重采样移相技术在过程层ied中的应用

重采样移相技术在过程层ied中的应用

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时间:2018-07-23

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1、重采样移相技术在过程层IED中的应用闫志辉胡彦民周丽娟马朝阳(许继电气技术中心,河南许昌461000)摘要:数据采集是过程层IED的一个主要功能,采用多路开关的采样电路会引起采样值相位偏移。文章介绍了使用插值算法的重采样移相技术,在不改变硬件的基础上,实现了对过程层IED采样值的相位补偿,并分析了插值算法对高次谐波的影响。经实验验证,该算法可以达到相位的补偿效果,补偿后的相位和幅值都能够满足电子式互感器标准的精度要求。实验证明该算法具有一定的工程实用性。关键词:重采样过程层IED插值算法TheApplicationofResa

2、mplephaseshifter techniqueinprocesslayerIEDYanzhihuiHuyanminZhoulijuanMazhaoyang(XJElectricTechnologyCenter,Xuchang461000China)Abstract:DataacquisitionisaprincipalfunctionofprocesslayerIED,andthesamplecircuitwithmulti-wayswitchresultsinphaseexcursionofsamplevalue.Th

3、ispaperintroducestheresamplephaseshiftertechniquewithinterpolationalgorithmandanalysesthealgorithmontheimpactofhigh-orderharmonic.Interpolationalgorithmcancompensateabovephaseexcursionwithoutchangingthehardware.Byexperimenttest,theinterpolationalgorithmcanachievethe

4、effectofphasecompensation.Compensatedphaseandamplitudewillbeabletomeetthestandardofelectronictransformeraccuracy.Theexperimentshowsthatthealgorithmhascertainvalueinengineeringapplication.Keywords:resampletechnique;processlayerIED;interpolationalgorithm一、概述在数字化变电站中,数

5、据采集单元和保护测控单元分别属于不同的层次,数据采集在过程层中实现,然后通过过程层网络送至间隔层,保护及测控单元从过程层网络取得采样值完成保护功能。这样就要求过程层的数据采集装置具有较高的幅值和相位精度,以满足间隔层不同装置的需要。传统的采样电路采用如图1所示的结构,这种结构可以节省硬件开支,但会造成通道间采样时刻的差异,假定一个通道的采样时间为6μs左右,对于一个拥有11个通道的系统,那么最后一个通道与第一个通道之间的采样时刻差可达60μs左右,换算为相位偏差为1度左右,这样的偏差对于测量单元来说,是不能容忍的。为了消除这种

6、偏差,通常有两种做法,一种是在硬件回路中使用同步采样的方法,在同一时刻进行采保,这种做法会增加硬件成本,且在成型的硬件产品上无法实现。另一种做法就是用软件对采样值进行重采样,实现相位的修正,这种方法不会增加硬件成本,易于实现[1]。图1传统采样电路结构示意图Figure1Traditionalsamplingcircuitdiagram通常,重采样方法一般采用插值算法,插值算法的算法简单,能够在很短的时间内完成,适合采样间隔比较短的情况[2][3]。插值算法是函数逼近的一种最简单的方法,利用插值算法可以通过函数在有限点处的取值

7、状况估算出该函数在其它点处的值。一、插值算法设已知区间上的实值函数在n+1个相异点处的函数值,=0,1,,n,要求估算在中某点的值。插值法就是用一个便于计算的简单的函数去替代,使得[4]:=0,1,,n,并以作为的近似值。插值算法主要包括Lagrange插值,Newton插值等方法,这里使用的是Lagrange插值,其公式为:(2-1)其中:利用式2-1进行插值所引起的误差可用下式表示:(2-2)其中:在实际应用中,低次插值多项式是经常使用的。一次插值多项式即为线性插值多项式,二次插值多项式的图形为抛物线,所以二次插值也称为抛

8、物线插值法。对于重采样算法,通常取,采用二次插值法,从而可以得到抛物线插值法的计算公式。(2-3)误差计算公式为:(2-4)假设采样的信号是频率为50Hz的正弦波,即,采样频率为每周波80点,采样间隔为250微秒,对每一个采样点,取其前两个点参与重采样计算,如图2所示,为了方

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