RTU交流电采样误差测量系统及方法

丁有强 王均超 李慧芹 李志

摘 要：随着电力系统的普及，远动终端（RTU）成为了交流电采样误差测量的主要方式，但是目前此系统存在结构复杂、误差测量不稳定的问题。为了更好地促进电力系统的发展，本文研究出了一种新的RTU交流电采样误差测量系统，呈现出系统结构简单、误差数据精确的特点，解决了目前电力系统存在的弊端，具有重要的研究意义。

关键词：远动终端;交流电采样;误差测量

0 引言

随着科技的不断发展，电力系统的结构越来越复杂。信息化的引入，使得电力系统朝着自动化的方向发展，具有实时监测、自动调控的优势。为了保障电力系统的正常运行，需要保证数据采集的准确性和有效性。目前，采集系统数据的方式分为直流采样和交流采样。直流采样是把交流电压转化为直流电压进行计算，这种方法操作简单，但是无法实时采集，应用会受到限制。交流采样是把交流量转化为交流电压进行采集计算，这种方法能够实时采集，数据更稳定、可靠。因此电力系统的采样方式主要以交流采样为主，但是交流采样具有操作复杂，计算困难的问题。为了更好的进行数据采集，目前电力系统开始采用RTU进行交流电采样误差测量。

1 交流电采样误差测量

1.1交流电采样算法及应用

电力系统的采样方式主要以交流采样为主，这种方式可以进行实时采集，数据更稳定、可靠。由于应用场合的不同，交流采样具有多种算法。根据交流采样算法所运用的不同函数模型，将交流采样的算法分为正弦模型算法与非正弦周期模型算法两种。正弦模型算法还分为两点采样法、单点算法、最大值算法、半周期积分法等。非正弦模型算法还分为傅里叶算法、均方根算法等

在电力系统的实际应用中，采集三相对称正弦信号的最适合算法为单点算法，这种算法简单、快捷，但是对信号要求较高，硬件也比较的复杂。在输入为正弦信号的场合时，最适合的算法为半周积分采样或两点采样法，这种算法快速有效，可在半周期内完成，具有速度快、实时性好的特点。在设计新的RTU交流电采样误差测量系统时，要依据应用场合的不同，分析各种算法的优缺点，选择最佳的算法。

1.2交流电采样误差估计

电力系统进行采样测量。首先进行离散采样后，根据所应用的场合选择最佳的算法，通过函数积分，计算输出电压、电流、功率等实时的参数值。在计算的过程中，存在着误差。首先是利用和的方式代替积分进行计算，会不可避免的产生积分余项，其次是在计算机进行代入计算时，由于字符的限制，计算会将参数进行约分，产生约束误差。最后在参数测量的过程中，还会产生各种误差。例如硬件运行过程中带来的误差;运行过程不同步带来的误差;波形畸变带来的误差等。构建一种RTU交流电采样系统，要考虑到误差估计，从而提高数据的真实性与准确性。

2 RTU交流电采样误差测量系统

2.1系统的组成及功能

设计的RTU交流电采样误差测量系统共包括四个单元，如图1所示。这四个单元分别是RTU单元、RTU交流电采样检测单元、RTU交流电误差测量单元以及误差输入单元。

RTU单元的主要功能是向RTU交流电采样检测单元发送RTU交流电采样数据，获取RTU上报数据给RTU交流电误差测量单元，同时接收来自RTU交流电采样检测单元输入的工频交流电量。

RTU交流电采样检测单元的主要功能是向RTU单元发送工频交流电量的数据，接受来自RTU单元的RTU交流电采样数据，同时获取来自RTU交流电误差测量单元的控制源并发送获取对RTU的测量数据。

RTU误差测量单元的主要功能是获取来自RTU单元的上报数据和来自RTU交流电采样检测单元的RTU测量数据，并输送给RTU交流电采样检测单元控制源，最后向误差输入单元输出误差数据。

误差输入单元主要的功能是接受来自RTU误差测量单元的误差数据。

这种RTU交流电采样误差测量系统结构比较简单，操作容易，系统更加稳定，获取的数据真实、有效，能反省出当前系统的误差情况。需要注意的是，在RTU交流电误差单元中，使用的是计算机设备，通过RS232通讯线或者网线来连接各个单元实现通讯功能的。利用计算机设备进行数据采集后的误差分析与处理，简化了传统方式下系统的结构。

RTU交流电采样误差测量系统的工作流程如图2所示，其工作流程分为三步，具体的工作过程如下。

2.2系统的工作流程

第一步：与各个单元建立连接并进行实时通讯。将系统中的RTU单元、RTU交流电采样检测单元以及RTU交流电误差测量单元三者之间连接。其中，RTU误差测量单元与另外两个单元通过RS232通讯线或网线进行连接。与 RTU交流电采样检测单元的通讯采用CLT协议;与RTU单元的通讯采用 CDT协议。

第二步：获取并向RTU误差测量单元发送RTU交流电采样数据。

第三步：RTU误差测量单元对RTU 交流电测量数据与RTU单元上报的数据进行误差处理，得出RTU交流电采样误差数据。

2.3系统的具体运行方式

RTU交流电采样误差测量系统在使用的過程中的具体运行方式如下所述。系统开始运行，RTU单元将采集到的交流电测量数据输送给RTU交流电采样检测单元。随后，RTU交流电采样检测单元向RTU误差测量单元发送RTU交流电采样数据，RTU误差测量单元对RTU 交流电测量数据与RTU单元上报的数据进行误差处理，得出RTU交流电采样误差数据，并反馈给误差输出单元。在运行过程中，RTU交流电采样检测单元使用的是交流电采样器，RTU单元使用的是继电保护装置。

3结论

本文所构建的RTU交流电采样误差测量系统，是一种新型的交流电采样误差测量系统，它在传统系统的基础上进行了一定程度的完善，解决了目前电力系统结构复杂，数据不稳定的问题。这种系统具有结构简单、操作容易，误差数据精确的特点，系统更加稳定，获取的数据真实、有效，能反省出当前系统的误差情况。在RTU交流电误差单元中，使用计算机设备，通过通讯线或者网线来连接各个单元，利用计算机设备进行数据采集后的误差分析与处理，简化了传统方式下系统的结构。

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作者简介：

丁有强（1981.9-），男，山东曹县人，本科学历，副教授，主要研究方向农业物联网、农业信息化。