數(shù)字保護繼電器的制造方法
【專利摘要】本公開涉及一種即使在多個電干擾與電量檢測信號混合期間也能正確地實現(xiàn)錯誤樣本排除處理的用于繼電器的主動錯誤樣本排除設備或錯誤樣本排除方法，并且根據(jù)本公開的數(shù)字保護繼電器可以包括:轉換器，其對模擬信號采樣并將采樣的信號轉換為數(shù)字信號；以及處理器，其基于數(shù)字信號搜索電變化量從增加變化為減少或從減少變化為增加的拐點，并將拐點之前和之后的電變化量與預設的電量進行比較。
【專利說明】
數(shù)字保護繼電器
技術領域
[0001]本公開涉及一種數(shù)字保護繼電器，更具體地說，涉及一種能夠根據(jù)諸如干擾或諧波的噪聲的影響而防止誤操作的數(shù)字保護繼電器。
【背景技術】
[0002]—種數(shù)字保護繼電器，作為測量和繼電設備，其用于當如過電流、短路故障、接地故障等的各種電力故障發(fā)生在電力線路上時輸出切斷電路的控制信號給斷路器而切斷電路，從而保護電網(wǎng)免于各種電力故障破壞，數(shù)字保護繼電器是一種利用微處理器并能夠實現(xiàn)已經(jīng)無法在相關技術中的感應式或靜電式繼電器中實現(xiàn)的高性能保護算法的設備。另夕卜，數(shù)字保護繼電器具有各種附加功能，如自診斷功能、故障記錄功能等等，從而有利于故障分析并提供了高的可靠性。
[0003]對于根據(jù)相關技術的這種數(shù)字保護繼電器的電路結構的示例，本公開的
【申請人】所公開的以下專利公開內容將在下面進行說明，以供參考。
[0004](專利文獻1)KR10_0146088B1
[0005]為了根據(jù)例如干擾或諧波的噪聲的影響以及根據(jù)專利文獻I中的電路結構來防止誤操作，錯誤的樣本排除算法可以被安裝在數(shù)字式保護繼電器的微處理器的程序存儲單元(程序存儲存儲器)中作為消除噪聲并在電力線路中僅提取目標測量信號的程序。

【發(fā)明內容】

[0006]本公開的一個目的是提供能夠分別區(qū)分和處理電干擾和與電量檢測信號混合的諧波的數(shù)字保護繼電器。
[0007]本公開的另一個目的是提供能夠分別區(qū)分和處理電干擾和與電量檢測信號混合的諧波的數(shù)字保護繼電器的噪聲消除方法。
[0008]前述內容，本公開的目的可通過提供根據(jù)本公開的數(shù)字保護繼電器來實現(xiàn)，數(shù)字保護繼電器包括:轉換器，其對模擬信號進行采樣并將采樣的模擬信號轉換為數(shù)字信號;和
[0009]處理器，其基于數(shù)字信號搜索電變化量從增加變化為減少或從減少變化為增加的拐點，并將拐點之前和之后的電變化量與預設的電量進行比較。
[0010]本公開的另一個目的可以通過提供用于根據(jù)本公開的數(shù)字繼電器的噪聲消除方法來實現(xiàn)，該方法包括:
[0011]采樣和模數(shù)轉換步驟，其允許模數(shù)轉換器對電量檢測信號的模擬信號進行采樣并將采樣的模擬信號轉換為數(shù)字信號；
[0012]拐點搜索步驟，其通過處理器基于數(shù)字信號搜索電變化量從增加變化為減少或從減少變化為增加的拐點；
[0013]變化量比較步驟，其通過處理器將拐點之前和之后的電變化量與預定的正常參考電變化量進行比較；以及
[0014]電干擾消除步驟，在變化量比較步驟期間拐點之前和之后的電變化量不小于預定的正常參考電變化量的情況下，通過處理器將數(shù)字信號判定為電干擾并將拐點處的電量數(shù)據(jù)替換為預定周期之前的電量數(shù)據(jù)。
[0015]根據(jù)本公開的一個優(yōu)選方案，處理器被配置為對預定時間段內的數(shù)字信號執(zhí)行離散時間傅里葉變換，將變換值增加并且在其后收斂的值與預定的正常收斂值進行比較，當不斷收斂的變換值和預定的正常收斂值之間的差值超過預定的差值時將數(shù)字信號判定為諧波，以及當不斷收斂的變換值和預定的正常收斂值之間的差值大于或等于參考電變化量時將數(shù)字信號判定為電干擾。
[0016]根據(jù)本公開的另一個優(yōu)選方案，處理器被配置為當數(shù)字信號被判定為諧波時，對數(shù)字信號執(zhí)行均方根處理。
[0017]根據(jù)本公開的又一優(yōu)選方案，處理器被配置為當數(shù)字信號被判定為電干擾時，將拐點處的電量數(shù)據(jù)替換為預定周期之前的電量數(shù)據(jù)。
[0018]根據(jù)本公開的又一優(yōu)選方案，用于根據(jù)本公開的數(shù)字繼電器的噪聲消除方法，還包括對預定時間段內的數(shù)字信號執(zhí)行離散時間傅里葉變換并且通過處理器將變換值增加并且在其后收斂的值與預定的正常收斂值進行比較的離散時間傅立葉變換收斂值比較步驟；以及
[0019]諧波判定和處理步驟，當在離散時間傅立葉變換收斂值比較步驟期間收斂值與正常收斂值之間的差值超過預定的差值時，判定諧波與電量檢測信號混合以對數(shù)字信號執(zhí)行均方根處理判定。
【附圖說明】
[0020]提供了對本發(fā)明的進一步理解并且并入和組成本說明的附圖，示出了本發(fā)明的實施例并與說明書一起解釋本發(fā)明的原理。
[0021]在附圖中:
[0022]圖1是示出了根據(jù)本公開的優(yōu)選實施例的數(shù)字繼電器的結構的框圖；
[0023]圖2是示出了根據(jù)本公開的優(yōu)選實施例的數(shù)字繼電器的操作流程的流程圖；
[0024]圖3是示出了根據(jù)本公開的優(yōu)選實施例的數(shù)字繼電器中消除諧波噪聲或操作流程的方法的流程圖；
[0025]圖4是示出了根據(jù)本公開的優(yōu)選實施例的數(shù)字繼電器中電量檢測信號的正常波形的波形圖；以及
[0026]圖5是示出了根據(jù)本公開的優(yōu)選實施例的數(shù)字繼電器中的DFT處理之后的電量檢測信號的波形的波形圖，其中正常波形和混合諧波的波形在一起示出。
【具體實施方式】
[0027]參照附圖并通過本公開的優(yōu)選實施例的以下說明將會更清楚地理解本發(fā)明的目的，以及實現(xiàn)上述目的的配置和工作效果。
[0028]首先，根據(jù)本公開的優(yōu)選實施例的數(shù)字繼電器的結構將參考圖1進行說明。
[0029]參考圖1，根據(jù)本公開的優(yōu)選實施例的數(shù)字繼電器包括模數(shù)轉換器(以下簡稱為ADC)22a、22b 和處理器 23。
[0030]ADC 22a、ADC 22b包括圖1的第一ADC(ADC 0)22a和第二ADC(ADC l)22b。
[0031]ADC 22a、22b中的每一個都是能夠對電量檢測信號的模擬信號進行采樣并轉換為數(shù)字信號并且提供該數(shù)字信號的電路單元。根據(jù)一個實施例，第一ADC(ADC 0)22a可以是能夠對要監(jiān)視的對象(作為要監(jiān)視的對象的電力電路)的各相的電流檢測信號進行采樣并轉換為數(shù)字信號并且提供該數(shù)字信號的電路單元，并且第二ADC(ADC l)22b可以是能夠對要監(jiān)視的對象的各相的電壓檢測信號進行采樣并轉換為數(shù)字信號和提供該數(shù)字信號的電路單元。
[0032]處理器23可以被配置有微處理器，并且其是這樣的計算與處理單元:被配置為基于數(shù)字信號搜索電變化量從增加變化為減少或從減少變化為增加的拐點，并且當拐點之前和之后的電變化量不小于預定的正常參考電變化量時判定數(shù)字信號為電干擾以將拐點處的電量數(shù)據(jù)替換為預定周期之前(例如，一個周期之前)的正常的電量數(shù)據(jù)。換句話說，處理器23可以包括具有搜索拐點的算法、判定電干擾的算法和將其替換為正常的電量數(shù)據(jù)的算法的存儲存儲器以及從相關存儲器讀取處理算法來對數(shù)字信號執(zhí)行處理的中央處理單元。
[0033]處理器23被配置為對預定時間段內的數(shù)字信號執(zhí)行離散時間傅里葉變換(以下簡稱為“DFT”)，將變換值增加并在其后收斂的值與預定的正常收斂值進行比較(參照圖5)，當收斂值與預定的正常收斂值之間的差值超過預定的差值時，判定其為諧波，即當數(shù)字信號被判定為諧波時，判定電量檢測信號混合了諧波，并且對數(shù)字信號執(zhí)行均方根(通常被稱為“RMS” )處理。換句話說，處理器23可以包括具有DFT和比較收斂值的算法、判定諧波混合的算法、均方根處理的算法的程序存儲存儲器以及用于讀取相關存儲器來對數(shù)字信號進行處理的中央處理單元。
[0034]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的包括控制器20的數(shù)字繼電器。圖1的附圖標記100表示包括控制器20的數(shù)字繼電器。
[0035]在圖1中，附圖標記IPhsA代表4極(4相)交流電路的A相(即，R極)電流檢測信號，附圖標記IPhsB代表4極(4-相)交流電路的B相(即，S極)電流檢測信號，附圖標記IPhsC代表4極(4相)交流電路的C相(S卩，T極)電流檢測信號，附圖標記INeut代表4相(4極)交流電路的N相(即，中性極)電流檢測信號。
[0036]附圖標記10表示用于將每相的電流檢測信號轉換為具有小信號的電壓信號的變壓器單元，小信號可以由數(shù)字電路和處理器處理。
[0037]附圖標記21a是用于選擇性地為四相提供四個電流檢測信號中的任一個的第一多路復用器(MUX)電路單元，附圖標記21b是用于選擇性地為四相提供四個電壓檢測信號(未示出)的任何一個的第二多路復用器電路單元。
[0038]附圖標記24表示用于驅動液晶顯示器的驅動電路單元，附圖標記25a表示用于輸入鍵開關的輸入信號和輸出發(fā)光二極管的輸出信號(控制信號)的第一輸入/輸出接口單元(GP1)，附圖標記25b作為斷路器的跳閘控制信號和數(shù)字繼電器100輸出的報警信號的輸出接口電路單元，表示第二輸入/輸出接口單元(GP1)。附圖標記25c表示用于根據(jù)輸入開關的選擇性操作來接收數(shù)字輸入的第三輸入/輸出接口單元(GP1)。
[0039]附圖標記26表示通用異步接收發(fā)射器(典型地，可以簡稱為“UART”)電路單元，附圖標記27表示通用串行總線接口單元(S卩，所謂的USB接口單元)，附圖標記28表示用于提供實時時鐘信息的實時時鐘(RTC)，附圖標記29表示用于存儲處理程序或數(shù)據(jù)的閃速存儲器，附圖標記30表示供給電力期間用于存儲數(shù)據(jù)的S-RAM。
[0040]附圖標記31表示作為顯示電路單元的液晶顯示器(IXD)，附圖標記32表示作為輸入/輸出工具的鍵開關和發(fā)光二極管(KEY/LED)，附圖標記33表示數(shù)字輸出端口，附圖標記34表示數(shù)字輸入端口，附圖標記35表示具有例如外部遠程監(jiān)視裝置(例如監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))的監(jiān)督設備的通信單元(COMM)，附圖標記36表示能夠訪問能輸入和輸出數(shù)據(jù)的諸如鍵區(qū)的個人終端的USB端口(通用串行總線端口)，附圖標記37表示輸出繼電器觸點，附圖標記38表示輸入開關單元。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的前述數(shù)字繼電器和根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的上述數(shù)字繼電器的上述噪聲消除方法的操作，將主要參照流程圖進行說明，并參考圖1、圖4和圖5進行補充說明。
[0042]參考圖2，根據(jù)本公開的優(yōu)選實施例的數(shù)字繼電器中的第一ADC(ADC 0)22a可對繼電器對象(作為監(jiān)控目標的AC電路)的每相的電流檢測信號(參照圖4)進行采樣，并將其轉換為數(shù)字信號并且提供該數(shù)字信號(采樣和模數(shù)轉換步驟SI)。
[0043]然后，處理器23基于數(shù)字信號來搜索電變化量從增加變化為減少或從減少變化為增加的拐點(拐點搜索步驟S2)。
[0044]然后，處理器23將拐點之前和之后的電變化量與預定的正常參考電變化量進行比較(變化量比較步驟S3)。
[0045]當在變化量比較步驟(S3)期間拐點之前和之后的的電變化量不小于預定的正常參考電變化量時，即，當拐點之前或之后電變化量等于或大于參考電變化量時，處理器23將該數(shù)字信號判定為電干擾(即，判定干擾存在于檢測到的數(shù)字信號中)來將拐點處的電量數(shù)據(jù)替換為預定周期之前的電量數(shù)據(jù)(例如，一個周期之前的正常電量數(shù)據(jù))(電干擾消除步驟 S4)。
[0046]當在變化量比較步驟(S3)期間拐點之前和之后的電變化量小于預定的正常參考電變化量時，操作進行到圖3所示的流程圖上的步驟S5以判定判定是否混合了諧波。
[0047]另一方面，本公開將參考圖3進行說明，其示出了根據(jù)本公開的裝置的消除諧波噪聲或操作流程的方法的流程圖。
[0048]為了檢查所檢測的電量信號是否混合了諧波，需要對通過第一ADC(ADC0)22a在預定時間段內采樣和輸入的數(shù)字信號執(zhí)行離散時間傅里葉變換，即，DFT，來將變換值增加并在其后收斂的值和正常收斂值進行比較，如圖5所示。
[0049]當所檢測的電量信號混合了諧波時，與正常的收斂值相比，收斂值較小。因此，可以利用此特性來判定電量信號是否混合了諧波。
[0050]如圖5所示，處理器23對采樣和輸入的數(shù)字信號執(zhí)行DFT處理以判定判定檢測到的電量信號是否混合了諧波來比較收斂值和正常收斂值(DFT變換值比較步驟S5)。
[0051 ]當在DFT變換值比較步驟(S5)期間收斂值與正常變換值之間的差值超過預定的差值時，例如，當DFT之后的收斂值與正常收斂值相比小于或大于預定的差值時，則處理器23判定電量檢測信號中混合了諧波并對數(shù)字信號執(zhí)行均方根處理以消除諧波噪聲(諧波判定和處理步驟S6)。
[0052]如上所述，根據(jù)本公開的數(shù)字繼電器或其噪聲消除方法，拐點之前和之后的電變化量可以與預定的正常參考電變化量進行比較，當拐點之前和之后的電變化量不小于預定的正常參考電變化量時，將數(shù)字信號判定為電干擾，從而將拐點處的電量數(shù)據(jù)替換為預定周期之前的電量數(shù)據(jù)，從而具有即使多個電干擾與電量檢測信號混合時也能有效地消除多個電干擾的優(yōu)點。
[0053]根據(jù)本公開的數(shù)字繼電器或其噪聲消除方法，當電量檢測信號混合了諧波時，諧波可以通過均方根處理來消除，從而提供了能夠有效地消除諧波噪聲的優(yōu)點。
【主權項】
1.數(shù)字保護繼電器，其特征在于，所述數(shù)字保護繼電器包括: 轉換器，其對模擬信號進行采樣并將采樣的模擬信號轉換為數(shù)字信號;和 處理器，其基于所述數(shù)字信號搜索電變化量從增加變化為減少或從減少變化為增加的拐點，并將所述拐點之前和之后的電變化量與預設的電量進行比較。2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字保護繼電器，其中所述處理器被配置為對預定時間段內的數(shù)字信號執(zhí)行離散時間傅里葉變換，將變換值增加并且在其后收斂的值與預定的正常收斂值進行比較，當不斷收斂的變換值和所述預定的正常收斂值之間的差值超過預定的差值時將所述數(shù)字信號判定為諧波，以及當不斷收斂的變換值和所述預定的正常收斂值之間的所述差值大于或等于參考電變化量時將所述數(shù)字信號判定為電干擾。3.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)字保護繼電器，其中所述處理器被配置為當所述數(shù)字信號被判定為諧波時，對所述數(shù)字信號執(zhí)行均方根處理。4.根據(jù)權利要求2所述的數(shù)字保護繼電器，其中所述處理器被配置為當所述數(shù)字信號被判定為電干擾時，將所述拐點處的電量數(shù)據(jù)替換為預定周期之前的電量數(shù)據(jù)。5.—種用于數(shù)字繼電器的噪聲消除方法，其特征在于，所述方法包括: 采樣和模數(shù)轉換步驟，其中允許模數(shù)轉換器對電量檢測信號的模擬信號進行采樣并且將采樣的模擬信號轉換為數(shù)字信號； 拐點搜索步驟，其中通過所述處理器基于所述數(shù)字信號來搜索電變化量從增加變化為減少或從減少變化為增加的拐點； 變化量比較步驟，其中通過所述處理器將所述拐點之前和之后的電變化量與預定的正常參考電變化量進行比較；以及 電干擾消除步驟，在變化量比較步驟期間所述拐點之前和之后的電變化量不小于預定的正常參考電變化量的情況下，通過所述處理器將所述數(shù)字信號判定為電干擾并且將所述拐點處的電量數(shù)據(jù)替換為預定周期之前的電量數(shù)據(jù)。6.根據(jù)權利要求5所述的方法，還包括: 離散時間傅立葉變換收斂值比較步驟，其中對預定時間段內的數(shù)字信號執(zhí)行離散時間傅里葉變換并且通過所述處理器將變換值增加并且在其后收斂的值與預定的正常收斂值進行比較；以及 諧波判定和處理步驟，當在離散時間傅立葉變換收斂值比較步驟期間收斂值與正常收斂值之間的差值超過預定的差值時，判定諧波與電量檢測信號混合以對所述數(shù)字信號執(zhí)行均方根處理。
【文檔編號】H02H7/26GK105870890SQ201610080623
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】金志雄
【申請人】Ls產(chǎn)電株式會社