[发明专利]用于分析电力系统的波形信号的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于分析电力系统的波形信号的方法和装置。

背景技术

近年来，基于微处理器的设备和数字信号处理技术的发展与增加强调电力系统可靠性和在线监测的重要性相结合已经造成记录和存储数字波形以及其它数据的各种类型的智能电子设备(IED)激增。记录的数据主要用于保护和控制应用，但是在很少常规利用的原始测量中却嵌入有充足信息。

例如由IED在故障或者事件之前、期间和之后捕获的电流波形包含用于监测、标识、故障定位和分类目的的独特信息。从这些测量中提取的信息可以提供对故障类型和程度的宝贵了解，这有助于更好地规划和预备维护工作组在现场的补救行动。这在传统上由受过训练的个人针对有限情况来进行。使用这一信息的净效果部分地包括操作和维护成本的直接和间接减少。

多数电力公用设施记录操作和非操作的现场数据，但是人工数据分析的缺乏人力资源这一不可回避的性质以及不可避免的不一致性有碍于向操作和维护工作组递送有意义的信息。因而，常常放弃并且从未利用这些有用测量中的大部分，主要是非操作测量。

在现有技术中已经提出对数字波形信号的一些自动化分析，从而具体应对在前台处理中涉及到的困难任务，即波形分段和将分段分类成预定类别。

在现有技术中的许多分段方法基于卡尔曼滤波器。运用滤波器对波形进行建模，并且将残差用于分段。与其它基于模型的方式相同，滤波器的响应受模型的准确性、它的参数和设置所影响。模型的检测能力也取决于变化的量值、谐波内容和在设计的滤波器中未建模的其它频率分量。虽然在一些基于模型的应用中，已经使用滤波方式，但是它对于在线和IED应用而言具有一些弊端。卡尔曼滤波器在计算成本上高昂，并且受它代表的模型的准确性所限制。另外，微调滤波器参数不方便，并且在许多实际情况下需要难以发现的在先信息。

出于建模和分析目的，也提出基于小波的多分辨率信号分解方法。在不同分辨率水平获得的信息和测量值用来分析信号分段。主要设计用于监测功率质量问题的基于小波的方式，部分上由于大量计算和存储要求而并不适合于嵌入式应用。

因此，将希望提供一种用于分析电力系统中的波形信号的解决方案，其无需建模，并且可以在IED中实施和在计算机化应用中在线或者离线地执行。这一解决方案由本发明的方法和装置提供。

发明内容

根据本发明，提供一种用于分析电力系统的波形信号的方法，该方法包括：

a)数字化从所述电力系统获得的波形信号；

b)对数字化的波形信号进行滤波；

c)标识所述滤波的波形信号上的一个或者多个分段；以及

d)基于各所述一个或者多个标识的分段的信息内容，将各所述一个或者多个标识的分段分类为对应于在电力系统中出现的正常或者异常状况。

根据本发明，也提供一种适合于连接到三相电力线的智能电子设备，所述智能电子设备包括计算机设备，该计算机设备中具有配置成进行以下操作的代码：

a)数字化从所述电力系统获得的波形信号；

b)对数字化的波形信号进行滤波；

c)标识所述滤波的波形信号上的一个或者多个分段；以及

d)基于各所述一个或者多个标识的分段的信息内容，将各所述一个或者多个标识的分段分类为对应于在电力系统中出现的正常或者异常状况。

本发明也提供一种用于分析电力系统的波形信号的计算机可读介质，所述计算机可读介质具有存储于其上的计算机可读指令，用于由微处理器执行以进行包括以下步骤的方法：

a)数字化从所述电力系统获得的波形信号；

b)对数字化的波形信号进行滤波；

c)标识所述滤波的波形信号上的一个或者多个分段；以及

d)基于各所述一个或者多个标识的分段的信息内容，将各所述一个或者多个标识的分段分类为对应于在电力系统中出现的正常或者异常状况。

附图说明

参照下文描述、所附权利要求书和以下附图，将更好地理解本发明的特征、方面和优点，在附图中：

图1是图示了根据本发明的用于分析电力系统的波形信号的方法的流程图；

图2示出了从电力系统采集的输入信号及其在16个样本的半周期窗口内计算的对应均方根(RMS)信号的示例绘图；

图3示出了在图2的RMS信号上标识的检测索引的示例绘图；

图4是示出了根据本发明的方法和装置的在图3中标识并且被分组到具有有关边界的两个群集中的检测索引的示例绘图；

图5是根据本发明的方法和装置的图2的输入信号以及为了微调而选择信号索引的示例绘图；