電力采集系統故障時刻精度的提高方法

段雨虹

摘要：在電力系統中進行數據采集可以對電網的運行狀態進行動態監控，還能夠在此之上對采集數據進行分析，研究如何將采集數據與傳輸網絡進行同步，增強采集信息的可靠性和實時性。特別是電網發生故障時，故障時刻的精度直接關系到故障查找、故障分析以及故障排除等工作的開展，對在最短時間內讓電網恢復正常具有十分明顯的現實意義。

關鍵詞：電力采集;系統故障;精度提高

1短路對電力系統的危害

電力系統一旦發生短路，產生的危害是非常大的，這樣的狀況對電力系統的正常運行與電氣設備安全都會造成威脅。短路突然發生時，會使電源供電的阻抗減小，短路的暫態過程也會在這時出現，暫態過程中會使短路線路中的電流

值突然增大，并且數值是額定電流的很多倍。此時短路點距發電機電氣距離的遠近也會有不同的表現，距離越近短路電線中的電流越大。比如短路發生在發電機的某端，通過的定子回路的電流最大的瞬間值可能會達到發電機平時額定電流的10到15倍，而此時在大容留系統中通過的電流可達到幾萬甚至是十幾萬安培。短路點的電弧在此時很有很可能會將電氣設備給燒壞。其次，短路電流產生的熱能可能會將導體與絕緣體給燒壞。電力系統在發生故障時，其時刻的精度就會產生紊亂的現象，有些人就會利用的這點漏洞進行偷電的行為，偷電不僅會對國家的利益產生傷害，對于社會的公共秩序的維護也會產生不利的影響。所以在電力系統發生故障時，要及時發現問題并做出處理，爭取在第一時間將問題處理掉，避免因過長時間的停電給用電用戶的生活帶來影響。提高處理問題的效率也是為了防止一些不法分子故障過程中盜取電能，傷害人民與國家的利益。短路還會引起網絡中電壓降低，特別是靠近短路點處電壓下降很最多，結果可能使部分用戶的供電受到破壞。可能引起并列遠行的發電機失去同步系統中發生短路相當于改變了網絡的結構，必然引起系統中功率分布的變化，發電機輸出功率也相應地變化。

2數據采集的方法對比

實現電力系統自動化的一個重要的環節就是數據采集。但是想要準確并且快速的將系統中的各個模擬電量給采集到不是一件容易的事，這也是電力工作者實時關注的原因。采樣信號的不同將采樣方法分為兩大類，第一種是直流采樣，直流采樣是將電流信號或是交流電壓轉換為0到5伏的直流電壓，這樣的轉換方法的優勢在于算法異常簡單且濾波也很容易獲得，但是凡事都有兩面性，直流采樣的缺點是投資較大且設備維護上操作較為復雜，在信號采集的時效性上也差，因此在電力系統中的應用會受到一定程度上的限制。第二種是交流采樣的方法，這種方法的的工作原理是將直流量轉化為交流電壓，在進行數據采集。優勢是時效性好，相位失真小，并且相對于直流采樣所花費的錢數也少。在機器設備的維護的操作上也較為簡單方便。缺點是算法較為復雜，精度的控制上也不是很好。

3提高電力采集系統故障時刻精度的方法

3.1電氣傳輸特性的補償

3.1.1補償

使用電力收集系統對現實中的電網進行穩態數據的整理，等時間內取樣，每一個循環周期取樣200個點.共收集2000個周波數據。對采樣數據進行周期性2維改變，把改變后矩陣用灰度圖展現出來，像圖1那樣。圖中：T代表收集記錄的周波數（順序排列，共2000個）：N代表每個循環周期按順序取樣的點數（順序排列，共200個）。由此可以看出等時間取樣時，同步誤差造成了顯著的相位周期“滑步”現象，從而影響了故障時刻的精度。

電力采集系統中的各種線性和非線性誤差是電氣傳輸主要特點。多重網格信號變壓器通過二次端輸出之后經過濾被、取樣保持單元，然后用模擬開關轉換、模數改變、光耦合隔離岳進行后級處理單元。系統中通過應用現場門陣列（FPGA）一起調節多通道取樣維持電路的控制邏輯。在這個過程中還要解讀GPS秒脈沖信號當做同步收集數據的標準。部件的幅值誤差小于非線性導入相位誤差，收集系統電氣傳輸期間導入的相位誤差大多數在信號輸入變壓器上，通過濾波單元，到達輸出取樣維持電路的維持端這個固定的流程來導入的。收集系統中變壓器選擇0.1級標準部件，額定輸入時相角差小0.17°。應用帶跟隨器閉環取樣維持電路.依據改變取樣維持電容大小來減弱維持跳變。根據檢查不同頻移范圍內應存的補償平均值，使用分段頻移補償的辦法來補償相位誤差，在分析補償后維持在50±0范圍內.5Hz頻移之間的相位誤差不大于0.02°。這種辦法降低了補償相移算法的繁雜冗長性，在確證系統應用性的背景下，精度可以很高。

3.1.2故障時刻改進結果分析

采用以上的電氣傳輸特點彌補，簡述單相接地故障，總結前后的故障時刻。圖2所示，規定故障時刻在17.5ms，17.590ms確定為電氣傳輸影響的故障時刻，應用分頻移補償后的故障時刻在17.501ms，補償后的相移減小了98%左右，也就是說，相移由1.6°校正到0.02°

3.2小波變換法

小波變換在處理微弱突變信號方面具有非常明顯的性能優勢。當電力系統出現故障時，其某些參數的電氣傳輸特性會在短時間內發生劇烈變化。小波變化可以將變化劇烈的電磁信號參數或電力系統某個發生劇烈變化的部分進行特征提取和放大，進而可以更加方便明顯的實現對故障時刻、故障位置的定位，這就在一定程度上提升了縮短了故障的定位時間，提升了故障時刻的暫態數據的采集速度和準確性。具體實現中，根據實際應用情況，針對具有代表性的電磁信號參數建立可用于對故障進行分析和定位的距離函數，利用該函數監測電力采集系統運行狀態。一旦某一位置產生較大的特征值或發生突變，則可以利用距離函數對故障位置進行定位，這樣就提升了故障時刻的定位與時間精度。

4結語

電力企業作為社會經濟運行過程中重要組成部分，直接關系著整個國民經濟的穩定持續增長。為全面提高電力企業的綜合效益，應當以成本核算作為核心內容，積極采取有效措施對電力企業運行過程中生產經營費用進行科學化控制，在保證電力系統安全穩定運行的基礎上，全面提高企業自身經濟效益和社會效益，推進電力企業的發展進步，為整個社會提供更加優質的電力服務，進一步維護社會的穩定和諧發展。

參考文獻

[1]丁勇，趙新，馮永利.利用采集系統如何發現計量異常[J].新疆電力技術.2016（04）

[2]袁章根，朱曉琳.基于用電采集系統線損管理的研究[J].中國新通信.2017（14）