一种消除冒大数导致误动的方法及系统与流程

本发明涉及电力系统及其自动化，更具体地说，涉及一种消除冒大数导致误动的方法及系统。

背景技术：

1、继电保护装置需要从离散的a/d采样数据中计算出被采集的电气量有效值和相位。傅里叶算法由于其良好的滤除整次谐波、提取基波分量的能力，被广泛应用于微机继电保护领域。傅氏算法在实际继电保护装置中应用时，有递推算法与非递推算法两种。递推算法计算量小，非递推形式的傅里叶算法计算量偏大。特别是对于母线保护，站域保护等接入模拟量通道较多的保护，非递推算法有可能会导致cpu的负载过重，故障任务运行超时，无法实现一个故障任务运行周期内完成全部模拟量计算和保护逻辑，无法保证响应速度。虽然可以采用计算量较小的半周傅里叶算法，却不能得到理想的滤波效果，使得保护的准确度变差，无法保证计算精度。为了兼顾计算精度和运算量，递推傅里叶算法得到了广泛的应用。

2、递推傅里叶算法，在离散傅里叶变化的基础上，通过已知条件(已计算出的历史采样点结果)，利用特定计算公式，推导出当前采样点的计算结果。

3、但是，递推傅里叶算法会受到累积误差和异常采样点的影响。从数字滤波器的角度来看，递推算法和无限冲激响应数字滤波器具有相同的原理，即，当前时刻输出不仅与当前时刻的输入有关，还与无限长时间之前的输出有关。因此，在历史计算过程中，a/d变换产生的量化误差、cpu的有限字长效应引起的误差、滤波器的系数量化误差、数字滤波器的定点运算误差、数值运算过程中产生的截断误差、傅氏算法产生的频谱泄露产生的误差，等等，都会在整个递推过程中累积，形成累积误差而且无法消除，将会持续影响计算结果。另外，由于电磁干扰或者硬件异常所致采样点异常时，异常采样数据引起的误差也会一直保留在之后的递推计算结果中，无法自动消除。

4、为了解决递推傅氏算法存在累积误差和受异常采样点影响的问题，现有方法对其进行了不同改进，但仍存在的各种问题，包括对cpu的计算资源和存储资源依赖较大，计算工作量仍可观；不能解决突发的累计误差增大情况，计算量较大等问题。

5、现有专利1提出一种基于fpga硬件dft递推的同步相量计算方法(cn102902879b)，其中提出了一种利用秒脉冲定时器和非递推算法来校正递推计算误差的方法，但该现有专利所提出的方法存在校正周期过长的问题，无法快速消除累积误差带来的影响。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种消除冒大数导致误动的方法，能够解决累积误差和异常采样带来的计算精度问题以及误动问题，保证了继电保护装置运行的安全性和可靠性。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一种消除冒大数导致误动的方法，包括如下步骤：

4、步骤1，每个采样中断获得一个新采样值，利用递推算法进行计算，得到当前采样点的递推结果；

5、步骤2，触发看护任务，对看护任务触发时对应的当前采样点进行非递推计算，得到当前采样点的非递推结果；

6、步骤3，比较递推结果和非递推结果，若相同则结束本次看护任务，等待看护任务再次触发进行下一轮校验，若不同则闭锁保护功能并将采样相关缓存区的数据清零，再进行下一轮校验。

7、优选地，所述步骤1中，采用分步计算的方法，每个采样中断中只进行一次递推，计算出当前采样点的递推结果。

8、优选地，所述步骤1中，设数据窗口长度为n，则每工频周波采样n个点，每个采样中断中只进行一次递推，计算获得被采集的电气量的第二实部r2和第二虚部i2，共得到n个第二实部r2和第二虚部i2。

9、优选地，所述步骤2中，看护任务的触发方式还包括：周期触发和继电保护装置保护启动触发。

10、优选地，所述步骤2还包括：

11、步骤2.1，创建递推傅氏算法看护任务，采用非递推傅氏算法，以设定的调度周期进行循环校验；

12、步骤2.2，对看护任务触发时所对应的当前采样点进行非递推计算，得到非递推结果，包括被采集的电气量的第一实部r1和第一虚部i1。

13、优选地，所述步骤3还包括：

14、步骤3.1，将步骤1得到的递推结果和步骤2得到的非递推结果进行比较；

15、步骤3.2，如果递推结果和非递推结果相等则结束本次看护任务，等待看护任务再次触发进行下一轮校验；

16、步骤3.3，如果递推结果和非递推结果不相等则闭锁保护功能并将采样相关缓存区的数据清零，然后进行下一轮校验。

17、优选地，所述步骤3.1中，根据步骤2计算的采样点的非递推结果，选取步骤1中该采样点的递推结果进行比较。

18、优选地，所述步骤3中对于递推结果和非递推结果的比较还包括：将递推结果的第二实部r2和非递推结果的第一实部r1进行比较，并将递推结果的第二虚部i2和非递推结果的第一虚部i1进行比较，若均相等则表示递推结果和非递推结果相等，否则表示递推结果和非递推结果不相等。

19、优选地，所述步骤3.3还包括：

20、步骤3.3.1，如果两种算法计算得到的结果不相同，那么立即禁止系统任务调度；

21、步骤3.3.2，禁止cpu所有中断，包括采样中断；

22、步骤3.3.3，将继电保护装置接入电压电流的a/d采样缓存区、采样计数器以及递推结果等数据全部清零；

23、步骤3.3.4，重新使能cpu中断，恢复采样中断功能；

24、步骤3.3.5，延时等待a/d采样缓存区积累n点采样数据，满足一个数据窗长度的要求；

25、步骤3.3.6，结束本次看守任务，开放系统任务调度功能。

26、本发明还提供了一种消除冒大数导致误动的系统，包括：任务触发模块、递推计算模块、非递推计算模块和处理模块；

27、其中，任务触发模块用于控制看护任务的触发，开启校验；

28、递推计算模块能够利用递推算法进行计算，得到采样点的递推结果；

29、非递推计算模块能够采用非递推算法进行计算，得到采样点的非递推结果；

30、处理模块能够对采样点的递推结果和非递推结果进行对比，并根据对比结果是否相等进行处理，完成一轮校验。

31、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明提出一种消除冒大数导致误动的改进递推傅氏算法的方法，采用循环校验加保护启动触发校验相结合的方法，能够精准、及时地识别累积异常和采样异常，有效地解决了累积误差和异常采样带来的计算精度问题以及误动问题，保证了继电保护装置运行的安全性和可靠性。该方法成功的消除了递推傅氏算法使用上的限制，具有良好的工程实际价值。

技术特征：

1.一种消除冒大数导致误动的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的消除冒大数导致误动的方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的消除冒大数导致误动的方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的消除冒大数导致误动的方法，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的消除冒大数导致误动的方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的消除冒大数导致误动的方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的消除冒大数导致误动的方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的消除冒大数导致误动的方法，其特征在于，

9.根据权利要求6所述的消除冒大数导致误动的方法，其特征在于，

10.一种实现权利要求1～9任意一项所述消除冒大数导致误动的方法的消除冒大数导致误动的系统，其特征在于，包括：任务触发模块、递推计算模块、非递推计算模块和处理模块；

技术总结
本发明提出了一种消除冒大数导致误动的方法及系统，包括：每个采样中断获得一个新采样值，利用递推算法进行计算，得到当前采样点的递推结果；触发看护任务，对看护任务触发时对应的当前采样点进行非递推计算，得到当前采样点的非递推结果；比较递推结果和非递推结果，若相同则结束本次看护任务，等待看护任务再次触发进行下一轮校验，若不同则闭锁保护功能并将采样相关缓存区的数据清零，再进行下一轮校验。本发明采用循环校验加保护启动触发校验相结合的方法，能够精准、及时地识别累积异常和采样异常，有效地解决了累积误差和异常采样带来的计算精度问题以及误动问题，保证了继电保护装置运行的安全性和可靠性，具有良好的工程实际价值。

技术研发人员：童俊,杨志贤,周雄伟,杨文涛,桂华,周建华,朱海涛,陈德军,董杰
受保护的技术使用者：四方继保(武汉)软件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12