一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法技术

本发明专利技术公开了属于变电站二次设备电磁兼容技术领域的一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法，具体是在不同电压等级下的GIS变电站开关操作时，测录GIS管道上的传感器端口或者GIS汇控柜中智能组件端口的电磁骚扰波形数据；对得到的电磁骚扰波形数据按电磁兼容传导干扰中共模电压和差模电压的公式计算得到共模干扰波形和差模干扰波形；并分别提取宏观特征参数和微观特征参数。本发明专利技术方法能够可靠、准确的得到骚扰波形的全部的宏观特征参数和微观特征参数，以实现对GIS变电站开关操作引起的电磁骚扰的波形的量化分析。

【技术实现步骤摘要】
一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法
本专利技术属于变电站二次设备电磁兼容
，特别涉及一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法，具体说是一种GIS变电站开关操作引起的电磁骚扰的波形特征的提取方法。
技术介绍
气体绝缘开关设备(GIS)变电站具有占地面积小，密封性好，受环境影响小，运行可靠性高，检修周期长，维护工作量少，运行费用低等显著优点，在我国电网得到了广泛应用。GIS中的隔离开关操作时，产生波头很陡的行波，这些行波在GIS内发生多次折反射后，形成特快速暂态过电压。当其到达套管时,瞬态电磁波一部分耦合到架空线上,沿架空线进行传播,进而对与GIS相连的变压器、架空线路等电气设备的绝缘形成直接损伤；另一部分则耦合到外壳与地之间,形成GIS外壳瞬态地电位升高，进而耦合到二次设备端口形成电磁骚扰，对二次设备的安全可靠运行造成威胁。GIS变电站开关操作引起的电磁骚扰的波形特征截然不同于雷电冲击和短路故障引起的电磁骚扰波形，对二次设备的威胁也较后两者更大。而为了检验二次设备抗这种骚扰的能力而设立的电快速瞬态脉冲群电磁兼容测试，其用于检验的标准波形与实测的GIS变电站开关操作引起的电磁骚扰波形有很多根本上的区别；而量化这些区别，就需要对大量的实测波形数据进行特征提取。目前，尚缺乏一种可靠的GIS变电站开关操作引起的电磁骚扰的波形特征的提取方法，这正是本专利技术的意义所在。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法其特征在于，具体包含以下步骤：步骤1：在不同电压等级下的GIS变电站开关操作时，测录GIS管道上的模拟传感器端口A或者GIS的模拟汇控柜中智能组件端口a的电磁骚扰波形数据；步骤2：对步骤1中得到的电磁骚扰波形数据按电磁兼容传导干扰中共模电压和差模电压的公式计算得到共模干扰波形和差模干扰波形；步骤3：对步骤2中得到的共模干扰波形和差模干扰波形分别提取宏观特征参数；步骤4：对步骤2中得到的共模干扰波形和差模干扰波形分别提取微观特征参数。所述步骤1中，测录电磁骚扰波形的测量系统要有良好的电磁屏蔽效能保证测录数据的可靠有效。所述的步骤2中，共模干扰波形和差模干扰波形要严格按照被测二端口和端口设备接地端组成的三端口网络来等效得到。所述的步骤3中，单个干扰波形的宏观特征参数包括：宏脉冲峰峰值：干扰波形最大值与最小值之差；宏脉冲最大峰值：干扰波形中最大值与最小值相比绝对值较大的那个；宏脉冲持续时间：从干扰波形中第一个微脉冲到最后一个微脉冲的时间；微脉冲个数：干扰波形中全部微脉冲的个数；微脉冲间隔时间：每两个微脉冲之间的时间差。所述的步骤3中，具体包含以下步骤：步骤31：步骤2中得到共模干扰波形和差模干扰波形的数据为离散时间序列，对其进行全局搜索，获得波形中的最大值Max和最小值Min，两者相减得宏脉冲峰峰值Vpp；步骤32：将步骤31中得到最大值Max和最小值Min取绝对值，然后进行比较，取更大的值作为宏脉冲最大峰值；步骤33：根据事先确定的幅值阀值Th1，提取干扰波形中所有大于阀值Th1的微脉冲最大峰值处的绝对时间Twm，一维数组Twm中数据的个数即为微脉冲个数；步骤34：将步骤33中得到的一维数组Twm从小到大进行排序，然后计算相邻两点的时间差，得到一维数组Td，即为微脉冲间隔时间。所述的步骤33中，具体包含以下步骤：步骤331：将步骤2中得到干扰波形数据进行全局搜索，得到最大峰值处的位置Ind和绝对时间Twm1；步骤332：根据事先确定的距离阀值Th2，将步骤331中得到最大峰值处的位置Ind及附近对称的Th2个点的波形数据置零；步骤333：将步骤332中处理后的干扰波形数据进行全局搜索，得到最大峰值处的位置Ind1和绝对时间Twm2；步骤334：重复步骤332和步骤333，直到波形数据中没有比幅值阀值Th1大的峰值为止。所述的步骤4中，干扰波形中微脉冲的微观特征参数包括：微脉冲持续时间：从脉冲波形上升开始到基本淹没在环境噪声中为止的时间；微脉冲上升时间：微脉冲最大峰值处峰值从10％到90％的时间；微脉冲主频分布：微脉冲幅频特性上主要频点的频率。所述的步骤4中，具体包含以下步骤：步骤41：将步骤2中得到干扰波形数据进行全局搜索，得到最大峰值处的位置Ind，将Ind及附近对称的Th2个点的波形数据提取到二维数组Pulse中，并将Ind及附近对称的Th2个点的波形数据在原数组中置零；步骤42：重复步骤41直到将大于幅值阀值Th1的峰值处的微脉冲波形全部提取到二维数组Pulse中，二维数组Pulse每一行都是一组微脉冲波形数据；步骤43：将步骤42中得到的二维数组Pulse中的每一行数据利用小波变换进行降噪处理，得到新的二维数组Pulse1；步骤44：根据事先确定的变化率阀值Th3，将步骤43中得到二维数组Pulse1中每一行数据都计算其变化率，将每行数据变化率第一个大于Th3的绝对时间记为Pstart，每行最后一个大于Th3的绝对时间记为Pend，微脉冲持续时间Pd就等于Pstart与Pend之差；步骤45：根据事先确定的幅值阀值Th4，将步骤42中得到的二维数组Pulse中绝对值小于Th4的数据全部置零得到Pulse2，然后提取二维数组Pulse2每一行中所有符合左右两点不同时为零0的零点的位置形成二维数组Zero；步骤46：将步骤45中得到二维数组Pulse2进行全局搜索，得到每一行的最大值的位置Tmax。将其与Zero中对应行的零点位置比较，得到Tm之前距Tm最近的零点Zm，再取Zero中Zm之前2点处的Zm-2，在Pulse2中寻找Zm-2与Zm之间的最小值的位置Tmin，则微脉冲上升时间近似等于Tmax与Tmin之差乘以0.8；步骤47：将步骤42中得到的二维数组Pulse的每一行进行傅里叶变换，对得到的矩阵取幅值得到微脉冲的幅频特性Zfft，在Zfft上取幅值较大的几个频点，即得到微脉冲的主频分布。本专利技术的有益效果是本提取方法能够可靠、准确的得到骚扰波形的全部的宏观特征参数和微观特征参数，以实现对GIS变电站开关操作引起的电磁骚扰的波形的量化分析。附图说明图1为被测系统示意图。图2为GIS变电站开关操作引起的电磁骚扰的波形特征提取流程图。图3为测试设备示意图。图4为微观特征参数提取方法流程图。图5为典型干扰波形，(a)典型共模干扰波形；(b)典型差模干扰波形。图6为典型微脉冲主频分布。具体实施方式本专利技术提供一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法，以下根据图1～6，具体说明本专利技术的较佳实施例。根据图1所示的测试系统示意图和图2所示的GIS变电站开关操作引起的电磁骚扰的波形特征提取流程图。所述GIS变电站开关操作引起的电磁骚扰的波形特征的提取方法具体包含以下步骤：步骤1：在不同电压等级下的GIS变电站开关操作时，测录GIS管道上的模拟传感器端口A或者GIS汇控柜中智能组件端口a的电磁骚扰波形数据；测录电磁骚扰波形的测量系统要有良好的电磁屏蔽效能保证测录数据的可靠有效。步骤2：对上述步骤1中得到的电磁骚扰波形数据按电磁兼容传导干扰中共模电压和差模电压的公式计算得到如下面式(1)所示的共模干扰波形Uc和如下面式(2)所示的差模干扰波形Ud本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法，其特征在于，具体包含以下步骤：步骤1：在不同电压等级下的GIS变电站开关操作时，测录GIS管道上的传感器端口或者GIS汇控柜中智能组件端口的电磁骚扰波形数据；步骤2：对步骤1中得到的电磁骚扰波形数据按电磁兼容传导干扰中共模电压和差模电压的公式计算得到共模干扰波形和差模干扰波形；步骤3：对步骤2中得到的共模干扰波形和差模干扰波形分别提取宏观特征参数；步骤4：对步骤2中得到的共模干扰波形和差模干扰波形分别提取微观特征参数。

【技术特征摘要】
1.一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法，其特征在于，具体包含以下步骤：步骤1：在不同电压等级下的GIS变电站开关操作时，测录GIS管道上的传感器端口或者GIS汇控柜中智能组件端口的电磁骚扰波形数据；步骤2：对步骤1中得到的电磁骚扰波形数据按电磁兼容传导干扰中共模电压和差模电压的公式计算得到共模干扰波形和差模干扰波形；步骤3：对步骤2中得到的共模干扰波形和差模干扰波形分别提取宏观特征参数；步骤4：对步骤2中得到的共模干扰波形和差模干扰波形分别提取微观特征参数。2.根据权利要求1所述一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法，其特征在于，所述步骤1中，测录电磁骚扰波形的测量系统要有良好的电磁屏蔽效能保证测录数据的可靠有效。3.根据权利要求1所述一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法，其特征在于，所述的步骤2中，共模干扰波形和差模干扰波形要严格按照被测二端口和端口设备接地端组成的三端口网络来等效得到。4.根据权利要求1所述一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法，其特征在于，所述的步骤3中，单个干扰波形的宏观特征参数包括：宏脉冲峰峰值：干扰波形最大值与最小值之差；宏脉冲最大峰值：干扰波形中最大值与最小值相比绝对值较大的那个；宏脉冲持续时间：从干扰波形中第一个微脉冲到最后一个微脉冲的时间；微脉冲个数：干扰波形中全部微脉冲的个数；微脉冲间隔时间：每两个微脉冲之间的时间差。5.根据权利要求1所述一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法，其特征在于，所述的步骤3中，具体包含以下步骤：步骤31：步骤2中得到共模干扰波形和差模干扰波形的数据为离散时间序列，对其进行全局搜索，获得波形中的最大值Max和最小值Min，两者相减得宏脉冲峰峰值Vpp；步骤32：将步骤31中得到最大值Max和最小值Min取绝对值，然后进行比较，取更大的值作为宏脉冲最大峰值；步骤33：根据事先确定的幅值阀值Th1，提取干扰波形中所有大于阀值Th1的微脉冲最大峰值处的绝对时间Twm，一维数组Twm中数据的个数即为微脉冲个数；步骤34：将步骤33中得到的一维数组Twm从小到大进行排序，然后计算相邻两点的时间差，得到一维数组Td，即为微脉冲间隔时间。6.根据权利要求5所述一种变电站气体绝缘开关的电磁骚扰波形特征提取方法，其特征在于，所述的步骤33中，具体包含以下步骤：步骤331：将步骤2中得到干扰波形数据进行全局搜索，得到最大峰值处的位置Ind和绝对时间Twm1；步骤332：根据事先确定的距离阀值Th2，将步骤331...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骁繁，吴恒天，焦重庆，崔翔，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11