RTU交流電采樣誤差測量系統及方法

丁有強 王均超 李慧芹 李志

摘 要：隨著電力系統的普及，遠動終端（RTU）成為了交流電采樣誤差測量的主要方式，但是目前此系統存在結構復雜、誤差測量不穩定的問題。為了更好地促進電力系統的發展，本文研究出了一種新的RTU交流電采樣誤差測量系統，呈現出系統結構簡單、誤差數據精確的特點，解決了目前電力系統存在的弊端，具有重要的研究意義。

關鍵詞：遠動終端;交流電采樣;誤差測量

0 引言

隨著科技的不斷發展，電力系統的結構越來越復雜。信息化的引入，使得電力系統朝著自動化的方向發展，具有實時監測、自動調控的優勢。為了保障電力系統的正常運行，需要保證數據采集的準確性和有效性。目前，采集系統數據的方式分為直流采樣和交流采樣。直流采樣是把交流電壓轉化為直流電壓進行計算，這種方法操作簡單，但是無法實時采集，應用會受到限制。交流采樣是把交流量轉化為交流電壓進行采集計算，這種方法能夠實時采集，數據更穩定、可靠。因此電力系統的采樣方式主要以交流采樣為主，但是交流采樣具有操作復雜，計算困難的問題。為了更好的進行數據采集，目前電力系統開始采用RTU進行交流電采樣誤差測量。

1 交流電采樣誤差測量

1.1交流電采樣算法及應用

電力系統的采樣方式主要以交流采樣為主，這種方式可以進行實時采集，數據更穩定、可靠。由于應用場合的不同，交流采樣具有多種算法。根據交流采樣算法所運用的不同函數模型，將交流采樣的算法分為正弦模型算法與非正弦周期模型算法兩種。正弦模型算法還分為兩點采樣法、單點算法、最大值算法、半周期積分法等。非正弦模型算法還分為傅里葉算法、均方根算法等

在電力系統的實際應用中，采集三相對稱正弦信號的最適合算法為單點算法，這種算法簡單、快捷，但是對信號要求較高，硬件也比較的復雜。在輸入為正弦信號的場合時，最適合的算法為半周積分采樣或兩點采樣法，這種算法快速有效，可在半周期內完成，具有速度快、實時性好的特點。在設計新的RTU交流電采樣誤差測量系統時，要依據應用場合的不同，分析各種算法的優缺點，選擇最佳的算法。

1.2交流電采樣誤差估計

電力系統進行采樣測量。首先進行離散采樣后，根據所應用的場合選擇最佳的算法，通過函數積分，計算輸出電壓、電流、功率等實時的參數值。在計算的過程中，存在著誤差。首先是利用和的方式代替積分進行計算，會不可避免的產生積分余項，其次是在計算機進行代入計算時，由于字符的限制，計算會將參數進行約分，產生約束誤差。最后在參數測量的過程中，還會產生各種誤差。例如硬件運行過程中帶來的誤差;運行過程不同步帶來的誤差;波形畸變帶來的誤差等。構建一種RTU交流電采樣系統，要考慮到誤差估計，從而提高數據的真實性與準確性。

2 RTU交流電采樣誤差測量系統

2.1系統的組成及功能

設計的RTU交流電采樣誤差測量系統共包括四個單元，如圖1所示。這四個單元分別是RTU單元、RTU交流電采樣檢測單元、RTU交流電誤差測量單元以及誤差輸入單元。

RTU單元的主要功能是向RTU交流電采樣檢測單元發送RTU交流電采樣數據，獲取RTU上報數據給RTU交流電誤差測量單元，同時接收來自RTU交流電采樣檢測單元輸入的工頻交流電量。

RTU交流電采樣檢測單元的主要功能是向RTU單元發送工頻交流電量的數據，接受來自RTU單元的RTU交流電采樣數據，同時獲取來自RTU交流電誤差測量單元的控制源并發送獲取對RTU的測量數據。

RTU誤差測量單元的主要功能是獲取來自RTU單元的上報數據和來自RTU交流電采樣檢測單元的RTU測量數據，并輸送給RTU交流電采樣檢測單元控制源，最后向誤差輸入單元輸出誤差數據。

誤差輸入單元主要的功能是接受來自RTU誤差測量單元的誤差數據。

這種RTU交流電采樣誤差測量系統結構比較簡單，操作容易，系統更加穩定，獲取的數據真實、有效，能反省出當前系統的誤差情況。需要注意的是，在RTU交流電誤差單元中，使用的是計算機設備，通過RS232通訊線或者網線來連接各個單元實現通訊功能的。利用計算機設備進行數據采集后的誤差分析與處理，簡化了傳統方式下系統的結構。

RTU交流電采樣誤差測量系統的工作流程如圖2所示，其工作流程分為三步，具體的工作過程如下。

2.2系統的工作流程

第一步：與各個單元建立連接并進行實時通訊。將系統中的RTU單元、RTU交流電采樣檢測單元以及RTU交流電誤差測量單元三者之間連接。其中，RTU誤差測量單元與另外兩個單元通過RS232通訊線或網線進行連接。與 RTU交流電采樣檢測單元的通訊采用CLT協議;與RTU單元的通訊采用 CDT協議。

第二步：獲取并向RTU誤差測量單元發送RTU交流電采樣數據。

第三步：RTU誤差測量單元對RTU 交流電測量數據與RTU單元上報的數據進行誤差處理，得出RTU交流電采樣誤差數據。

2.3系統的具體運行方式

RTU交流電采樣誤差測量系統在使用的過程中的具體運行方式如下所述。系統開始運行，RTU單元將采集到的交流電測量數據輸送給RTU交流電采樣檢測單元。隨后，RTU交流電采樣檢測單元向RTU誤差測量單元發送RTU交流電采樣數據，RTU誤差測量單元對RTU 交流電測量數據與RTU單元上報的數據進行誤差處理，得出RTU交流電采樣誤差數據，并反饋給誤差輸出單元。在運行過程中，RTU交流電采樣檢測單元使用的是交流電采樣器，RTU單元使用的是繼電保護裝置。

3結論

本文所構建的RTU交流電采樣誤差測量系統，是一種新型的交流電采樣誤差測量系統，它在傳統系統的基礎上進行了一定程度的完善，解決了目前電力系統結構復雜，數據不穩定的問題。這種系統具有結構簡單、操作容易，誤差數據精確的特點，系統更加穩定，獲取的數據真實、有效，能反省出當前系統的誤差情況。在RTU交流電誤差單元中，使用計算機設備，通過通訊線或者網線來連接各個單元，利用計算機設備進行數據采集后的誤差分析與處理，簡化了傳統方式下系統的結構。

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作者簡介：

丁有強（1981.9-），男，山東曹縣人，本科學歷，副教授，主要研究方向農業物聯網、農業信息化。