專利名稱：基于三階樣條插值法的損失采樣數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采樣數(shù)據(jù)值近似求解方法，適用于數(shù)字化變電站因誤幀/丟幀造成的丟失采樣數(shù)據(jù)處理，屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
數(shù)字化變電站中，當(dāng)過(guò)程層數(shù)據(jù)傳輸部分受到嚴(yán)重電磁干擾后，誤碼的產(chǎn)生將不可避免，從而導(dǎo)致傳輸數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤幀/丟幀現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生誤幀/丟幀時(shí)，目前保護(hù)裝置采取的普遍措施是閉鎖保護(hù)，待數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)穩(wěn)定后再重新開(kāi)放。顯然這種做法是以犧牲保護(hù)動(dòng)作速度換取其可靠性的，若系統(tǒng)因穩(wěn)定問(wèn)題要求保護(hù)快速切除各種故障時(shí)，保護(hù)性能將無(wú)法滿足要求。同時(shí)，受擾保護(hù)裝置無(wú)法迅速動(dòng)作，或?qū)⒂绊懴到y(tǒng)內(nèi)各級(jí)保護(hù)的配合，進(jìn)而導(dǎo)致事故影響的擴(kuò)大化。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服數(shù)字化站中保護(hù)裝置因少量采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)丟失造成的拒動(dòng)或延遲動(dòng)作，確保裝置在此情況下動(dòng)作的快速性和準(zhǔn)確性。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于三階樣條插值法的損失采樣數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于包括以下步驟 1)根據(jù)數(shù)字化變電站中MU的采樣頻率和每幀傳輸?shù)牟蓸訑?shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)確定在滿足一定計(jì)算精度條件下允許丟失的采樣點(diǎn)數(shù)； 2)對(duì)保護(hù)緩沖區(qū)中的各采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)建立狀態(tài)字，當(dāng)相應(yīng)采樣數(shù)據(jù)真實(shí)有效值時(shí)，置“有效”標(biāo)志，無(wú)效時(shí)，置“無(wú)效”標(biāo)志，若為估計(jì)值，則置“估計(jì)”，初始化時(shí)，所有采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)均置成“無(wú)效”； 3)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置通信情況，若有丟幀/誤幀情況發(fā)生，標(biāo)記對(duì)應(yīng)采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)位為“無(wú)效”，待通信狀態(tài)恢復(fù)后，若損失的采樣點(diǎn)數(shù)不大于已設(shè)定的允許求取丟失采樣點(diǎn)數(shù)時(shí)，則以損失數(shù)據(jù)段前后各不少于3個(gè)點(diǎn)的有效采樣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用三階樣條函數(shù)進(jìn)行波形擬合，然后用插值法求損失采樣數(shù)據(jù)的近似值，并將此數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)狀態(tài)置“估計(jì)”標(biāo)記；否則不采取任何措施，或僅求丟失采樣數(shù)據(jù)近似值，但不改變其狀態(tài)位的“無(wú)效”標(biāo)志； 4)在保護(hù)運(yùn)算時(shí)，保護(hù)計(jì)時(shí)元件對(duì)參與運(yùn)算的采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行甄別統(tǒng)計(jì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)參與運(yùn)算的“無(wú)效”采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)大于M時(shí)，閉鎖保護(hù)，所述M≥3；當(dāng)發(fā)現(xiàn)參與運(yùn)算的“估計(jì)”采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)不大于N時(shí)，可將其保護(hù)延時(shí)增加相應(yīng)點(diǎn)數(shù)的時(shí)間；當(dāng)發(fā)現(xiàn)參與運(yùn)算的“估計(jì)”采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)大于N時(shí)，則閉鎖保護(hù)，直到參與運(yùn)算的均為“有效”采樣數(shù)據(jù)為止，所述N的范圍為5～10。
本發(fā)明所達(dá)到的有益效果如下本發(fā)明提供的基于三階樣條插值法求取丟失采樣數(shù)據(jù)近似值的方法，可以充分適應(yīng)系統(tǒng)富含諧波情況，解決因丟幀/誤幀導(dǎo)致的數(shù)據(jù)源不完整問(wèn)題所引起的數(shù)字化保護(hù)裝置動(dòng)作延時(shí)或閉鎖，確保保護(hù)裝置的速動(dòng)性和準(zhǔn)確性。



圖1是每隔4點(diǎn)連續(xù)丟失4個(gè)點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)的三次樣條插值后擬合波形圖； 圖2是每隔4點(diǎn)連續(xù)丟失8個(gè)點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)的三次樣條插值后擬合波形圖； 圖3是每隔4點(diǎn)連續(xù)丟失12個(gè)點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)的三次樣條插值后擬合波形圖； 圖4是每隔4點(diǎn)連續(xù)丟失16個(gè)點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)的三次樣條插值后擬合波形圖； 圖5是每隔4點(diǎn)連續(xù)丟失20個(gè)點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)的三次樣條插值后擬合波形圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明的一種基于三階樣條插值法的損失采樣數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟 1)根據(jù)數(shù)字化變電站中MU的采樣頻率和每幀傳輸?shù)牟蓸訑?shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)確定在滿足一定計(jì)算精度條件下允許丟失的采樣點(diǎn)數(shù)。以MU采樣頻率為4800點(diǎn)/秒，每幀包含4個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)為例，在百分之一計(jì)算誤差要求下，可求取近12個(gè)點(diǎn)的丟失采樣數(shù)據(jù)近似值，即允許連續(xù)3幀通信數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤碼或丟失； 2)對(duì)保護(hù)緩沖區(qū)中的各采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)建立狀態(tài)字，當(dāng)相應(yīng)采樣數(shù)據(jù)真實(shí)有效值時(shí)，置“有效”標(biāo)志，無(wú)效時(shí)，置“無(wú)效”標(biāo)志，若為估計(jì)值，則置“估計(jì)”，初始化時(shí)，所有采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)均置成“無(wú)效”； 3)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置通信情況，若有丟幀/誤幀情況發(fā)生，標(biāo)記對(duì)應(yīng)采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)位為“無(wú)效”，待通信狀態(tài)恢復(fù)后，若損失的采樣點(diǎn)數(shù)不大于已設(shè)定的允許求取丟失采樣點(diǎn)數(shù)時(shí)，則以損失數(shù)據(jù)段前后各不少于3個(gè)點(diǎn)的有效采樣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用三階樣條函數(shù)進(jìn)行波形擬合，然后用插值法求損失采樣數(shù)據(jù)的近似值，并將此數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)狀態(tài)置“估計(jì)”標(biāo)記；否則不采取任何措施，或僅求丟失采樣數(shù)據(jù)近似值，但不改變其狀態(tài)位的“無(wú)效”標(biāo)志； 4)保護(hù)運(yùn)算時(shí)，保護(hù)計(jì)時(shí)元件對(duì)參與運(yùn)算的采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行甄別統(tǒng)計(jì)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)參與運(yùn)算的“無(wú)效”采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)大于M(可取3)時(shí)，閉鎖保護(hù)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)參與運(yùn)算的“估計(jì)”采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)不大于N(對(duì)不同類型保護(hù)其值可以不同，如對(duì)速動(dòng)段保護(hù)可取較小值，長(zhǎng)延時(shí)段保護(hù)則取較大值)時(shí)，可將其保護(hù)延時(shí)增加相應(yīng)點(diǎn)數(shù)的時(shí)間；當(dāng)發(fā)現(xiàn)參與運(yùn)算的“估計(jì)”采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)大于N時(shí)，則閉鎖保護(hù)，直到參與運(yùn)算的均為“有效”采樣數(shù)據(jù)為止。
圖1至圖5是在不同丟失采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)情況下用三階樣條插值法求取采樣數(shù)據(jù)近似值后的波形擬合情況。
選用線路末端設(shè)有串補(bǔ)電容和并聯(lián)電抗器的330kV、250km高壓線路，電容器后發(fā)生三相短路時(shí)的電流波形作為仿真對(duì)象，其方程描述為

為檢驗(yàn)三次樣條插值法對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，對(duì)從t＝0時(shí)刻開(kāi)始的20ms內(nèi)丟失不同數(shù)量采樣數(shù)據(jù)情況進(jìn)行了仿真，現(xiàn)將丟失一段數(shù)據(jù)(包含采樣點(diǎn)數(shù)分別為4、8、12、16、20，下同)和兩段數(shù)據(jù)(兩段數(shù)據(jù)間隔4個(gè)有效采樣點(diǎn))的仿真結(jié)果表述如下。
仿真過(guò)程中數(shù)據(jù)采樣率為4800點(diǎn)/秒，付氏計(jì)算采用采用96點(diǎn)/周波的DFT算法。在進(jìn)行DFT計(jì)算結(jié)果比較時(shí)，插值計(jì)算起始點(diǎn)固定在第11點(diǎn)(t≈2.2917ms)處；在進(jìn)行波形擬合比較時(shí)，插值計(jì)算起始點(diǎn)固定在第1點(diǎn)(t＝0ms)處。
其中表1-表3記錄了在不同丟失采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)情況下三階樣條插值法對(duì)保護(hù)計(jì)算誤差的影響。對(duì)其進(jìn)一步分析，可以得到下述結(jié)論1)插值結(jié)果對(duì)不同次數(shù)諧波的保護(hù)算法(DFT算法)計(jì)算結(jié)果影響不同，諧波次數(shù)越高，影響越大；2)一般情況下，插值結(jié)果誤差隨丟失采樣點(diǎn)數(shù)的增多而增大，對(duì)基波而言，當(dāng)丟失采樣點(diǎn)數(shù)不大于12個(gè)時(shí)，相對(duì)誤差精度在千分之幾以內(nèi)，等于16個(gè)時(shí)，相對(duì)誤差精度在百分之幾以內(nèi)。
表1在丟失多點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)情況下應(yīng)用三次樣條插值法后各諧波的DFT計(jì)算結(jié)果 表1
表2是在丟失單段采樣數(shù)據(jù)情況下應(yīng)用三次樣條插值法后各諧波的DFT計(jì)算誤差 表2

表3是在丟失兩段采樣數(shù)據(jù)情況下應(yīng)用三次樣條插值法后各諧波的DFT計(jì)算誤差 表3
以上已以較佳實(shí)施例公布了本發(fā)明，然其并非用以限制本發(fā)明，凡采取等同替換或等效變換的方案所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于三階樣條插值法的損失采樣數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于包括以下步驟
1)根據(jù)數(shù)字化變電站中MU的采樣頻率和每幀傳輸?shù)牟蓸訑?shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)確定在滿足一定計(jì)算精度條件下允許丟失的采樣點(diǎn)數(shù)；
2)對(duì)保護(hù)緩沖區(qū)中的各采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)建立狀態(tài)字，當(dāng)相應(yīng)采樣數(shù)據(jù)真實(shí)有效值時(shí)，置“有效”標(biāo)志，無(wú)效時(shí)，置“無(wú)效”標(biāo)志，若為估計(jì)值，則置“估計(jì)”，初始化時(shí)，所有采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)均置成“無(wú)效”；
3)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置通信情況，若有丟幀/誤幀情況發(fā)生，標(biāo)記對(duì)應(yīng)采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)位為“無(wú)效”，待通信狀態(tài)恢復(fù)后，若損失的采樣點(diǎn)數(shù)不大于已設(shè)定的允許求取丟失采樣點(diǎn)數(shù)時(shí)，則以損失數(shù)據(jù)段前后各不少于3個(gè)點(diǎn)的有效采樣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用三階樣條函數(shù)進(jìn)行波形擬合，然后用插值法求損失采樣數(shù)據(jù)的近似值，并將此數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)狀態(tài)置“估計(jì)”標(biāo)記；否則不采取任何措施，或僅求丟失采樣數(shù)據(jù)近似值，但不改變其狀態(tài)位的“無(wú)效”標(biāo)志；
4)在保護(hù)運(yùn)算時(shí)，保護(hù)計(jì)時(shí)元件對(duì)參與運(yùn)算的采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)進(jìn)行甄別統(tǒng)計(jì)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)參與運(yùn)算的“無(wú)效”采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)大于M時(shí)，閉鎖保護(hù)，所述M≥3；當(dāng)發(fā)現(xiàn)參與運(yùn)算的“估計(jì)”采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)不大于N時(shí)，將其保護(hù)延時(shí)增加相應(yīng)點(diǎn)數(shù)的時(shí)間；當(dāng)發(fā)現(xiàn)參與運(yùn)算的“估計(jì)”采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)大于N時(shí)，則閉鎖保護(hù)，直到參與運(yùn)算的均為“有效”采樣數(shù)據(jù)為止，所述N的范圍為5～10。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于三階樣條插值法的損失采樣數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置通信情況，若有丟幀/誤幀情況發(fā)生，標(biāo)記對(duì)應(yīng)采樣數(shù)據(jù)狀態(tài)位為“無(wú)效”，待通信狀態(tài)恢復(fù)后，若損失的采樣點(diǎn)數(shù)不大于已設(shè)定的允許求取丟失采樣點(diǎn)數(shù)時(shí)，則以損失數(shù)據(jù)段前后各不少于3個(gè)點(diǎn)的有效采樣數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用三階樣條函數(shù)進(jìn)行波形擬合，然后用插值法求損失采樣數(shù)據(jù)的近似值，并將此數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)狀態(tài)置“估計(jì)”標(biāo)記；否則不采取任何措施，或僅求丟失采樣數(shù)據(jù)近似值，但不改變其狀態(tài)位的“無(wú)效”標(biāo)志。本發(fā)明的方法，能夠解決因丟幀/誤幀導(dǎo)致的數(shù)據(jù)源不完整問(wèn)題所引起的數(shù)字化保護(hù)裝置動(dòng)作延時(shí)或閉鎖，確保保護(hù)裝置的速動(dòng)性和準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101651363SQ200910033008
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者蔣雷海, 陳建玉, 俞拙非, 黃國(guó)方 申請(qǐng)人:國(guó)電南瑞科技股份有限公司