一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法技术

本发明专利技术公开一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法，包括以下步骤：利用三角自卷积窗窗函数截取电网原始信号，得到截断序列；对原始信号进行采样，得到输出序列；采用三角自卷积窗函数对输出序列进行全相位预处理，选择二阶三角自卷积窗对两个加窗位置点截断处理，得到双窗截断后的数据子段；对数据子段分别进行DFT变换，得到双三角自卷积窗apDFT频谱分析结果；利用改进的时移相位差法对相位参数的频谱分析结果进一步校正，估算得到初始信号的初始相位；将得到的电压电流相位差代入电力电容器介质损耗角测量公式中进行计算，得到介质损耗角的精确辨识结果。本发明专利技术可以很好抑制频谱泄漏，提高辨识精度。提高辨识精度。提高辨识精度。

【技术实现步骤摘要】
一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法


[0001]本专利技术涉及电力设备的诊断
，更具体地，涉及一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法。

技术介绍

[0002]随着电网的不断发展，大量电力电容器设备被广泛应用，电容器件会因长时承受工作电压和电流作用而逐步老化，直接影响电网的安全和经济运行。电力电容器的介质损耗角正切是表征其质量的重要参数，当前主要采用“定期检修”与“在线监测”方法对电力电容器进行维护。定期检修因周期长、试验施加条件与真实运行状况不符合等因素，很难还原模拟出电容器件的高压运行状态。在线监测电力电容器介质损耗角的方式则可以及时发现电容器的早期故障，为电容器件故障诊断提供可靠数据支持，具有更好的检测效果。电力电容器介质损耗角在线检测辨识主要有硬件法和软件法，
[0003]如中国专利CN103592518A公开了一种电容式电压互感器的电容器介质损耗及电容量测量方法，包括将高压引线和介质损耗测试仪的接地端接地，短接电容式电压互感器的各二次绕组的步骤；连接高压测试线的步骤；将分压电容器 C2的低压端接地，测量介质损耗值tanδ总和电容量C总的步骤；将分压电容器 C2的低压端断开接地后连接到介质损耗测试仪的低压测试线，测量介质损耗值 tanδ2和电容量C2的步骤；计算得到介质损耗值tanδ1和电容量C1的步骤。但是这样的方案受硬件本身及外部条件干扰的影响较大，辨识精度难以保证。
[0004]而采用软件法则可以更加准确地提取电压和电流的相位信息，从而估计出电力电容器介质损耗角，但是电力电容器介质损耗角是一个微小的值，通常为0.001 rad到0.02rad。因而当采样频率存在偏差或电网频率变动时，DFT(离散傅里叶变换)固有的栅栏效应和频谱泄露效应会大幅降低电力电容器介质损耗角辨识精度，因此如何优化DFT算法，实现电力电容器介质损耗角高精度识别，仍是目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服上述现有技术的缺陷，提供一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法，其精度更高，对电力电容器的绝缘性能评估于故障诊断具有重要的指导意义。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法，包括以下步骤：
[0008]S1：利用三角自卷积窗窗函数截取电网原始信号，得到截断序列；
[0009]S2：对原始信号进行采样，得到输出序列；
[0010]S3：采用三角自卷积窗函数对输出序列进行全相位预处理，选择二阶三角自卷积窗对两个加窗位置点截断处理，得到双窗截断后的数据子段；
[0011]S4：对数据子段分别进行DFT变换，得到双三角自卷积窗apDFT(全相位离散傅里叶变换)频谱分析结果；
[0012]S5：利用改进的时移相位差法对相位参数的频谱分析结果进一步校正，估算得到初始信号的初始相位；
[0013]S6：将得到的电压电流相位差代入电力电容器介质损耗角测量公式中进行计算，得到介质损耗角的精确辨识结果。
[0014]本方案通过采用三角自卷积窗函数对数据进行截断，其兼顾主瓣与旁瓣性能，可以更好地抑制频谱泄露；另外通过二阶TSCW(三角自卷积窗)对两个加窗位置点截断处理可以提高辨识的精度。
[0015]进一步地，上述的步骤S1中原始信号为交流电路中的电压与电流信号。
[0016]进一步地，上述的步骤S2中对原始信号采样包括截断序列的所有截断情况
[0017]进一步地，上述的步骤S2中对原始信号进行采样具体包括以下步骤：
[0018]S21：对所有数据子段进行周期延拓；
[0019]S22：对周期延拓后的数据子段分别用窗函数进行截断处理；
[0020]S23：把步骤S2中得到的数据以样本中心x0为基准对齐并叠加，形成新的输出序列。
[0021]进一步地，上述的步骤S3中三角自卷积窗函数的表达式为：
[0022][0023]其中，N为常数；ω为原始信号角频率，e为指数函数，j为相位值。
[0024]进一步地，上述的步骤S4中对数据子段分别进行DFT变换具体包括分别对电压、电流数据子段做DFT变换。
[0025]进一步地，上述的步骤S5中校正的具体公式为：
[0026][0027]其中，X
*
为加TSCW的apDFT的信号频谱函数，A为频谱幅值；W
T
为TSCW 截断窗的DFT表达式；ω0为指数信号真实角频率，k为谱线数，ω
k
为第k根谱线角频率；t为延时系数，j为相位值，θ0为初始相位。
[0028]进一步地，上述的步骤S5中估算得到初始信号的初始相位具体为计算相位差估算初始相位，公式为：
[0029][0030][0031][0032]其中，为相位差，k为谱线数，n0为信号延迟，ω0为指数信号真实角频率， N为步长，为第N个数据的相位值，为第N+n0个数据的相位值，为相位差补偿值。
[0033]进一步地，上述的步骤S6中介质损耗角的测量公式为：
[0034][0035]其中，δ为介质损耗角，为电压的初始相位，为电流的初始相位，θ为相位差。
[0036]本专利技术还提供一种在线监测系统，包括信息采集处理模块、与信息采集处理模块通信电连接的上位机；
[0037]信息采集模块用于采集交流电网中的电流、电压信息；
[0038]上位机安装有计算机程序，计算机程序被上位机运行时执行上述的方法步骤。
[0039]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术公开一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法，其对原始信号的采样包含了截断序列的所有截断情况，避免了辨识结果因截断方式产生的误差，提高了辨识的精度；另外改进的时移限位差法可以提高相位参数的检测精度，进而提高辨识的准确度；且本方法计算量小，克服了传统DFT的栅栏效应和频谱泄露效应，保障了电力电容器介质损耗角参数辨识准确度，为电力电容器的绝缘性能评估与故障诊断技术提供方便。
附图说明
[0040]图1为电力系统电容型设备绝缘等效电路示意图；
[0041]图2为电力系统电容型设备绝缘等效电路的相量图；
[0042]图3为本专利技术电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法的流程示意图；
[0043]图4为执行本专利技术电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法的在线监测系统方框示意图；
[0044]图5为本专利技术电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法的仿真电路示意图；
[0045]图6为本专利技术的电力电容器介质损耗角识别误差结果示意图。
具体实施方式
[0046]附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
[0047]为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用三角自卷积窗窗函数截取电网原始信号，得到截断序列；S2：对原始信号进行采样，得到输出序列；S3：采用三角自卷积窗函数对输出序列进行全相位预处理，选择二阶三角自卷积窗对两个加窗位置点截断处理，得到双窗截断后的数据子段；S4：对数据子段分别进行DFT变换，得到双三角自卷积窗apDFT频谱分析结果；S5：利用改进的时移相位差法对相位参数的频谱分析结果进一步校正，估算得到初始信号的初始相位；S6：将得到的电压电流相位差代入电力电容器介质损耗角测量公式中进行计算，得到介质损耗角的精确辨识结果。2.根据权利要求1所述的一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法，其特征在于，步骤S1中所述原始信号为交流电路中的电压与电流信号。3.根据权利要求2所述的一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法，其特征在于，步骤S2中所述对原始信号采样包括截断序列的所有截断情况。4.根据权利要求3所述的一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法，其特征在于，步骤S2中所述对原始信号进行采样具体包括以下步骤：S21：对所有数据子段进行周期延拓；S22：对周期延拓后的数据子段分别用窗函数进行截断处理；S23：把步骤S2中得到的数据以样本中心为基准对齐并叠加，形成新的输出序列。5.根据权利要求4所述的一种电力电容器介质损耗角的高精度辨识方法，其特征在于，所述步骤S3中三角自卷积窗函数的表达式为：其中，N为常数；ω为原始信号角频率，e为指数函数，j为相位值。6.根据权利要求4所述的一种电力电容器介质损耗...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱衍江，张超，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司江门供电局，
类型：发明
国别省市：