一种频率自适应的多个同源波形对齐方法技术

本发明专利技术公开了一种频率自适应的多个同源波形对齐方法，包括：采集由同一次系统扰动或者故障产生的继电保护装置以及故障录波器波形文件；各波形最小的采样频率设为基准频率，非基准频率的波形进行重采样；选择基准波形中在零时刻前后具有变化特征的模拟量通道；根据波形之间模拟量通道采样值差值的绝对值和最小为判据，获得待对齐波形与基准波形之间的采样点偏差以及所需移动的角度；待对齐波形中所有模拟量通道根据采样序号偏差进行波形截取以及移动角度进行波形移动，完成不同波形在同一时间坐标下的对齐。本发明专利技术增强了波形对齐方法对系统频率的自适应能力以及波形形态的适应性，提高了电网不同工况下波形对齐的精度，具有更好的工程化应用能力。具有更好的工程化应用能力。具有更好的工程化应用能力。

【技术实现步骤摘要】
一种频率自适应的多个同源波形对齐方法


[0001]本专利技术涉及一种频率自适应的多个同源波形对齐方法，属于继电保护


技术介绍

[0002]目前，随着电网规模的日益增大，在电网日常运行过程中继电保护设备以及故障录波装置产生大量的波形数据，对此类数据进行挖掘，可以提高电力系统运行维护水平。其中，对同一次系统扰动或者故障产生的不同波形中相同的模拟量通道进行对比，可以有效地发现二次设备模拟量采集中存在的隐患。由于电力系统运行中可能会产生一定的频率偏移，并非精确的50Hz，因此需考虑一种频率自适应的波形对齐方法，提高波形对齐精度。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种频率自适应的多个同源波形对齐方法，能够有效地适应不同频率条件下的多个同源波形对齐。
[0004]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0005]一种频率自适应的多个同源波形对齐方法，该方法包括如下步骤：
[0006]步骤1，采集由同一次系统扰动或者故障产生的继电保护装置以及故障录波器的录波波形Comtrade文件；
[0007]步骤2，获取各波形Comtrade文件对应的采样频率，将各波形中最小的采样频率设置为基准采样频率f
base
，将基准采样频率f
base
对应的波形设置为基准波形，将其他非基准采样频率的波形采用拉格朗日插值算法以f
base
重新采样后设置为待对齐波形；
[0008]步骤3，对于基准波形的所有模拟量通道，从中选择在波形零时刻前后具有变化特征的模拟量通道A；
[0009]步骤4，截取基准波形中步骤3所述模拟量通道A在波形零时刻前1个周波和后6个周波，得到采样点数组[x
base
‑1～x
base
‑
N
]，N为采样点数；
[0010]步骤5，截取待对齐波形中步骤3所述模拟量通道A在波形零时刻前3个周波和后8个周波，得到采样点数组[y1～y
M
]，M为采样点数，M＞N；
[0011]步骤6，从采样点数组[y1～y
M
]中提取连续的N个采样点，构成[y1～y
N
]、[y2～y
N+1
]、...、[y
M
‑
N
～y
M
]，共计M
‑
N个数组；M
‑
N个数组中每个数组的采样点分别与[x
base
‑1～x
base
‑
N
]进行逐点相减，并将N个采样点差值进行绝对值求和；
[0012]步骤7，对于步骤6得到的M
‑
N个绝对值和，取其中的最小值，将绝对值和最小值对应的采样点数组[y
m
～y
m+N
]与[x
base
‑1～x
base
‑
N
]之间的采样序号偏差作为基准波形与待对齐波形采样值差异最小时的采样序号偏差；
[0013]步骤8，在[
‑
α
°
～α
°
]范围内，将步骤7得到的采样点数组[y
m
～y
m+N
]中的每个采样点通过拉格朗日插值算法移动φ
°
的步长，得到2α/φ个新的数组；
[0014]步骤9，按照步骤6和步骤7的波形对齐判断方法，将步骤8得到的2α/φ个新的数组与[x
base
‑1～x
base
‑
N
]进行对比，求得绝对值和最小对应的角度即为待对齐波形应移动的角
度；
[0015]步骤10，将待对齐波形中所有模拟量通道均根据步骤7中得到的采样序号偏差进行波形截取以及步骤9中得到的移动角度进行波形移动，即可完成不同波形在同一时间坐标下的对齐。
[0016]作为本专利技术的一种优选方案，步骤2所述拉格朗日插值算法的计算公式为：
[0017][0018]其中，(x0,f(x0))、(x1,f(x1))、(x2,f(x2))为待对齐波形中三个连续采样点，x0、x1、x2为三个连续采样点对应的时间，f(x0)、f(x1)、f(x2)为三个连续采样点对应的采样值，f(x)为x时刻通过拉格朗日插值算法计算所得的采样值。
[0019]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤3的具体过程如下：
[0020]步骤3.1，对于基准波形的其中一个模拟量通道，计算该模拟量通道波形零时刻前一个周波采样有效值的平均值A
before
以及后一个周波采样有效值的平均值A
after
；
[0021]步骤3.2，判断步骤3.1中的平均值A
before
或者A
after
是否大于预设幅值门槛，若A
before
或者A
after
大于预设幅值门槛，则将大于预设幅值门槛的平均值设置为基准值A
base
并进行步骤3.3，否则选择下一个模拟量通道并进行步骤3.1；
[0022]步骤3.3，若或者大于预设变化门槛时，则选择该模拟量通道为具有变化特征的模拟量通道A，否则选择下一个模拟量通道并进行步骤3.1。
[0023]作为本专利技术的一种优选方案，步骤6所述绝对值求和的计算公式为：
[0024]X
abs
(n)＝|x
base
‑1‑
y
n
|+|x
base
‑2‑
y
n+1
|+...+|x
base
‑
N
‑
y
n+N
|
[0025]其中，n＝1,...,M
‑
N，x
base
‑1～x
base
‑
N
分别为基准波形中截取的1～N个采样点，y
n
～y
n+N
分别为待对齐波形中截取的n～n+N个采样点，X
abs
(n)为第n个数组采样点差值的绝对值和。
[0026]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤8中，将移动角度φ
°
转换成时间Δt，转换公式为：其中，φ的单位为度，Δt的单位为秒；再根据拉格朗日插值算法计算采样点数组[y
m
～y
m+N
]中的每个采样点移动φ
°
后的采样值。
[0027]作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤9的具体过程如下：
[0028]对于步骤8得到的2α/φ个新的数组，每个新的数组包括N个采样点，将每个新的数组的采样点分别与[x
base
‑1～x
base
‑
N...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频率自适应的多个同源波形对齐方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，采集由同一次系统扰动或者故障产生的继电保护装置以及故障录波器的录波波形Comtrade文件；步骤2，获取各波形Comtrade文件对应的采样频率，将各波形中最小的采样频率设置为基准采样频率f
base
，将基准采样频率f
base
对应的波形设置为基准波形，将其他非基准采样频率的波形采用拉格朗日插值算法以f
base
重新采样后设置为待对齐波形；步骤3，对于基准波形的所有模拟量通道，从中选择在波形零时刻前后具有变化特征的模拟量通道A；步骤4，截取基准波形中步骤3所述模拟量通道A在波形零时刻前1个周波和后6个周波，得到采样点数组[x
base
‑1～x
base
‑
N
]，N为采样点数；步骤5，截取待对齐波形中步骤3所述模拟量通道A在波形零时刻前3个周波和后8个周波，得到采样点数组[y1～y
M
]，M为采样点数，M＞N；步骤6，从采样点数组[y1～y
M
]中提取连续的N个采样点，构成[y1～y
N
]、[y2～y
N+1
]、...、[y
M
‑
N
～y
M
]，共计M
‑
N个数组；M
‑
N个数组中每个数组的采样点分别与[x
base
‑1～x
base
‑
N
]进行逐点相减，并将N个采样点差值进行绝对值求和；步骤7，对于步骤6得到的M
‑
N个绝对值和，取其中的最小值，将绝对值和最小值对应的采样点数组[y
m
～y
m+N
]与[x
base
‑1～x
base
‑
N
]之间的采样序号偏差作为基准波形与待对齐波形采样值差异最小时的采样序号偏差；步骤8，在[
‑
α
°
～α
°
]范围内，将步骤7得到的采样点数组[y
m
～y
m+N
]中的每个采样点通过拉格朗日插值算法移动φ
°
的步长，得到2α/φ个新的数组；步骤9，按照步骤6和步骤7的波形对齐判断方法，将步骤8得到的2α/φ个新的数组与[x
base
‑1～x
base
‑
N
]进行对比，求得绝对值和最小对应的角度即为待对齐波形应移动的角度；步骤10，将待对齐波形中所有模拟量通道均根据步骤7中得到的采样序号偏差进行波形截取以及步骤9中得到的移动角度进行波形移动，即可完成不同波形在同一时间坐标下的对齐。2.根据权利要求1所述频率自适应的多个同源波形对齐方法，其特征在于，步骤2所述拉格朗日插值算法的计算公式为：其中，(...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚啸，吕航，熊蕙，郑超，谈浩，王玉龙，顾乔根，丁杰，代家强，
申请(专利权)人：南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：