一种高压开关柜电压自适应采样方法与流程

1.本发明涉及一种电压电流采集领域，尤其涉及一种高压开关柜电压自适应采样方法。


背景技术：

2.针对电力系统、工矿企业、公共设施、智能大厦等的电力监控而设计的开关柜，一般用在0.4kv电压的进线侧，具体可以跟低压节电柜或进线柜配合使用，可测量三相电网中常用的电量参数，如三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电网频率及四象限电能计量，可以监测一路，也可以同时监测多路。现有技术中通过仪表显示各项数据，表计直接安装在配电柜的仪表门上，电流取样信号直接来自安装在主回路的电流互感器二次侧，电压取样信号直接来自主回路。
3.但是通常电流、电压采样频率固定，采集频率过低，容易错过重要的特征数值；采集频率高，会出现大量的重复无用的数值，造成资源的浪费。
4.例如，一种在中国专利文献上公开的“开关柜故障电流采集装置”，其公告号cn102288854a，包括：故障电流采集及调理电路；常态稳态电流采集及调理电路；与所述故障电流采集及调理电路相连的高速采样电路；与所述常态稳态电流采集及调理电路相连的故障电流阀值动态设定及故障电流采集启动判断模块；连接在所述常态稳态电流采集及调理电路与所述故障电流阀值动态设定及故障电流采集启动判断模块之间的单片机；以及连接在所述高速采样电路与所述单片机之间、并连接所述单片机的总线及其控制模块。该方案采集频率固定，采集频率过低，容易错过重要的特征数值；采集频率高，会出现大量的重复无用的数值，造成资源的浪费。


技术实现要素：

5.本发明主要解决现有技术电流电压采集频率固定，容易造成资源浪费或错过重要特征的问题；提供一种高压开关柜电压自适应采样方法。
6.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种高压开关柜电压自适应采样方法，包括以下步骤：s1：根据高压开关柜的海拔位置以及采集得到的温度数据计算额定耐压值；s2：根据设定的最大采样频率f
max
和最小采样频率f
min
确定采样频率等级；s3：根据当前采集到的电压，拟合为电压曲线，匹配历史数据库中的电压变化曲线，预测下一时间段的电压值，计算对应的电压采样频率。
7.本方案根据实际高压开关柜的海拔位置和环境温度，针对性的改变采样频率，具有多样性和针对性。通过历史数据预测下一阶段的电压值，从而计算对应的电压采样频率，既能保证采集到多有的特征值，又能够保证避免资源的浪费。
8.作为优选，所述的额定耐压值计算方式为：v
′r＝vr·kt
·
ka其中，v
′r为实际的额定耐压值；vr为高压开关柜的标准耐受电压值；k
t
为温度校正因数；ka为海拔校正因数。
9.根据高压开关柜的海拔位置以及采集得到的温度数据计算额定耐压值，使得计算结果更加贴近高压开关柜的使用场景，具有针对性。
10.作为优选，所述的温度系数的计算方式为：k
t
＝1 0.0033(t-40)其中，t为环境空气温度；海拔系数的计算方式为：其中，h为高压开关柜安装地点的海拔高度。
11.对用于海拔高于1000m，但不超过4000m处的设备的外绝缘及干式变压器的绝缘，海拔每升高100m，绝缘强度约降低1％，在海拔不高于1000m的地点试验时，其试验电压按标准规定的额定耐受电压乘以海拔校正因数ka作为优选，将最大采样频率f
max
和最小采样频率f
min
之间均匀地分为x个采样频率等级，各采样频率等级对应的采样频率为：其中，fi为第i个采样频率等级对应的采样频率。
12.将采样频率分为若干个不同的等级，根据预测的电压值进行对应，既能保证采集到多有的特征值，又能够保证避免资源的浪费。
13.作为优选，所述的步骤s3包括以下步骤：s301：以一天为单位，将一天均匀划分为若干个时间段；s302：以初始频率或上一时间段的电压采集频率采集高压开关柜的电压数据，拟合为电压曲线；s303：根据拟合曲线，遍历历史数据库中历年同日前后一个月范围内的电压变化曲线，寻找在相同时间段最接近的电压变化曲线；s304：若存在最接近的电压变化曲线，则根据该电压变化曲线预测下一时间段的电压值；若不存在最接近的电压变化曲线，则采用上一年度同日的电压变化曲线作为最接近的电压变化曲线，根据该电压变化曲线预测下一时间段的电压波形；s305：根据预测的下一时间段的电压波形计算对应的电压采样频率。
14.根据历史数据库确定最接近的曲线，以此来预测下一时间段的电压变化情况，从而计算电压采样频率。选取的历史时间限定，使得数据更加接近当天的情况，预测更加准确，同时也减少了选取的时间，提高了选取的效率。
15.作为优选，电压采样频率计算过程为：根据额定耐压值与采样频率等级确定比较阈值δv；
其中，v
′r为实际的额定耐压值；x为采样频率等级；将下一时间段的电压波形分解为若干个波动阶段；以电压波形上斜率为0的点以及该时间段两边端点作为边界点，相邻边界点之间为一个波动阶段；取一个波动阶段中电压的中值vm，判断该波动阶段的所有电压值是否均处于范围内；若是，则该波动阶段的电压采样频率为f
min
；否则，进行该波动阶段的采样频率计算；波动阶段的采样频率计算过程为：根据波动阶段的电压最大值与电压最小是确定该波动阶段的采样频率等级；其中，i为第i个采样频率等级；v
nmax
为第n个波动阶段的电压最大值；v
nmin
为第n个波动阶段的电压最小值；为向上取整运算；f
np
＝fi其中，f
np
为第n个波动阶段的采样频率；fi为第i个采样频率等级对应的采样频率；确定该时间段的电压采样频率：fk＝max{f
1p
，f
2p
，...，f
np
}其中，fk为第k个时间段的电压采样频率。
16.根据不同的波动阶段的采样频率确定该时间段的电压采样频率。
17.作为优选，判断相邻的边界点之间的电压差值，是否大于分解阈值；若是，则保留；否则，取消在后的边界点。避免电压小波动数据的干扰。
18.作为优选，判断同一时间段内各波动阶段对应的采样频率等级差；若同一时间段内各波动阶段对应的采样频率等级最大值与最下值的差大于等于3，则以各波动阶段的对应采样频率f
np
作为最终的采样频率进行自适应调整；若同一时间段内各波动阶段对应的采样频率等级最大值与最下值的差小于3，则以计算出来的该电压采样频率fk为最终的采样频率进行自适应调整。避免同一时间段各波动阶段所需的采样频率差距多大，计算出来的电压采样频率不能完全适用于所有阶段。
19.本发明的有益效果是：1.通过历史数据预测下一阶段的电压值，从而计算对应的电压采样频率，既能保证采集到多有的特征值，又能够保证避免资源的浪费。
20.2.根据实际高压开关柜的海拔位置和环境温度，针对性的改变采样频率，具有多样性和针对性。
21.3.根据历史数据库确定最接近的曲线，以此来预测下一时间段的电压变化情况，从而计算电压采样频率。对选取的历史时间限定，使得数据更加接近当天的情况，预测更加准确，同时也减少了选取的时间，提高了选取的效率。
附图说明
22.图1是本发明的高压开关柜电压自适应采样方法流程图。
具体实施方式
23.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
24.实施例：本实施例的一种高压开关柜电压自适应采样方法，如图1所示，包括以下步骤：s1：根据高压开关柜的海拔位置以及采集得到的温度数据计算额定耐压值。
25.额定耐压值计算方式为：v
′r＝vr·kt
·
ka其中，v
′r为实际的额定耐压值；vr为高压开关柜的标准耐受电压值；k
t
为温度校正因数；ka为海拔校正因数。
26.温度系数的计算方式为：k
t
＝1 0.0033(t-40)其中，t为环境空气温度；海拔系数的计算方式为：其中，h为高压开关柜安装地点的海拔高度。
27.s2：根据设定的最大采样频率f
max
和最小采样频率f
min
确定采样频率等级。
28.将最大采样频率f
max
和最小采样频率f
min
之间均匀地分为x个采样频率等级，各采样频率等级对应的采样频率为：其中，fi为第i个采样频率等级对应的采样频率。在本实施例中x为5。
29.s3：根据当前采集到的电压，拟合为电压曲线，匹配历史数据库中的电压变化曲线，预测下一时间段的电压值，计算对应的电压采样频率。
30.s301：以一天为单位，将一天均匀划分为若干个时间段。
31.s302：以初始频率或上一时间段的电压采集频率采集高压开关柜的电压数据，拟合为电压曲线。
32.s303：根据拟合曲线，遍历历史数据库中历年同日前后一个月范围内的电压变化曲线，寻找在相同时间段最接近的电压变化曲线。
33.s304：若存在最接近的电压变化曲线，则根据该电压变化曲线预测下一时间段的
电压值；若不存在最接近的电压变化曲线，则采用上一年度同日的电压变化曲线作为最接近的电压变化曲线，根据该电压变化曲线预测下一时间段的电压波形。
34.s305：根据预测的下一时间段的电压波形计算对应的电压采样频率。
35.电压采样频率计算过程为：根据额定耐压值与采样频率等级确定比较阈值δv；其中，v
′r为实际的额定耐压值；x为采样频率等级。
36.将下一时间段的电压波形分解为若干个波动阶段；以电压波形上斜率为0的点以及该时间段两边端点作为边界点，相邻边界点之间为一个波动阶段。
37.判断相邻的边界点之间的电压差值，是否大于分解阈值；若是，则保留；否则，取消在后的边界点。
38.取一个波动阶段中电压的中值vm，判断该波动阶段的所有电压值是否均处于范围内；若是，则该波动阶段的电压采样频率为f
min
；否则，进行该波动阶段的采样频率计算。
39.波动阶段的采样频率计算过程为：根据波动阶段的电压最大值与电压最小是确定该波动阶段的采样频率等级；其中，i为第i个采样频率等级；v
nmax
为第n个波动阶段的电压最大值；v
nmin
为第n个波动阶段的电压最小值；为向上取整运算。
40.f
np
＝fi其中，f
np
为第n个波动阶段的采样频率；fi为第i个采样频率等级对应的采样频率。
41.确定该时间段的电压采样频率：fk＝max{f
1p
，f
2p
，...，f
np
}其中，fk为第k个时间段的电压采样频率。
42.判断同一时间段内各波动阶段对应的采样频率等级差。
43.若同一时间段内各波动阶段对应的采样频率等级最大值与最下值的差大于等于3，则以各波动阶段的对应采样频率f
np
作为最终的采样频率进行自适应调整；若同一时间段内各波动阶段对应的采样频率等级最大值与最下值的差小于3，则以计算出来的该电压采样频率fk为最终的采样频率进行自适应调整。
44.本方案通过历史数据预测下一阶段的电压值，从而计算对应的电压采样频率，既
能保证采集到多有的特征值，又能够保证避免资源的浪费。
45.应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。