗口缩短为四个采样间隔。但这种方法的计算过程繁琐，需要进行包括初始值的选取、迭代逼近、超越方程求解和时间补偿等运算。即便是在最理想的情况下，去除每一个采样点的衰减直流分量就需要进行3次比较运算、3次反三角函数运算、3次三角函数运算、9次加减法和13次乘除法。而在某些情况下，迭代次数在20次以上，计算负担成倍的增加。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种步骤简单、计算量小及延时小的去除电力系统故障信号中衰减直流分量的方法。本发明的目的通过下述技术方案实现一种去除电力系统故障信号中衰减直流分量的方法，包括以下步骤(I)采集电力系统中的故障信号I1 ;·
(2)对采集到的故障信号I1进行ADC(analog-to-digital conversion,模数转换)采样，得到故障信号I1在每个采样点的幅值；(3)对步骤(2)中采样得到的故障信号I1在各个采样点处的幅值进行以下公式的处理
权利要求
1.ー种去除电カ系统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 (1)采集电力系统中的故障信号I1; (2)对采集到的故障信号I1进行采样，得到故障信号I1在每个采样点的幅值； (3)对步骤(2)中采样得到的故障信号I1在各个采样点处的幅值进行以下公式的处理
2.根据权利要求I所述的去除电カ系统故障信号中衰减直流分量的方法，其特征在于，其中步骤(3)中三个连续的采样值I1(N-I) ,I1(N)及IJN+1)和I2(N)之间为线性关系。
3.根据权利要求I所述的去除电カ系统故障信号中衰减直流分量的方法，其特征在于，步骤(I)中所述的电力系统中包含有正常信号I。和故障信号I1 ； 正常信号Itl为
全文摘要
一种去除电力系统故障信号中衰减直流分量的方法，本发明公开了一种去除衰减直流分量的方法，包括以下步骤(1)采集电力系统中正常信号I0和故障信号I1；(2)对采集到的故障信号I1进行采样；得到故障信号I1在每个采样点的幅值；(3)对步骤(2)中采样得到的故障信号I1在各个采样点处的幅值进行以下公式的计算I2(N)=K[2I1(N)-I1(N-1)-I1(N+1)]；(4)通过步骤(3)得到故障信号I1在每个采样点处的去除衰减直流分量后的信号幅值，最终得到去除衰减直流分量后的信号I2。本发明去除衰减直流分量的方法具有步骤简单、计算量小、延时小等优点。
文档编号G01R19/00GK102955060SQ201210439049
公开日2013年3月6日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者吴青华, 张禄亮, 季天瑶 申请人:华南理工大学