RTU交流電采樣誤差測量系統(tǒng)及方法

丁有強 王均超 李慧芹 李志

摘 要：隨著電力系統(tǒng)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(tǒng)存在結構復雜、誤差測量不穩(wěn)定的問題。為了更好地促進電力系統(tǒng)的發(fā)展，本文研究出了一種新的RTU交流電采樣誤差測量系統(tǒng)，呈現(xiàn)出系統(tǒng)結構簡單、誤差數(shù)據(jù)精確的特點，解決了目前電力系統(tǒng)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(fā)展，電力系統(tǒng)的結構越來越復雜。信息化的引入，使得電力系統(tǒng)朝著自動化的方向發(fā)展，具有實時監(jiān)測、自動調(diào)控的優(yōu)勢。為了保障電力系統(tǒng)的正常運行，需要保證數(shù)據(jù)采集的準確性和有效性。目前，采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)更穩(wěn)定、可靠。因此電力系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集，目前電力系統(tǒng)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(tǒng)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(shù)據(jù)更穩(wěn)定、可靠。由于應用場合的不同，交流采樣具有多種算法。根據(jù)交流采樣算法所運用的不同函數(shù)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(tǒng)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(nèi)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(tǒng)時，要依據(jù)應用場合的不同，分析各種算法的優(yōu)缺點，選擇最佳的算法。

1.2交流電采樣誤差估計

電力系統(tǒng)進行采樣測量。首先進行離散采樣后，根據(jù)所應用的場合選擇最佳的算法，通過函數(shù)積分，計算輸出電壓、電流、功率等實時的參數(shù)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(chǎn)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(shù)進行約分，產(chǎn)生約束誤差。最后在參數(shù)測量的過程中，還會產(chǎn)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(tǒng)，要考慮到誤差估計，從而提高數(shù)據(jù)的真實性與準確性。

2 RTU交流電采樣誤差測量系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)的組成及功能

設計的RTU交流電采樣誤差測量系統(tǒng)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(fā)送RTU交流電采樣數(shù)據(jù)，獲取RTU上報數(shù)據(jù)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(fā)送工頻交流電量的數(shù)據(jù)，接受來自RTU單元的RTU交流電采樣數(shù)據(jù)，同時獲取來自RTU交流電誤差測量單元的控制源并發(fā)送獲取對RTU的測量數(shù)據(jù)。

RTU誤差測量單元的主要功能是獲取來自RTU單元的上報數(shù)據(jù)和來自RTU交流電采樣檢測單元的RTU測量數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)。

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(shù)據(jù)。

這種RTU交流電采樣誤差測量系統(tǒng)結構比較簡單，操作容易，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，獲取的數(shù)據(jù)真實、有效，能反省出當前系統(tǒng)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(wǎng)線來連接各個單元實現(xiàn)通訊功能的。利用計算機設備進行數(shù)據(jù)采集后的誤差分析與處理，簡化了傳統(tǒng)方式下系統(tǒng)的結構。

RTU交流電采樣誤差測量系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(wǎng)線進行連接。與 RTU交流電采樣檢測單元的通訊采用CLT協(xié)議;與RTU單元的通訊采用 CDT協(xié)議。

第二步：獲取并向RTU誤差測量單元發(fā)送RTU交流電采樣數(shù)據(jù)。

第三步：RTU誤差測量單元對RTU 交流電測量數(shù)據(jù)與RTU單元上報的數(shù)據(jù)進行誤差處理，得出RTU交流電采樣誤差數(shù)據(jù)。

2.3系統(tǒng)的具體運行方式

RTU交流電采樣誤差測量系統(tǒng)在使用的過程中的具體運行方式如下所述。系統(tǒng)開始運行，RTU單元將采集到的交流電測量數(shù)據(jù)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(fā)送RTU交流電采樣數(shù)據(jù)，RTU誤差測量單元對RTU 交流電測量數(shù)據(jù)與RTU單元上報的數(shù)據(jù)進行誤差處理，得出RTU交流電采樣誤差數(shù)據(jù)，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(tǒng)，是一種新型的交流電采樣誤差測量系統(tǒng)，它在傳統(tǒng)系統(tǒng)的基礎上進行了一定程度的完善，解決了目前電力系統(tǒng)結構復雜，數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的問題。這種系統(tǒng)具有結構簡單、操作容易，誤差數(shù)據(jù)精確的特點，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，獲取的數(shù)據(jù)真實、有效，能反省出當前系統(tǒng)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(wǎng)線來連接各個單元，利用計算機設備進行數(shù)據(jù)采集后的誤差分析與處理，簡化了傳統(tǒng)方式下系統(tǒng)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(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、農(nóng)業(yè)信息化。