一种同步获取输电线路任意两端电信号的方法

摘要

一种同步获取输电线路任意两端电信号的方法，它包括有如下步骤：采集输电线路首末端口处的电信号u_M(t)、i_M(t)和u_N(t’)、i_N(t’)，由输电线路首端的电压、电流采集序列u_M(t)、i_M(t)，依据输电线路分布参数电路模型计算出输电线路末端t时刻的电流计算值i_Nj(t)，根据t时刻输电线路末端的电流计算值i_Nj(t)和t’时时刻输电线路末端的采集电流序列i_N(t’)计算出输电线路两端的采集时刻偏差（t–t’），通过与采集时刻偏差调整设置值△t_set比较判断是否调整输电线路末端的采集时刻t’。如此循环，实现输电线路任意端电信号的同步采集。该方法消除了输电线路数据通道传输延时不一致对电信号同步采集的影响，无需引入电力系统以外的时钟基准信号，可实现输电线路微秒级的同步采集精度。

主权项

一种同步获取输电线路任意两端电信号的方法，它包括如下的步骤：(1)、采集输电线路首端和末端的电信号用信号采集器实时采集输电线路首端在t时刻下的电压和电流信号u_M(t)、i_M(t)的成双配对的序列值；用信号采集器实时采集输电线路末端在t’时刻下的的电压和电流信号u_N(t’)、i_N(t’)的成双配对的序列值，采集电信号的时间间隔均为T_s，且10^–6s≤T_s≤10^–2s；(2)、计算出输电线路首端电压u_M(t)、电流i_M(t)和末端的电流i_Nj(t)①、计算出输电线路首端的电压函数表达式u_M(t)和电流函数表达式i_M(t)；将步骤(1)采集到的输电线路首端的相邻的两个电压信号u_M(t–1)和u_M(t)代入到如下的公式中计算出电压有效值U和电压相位上式中，ω为角频率，取为100π，T_s为步骤(1)的电信号采集周期；输电线路首端的电压函数表达式u_M(t)是：将步骤(1)采集到的输电线路首端的相邻的两个电流信号i_M(t–1)和i_M(t)代入到如下的公式中计算出电流有效值I和电流相位θ_t：θ_t＝arctan((i(t)sin(ωT_s))/(i(t)cos(ωT_s)–i(t–1)))$I=\left(i\left(t\right)\right)/\left(\sqrt{2}\sin {\theta }_t\right)$输电线路首端的电流函数表达式i_M(t)是：②、计算出输电线路末端的电流值i_Nj(t)将输电线路等效为分布参数电路模型，将获取的输电线路首端的电压函数表达式u_M(t)和电流函数表达式i_M(t)代入到下列公式中计算出输电线路末端的电流函数表达式i_js(t)：$i_{\mathrm{js}}\left(t\right)=i_M\left(t\right)-\underset{j=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}B\left(j\right)$且：$\begin{array}{c}B\left(j\right)=1/(2j-1)!\times \underset{i=0}{\overset{j-1}{\Sigma }}(j-1)!/((j-i-1)!i!)R^i{L}^{j-i-1}{C}^j{l}^{2j-1}{u_M}^{(2j-i-1)}\left(t\right)\\ -1/\left(2j\right)!\times \underset{i=0}{\overset{j}{\Sigma }}j!/((j-1)!i!)R^i{L}^{j-i}{C}^j{l}^{2j}{i_M}^{(2j-i)}\left(t\right)\end{array}$式中u_M⁽ⁱ⁾(t)和i_M⁽ⁱ⁾(t)分别表示电压函数表达式u_M(t)和电流函数表达式i_M(t)的i阶导数；R,L,C分别表示输电线路单位长度的正序电阻，电感和电容值；l表示输电线路的长度；根据上述输电线路末端的电流函数表达式i_js(t)计算出当前时刻t的输电线路末端的电流值i_Nj(t)；(3)、计算出输电线路首端和末端的电信号采集的时刻偏差(t–t’)①、用t’时刻采集到的电流信号i_N(t’)值和t’–1时刻采集到的电流信号i_N(t’–1)值代入下列公式中计算出输电线路末端电流在t’时刻的相位值θ_Nt’θ_Nt’＝arctan((i_N(t’)sin(ωT_s))/(i_N(t’)cos(ωT_s)–i_N(t’–1)))②、用t时刻计算出输电线路末端的电流信号计算值i_Nj(t)和t–1时刻计算出输电线路末端的电流信号计算值i_Nj(t–1)代入下列公式中计算出输电线路末端的t时刻的计算电流相位值θ_Njt：θ_Njt＝arctan((i_Nj(t)sin(ωT_s))/(i_Nj(t)cos(ωT_s)–i_Nj(t–1)))③、计算输电线路首端和末端的电信号的采集时刻偏差(t–t’)t–t’＝(θ_Njt–θ_Nt’)/π×10⁴微秒(4)、判断输电线路首末两端的电信号采集时刻t、t’是否同步设定允许的采集时刻的偏差值△t_set，则：①、当|t–t’|＜△t_set时，说明输电线路首末两端的电信号采集时刻t、t’是同步的；返回步骤(1)继续执行；②、当|t–t’|≥△t_set时，说明输电线路首末两端的电信号采集时刻t、t’是不同步的；自动调整输电线路末端的信号采集器的下一个采集时刻t’+1，即t’+1＝t’+T_s–(θ_Njt–θ_Nt’)/π×10⁴，然后再返回步骤(1)继续执行；如此重复循环地执行步骤(1)、(2)、(3)和(4)，实现保证实时同步获取输电线路任意两端电信号目的。