CN104849530B - 一种moa阻性电流基波的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种MOA阻性电流基波的测量方法,阻性泄漏电流基波参数采用投影法来获得,具体过程为:同时采样电网电压和MOA泄漏电流信号;应用准同步DFT谐相角线性修正方法获取电网电压的基波初相角应用准同步DFT谐相角线性修正方法获取MOA泄漏电流的基波幅值I1和初相角按照投影法获取泄漏电流基波在电网电压基波上的投影角获取MOA阻性泄漏电流基波
Description
技术领域
本发明涉及MOA阻性电流测试的技术领域,具体是一种高精度的的MOA阻性电流基波测量方法。
背景技术
金属氧化物避雷器(以下简称MOA)因其优越的过电压保护特性在电力***中得到广泛应用,但MOA电阻片老化以及经受热和冲击破坏会引起故障,严重可能会导致其***,避雷器击穿还会导致变电站母线短路,影响***安全运行,因此必须对运行中的MOA进行严格有效的检测和定期预防性试验。在氧化锌避雷器的检测和试验中,交流运行电压下的泄漏电流测量是一个重要的项目,泄漏电流中的阻性电流基波成分的大小能较准确的反映氧化锌避雷器受潮、阀片的老化和内部绝缘受损等缺陷。因此,对阻性泄漏电流基波等参量进行准确测量就可以较为准确地对MOA性能进行判别。
谐波分析技术在电能质量监控、电子产品生产检验、电器设备监控等众多领域应用广泛,是进行电网监控、质量检验、设备监控的重要技术手段。目前谐波分析应用最广泛的技术是离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)。准同步采样技术和DFT技术相结合的谐波分析技术能够提高谐波分析的精度,其算式为:
式中:k为需要获得的谐波的次数(如基波k=1,3次谐波k=3);sin和cos分别为正弦和余弦函数;而ak和bk分别为k次谐波的实部和虚部;n为迭代次数;W由积分方法决定,采用复化梯形积分方法时,W=nN;γi为一次加权系数;为所有加权系数之和;f(i)为分析波形的第i个采样值;N为周期内采样次数。
在工程应用中,谐波分析总是进行有限点的采样和难以做到严格意义的同步采样。这样,在应用准同步DFT进行谐波分析时,就会存在由于截断效应导致的长范围泄漏和由于栅栏效应导致的短范围泄漏,使得分析结果精度不高,甚至不可信。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种精度较高的MOA阻性电流基波的测量方法,以有效改进准同步DFT谐波分析技术的分析误差,获得高精度的谐波分析结果,从而提高基于谐波分析理论的MOA阻性电流测试的可靠性。
实现本发明目的的技术方案是提供一种MOA阻性电流基波的测量方法,包括以下步骤:
(1)等间隔同步采样电网电压信号V和MOA泄漏电流信号I的W+2个采样点数据:(fV(i),fI(i),i=0,1,…,W+1};
(2)从所述电网电压信号V的采样点i=0开始应用准同步DFT公式:
从所述电网电压信号V的采样点i=1应用准同步DFT公式:
应用公式:计算所述电网电压信号V的频率漂移μV;
应用公式计算所述电网电压信号V的基波初相角;
应用公式线性修正所述电网电压信号V的基波初相角。
(3)从所述MOA泄漏电流信号I的采样点i=0开始应用准同步DFT公式:
从所述MOA泄漏电流信号I的采样点i=1应用准同步DFT公式:
应用公式:计算所述MOA泄漏电流信号I的频率漂移μI;
应用公式计算所述MOA泄漏电流信号I的基波初相角;
应用公式线性修正所述MOA泄漏电流信号I的基波初相角。
应用公式计算所述MOA泄漏电流信号I的基波幅值;
(4)应用公式计算MOA泄漏电流基波在电网电压基波上的投影角;
(5)应用公式计算MOA阻性泄漏电流基波。
准同步DFT谐波分析可以有效地抑制长范围泄漏,其频谱泄漏的主要原因是信号频率漂移导致的短范围泄漏,本发明公开一种能够有效抑制短范围泄漏的谐相角线性修正方法,从而获得高精度的谐相角信息和介质损耗因数。
N为一个理想周期内的采样点数。所述的等间隔同步采样是根据进行谐波分析的理想信号的周期T和频率f(如工频信号频率f为50Hz,周期为20mS),在一个周期内采样N点,即采样频率为fs=Nf,且N≥64。
所述的采样W+2个采样点数据是根据所选择的积分方法而作相应选择,若采用复化梯形积分方法,则W=nN;若采用复化矩形积分方法,则W=n(N-1);若采用复化辛普森积分方法,则W=n(N-I)/2;然后根据采样频率fs=Nf,获得采样点数据序列;n为迭代次数,一般n≥3。
一次迭代系数γi由积分方法、理想周期采样点N和迭代次数n决定,具体推导过程参见文献【戴先中.准同步采样应用中的若干问题[J].电测与仪表,1988,(2):2-7.】。
为所有加权系数之和。
信号频率的漂移μV和μI是根据相邻采样点基波相角差与理想周期内采样点数N的固定关系而获得的,信号频率的漂移也可用于修正基波和高次谐波的频率f1和高次谐波的频率fk。
本发明具有积极的效果:(1)本发明的MOA阻性电流基波测量方法,用于改进和提高谐波分析的质量,获取高精度的电网电压和MOA泄漏电流的基波幅值、相角,进而获得高精度的MOA阻性电流基波信息,判断MOA的性能提供依据。
(2)本发明所述的方法从根本上解决了准同步DFT谐相角分析精度低的问题,而无需进行复杂的反演和修正,算法简单。
(3)相对于准同步DFT,本发明所述的谐波分析技术只需要增加一个采样点就解决了准同步DFT分析误差大的问题,易于实现。
(4)应用本发明来改进现有的仪器设备,技术上是可行,并且不需要增加任何的硬件开销就可使分析结果可以提高到10-8级。
(5)本方法也同样也适用于进行多次迭代而非一次迭代的谐波分析过程,此时只需要把一次迭代分解成多次迭代实现就可以了。一次迭代和多次迭代本质上是一样的,只是在计算时多次迭代进行分步计算,而一次迭代是把多次迭代的过程合并到迭代系数γi中一次计算完成,所以本发明同样适用于多次迭代过程。
具体实施方式
本发明的一种MOA阻性电流基波测量方法,包括以下步骤:
(1)等间隔同步采样电网电压信号V和MOA泄漏电流信号I的W+2个采样点数据:{fV(i),fI(i),i=0,1,…,W+1};
所述的采样W+2个采样点数据是根据所选择的积分方法而作相应选择,若采用复化梯形积分方法,则W=nN;若采用复化矩形积分方法,则W=n(N-1);若采用复化辛普森积分方法,则W=n(N-1)/2;然后根据采样频率fs=Nf,获得采样点数据序列;n为迭代次数,一般n≥3。
(2)从所述电网电压信号V的采样点i=0开始应用准同步DFT公式:
从所述电网电压信号V的采样点i=1应用准同步DFT公式:
应用公式:计算所述电网电压信号V的频率漂移μV;
应用公式计算所述电网电压信号V的基波初相角;
应用公式线性修正所述电网电压信号V的基波初相角。
然后,从所述MOA泄漏电流信号I的采样点i=0开始应用准同步DFT公式:
从所述MOA泄漏电流信号I的采样点i=1应用准同步DFT公式:
应用公式:计算所述MOA泄漏电流信号I的频率漂移μI;
应用公式计算所述MOA泄漏电流信号I的基波初相角;
应用公式线性修正所述MOA泄漏电流信号I的基波初相角。
应用公式计算所述MOA泄漏电流信号I的基波幅值;
再次,应用公式计算MOA泄漏电流基波在电网电压基波上的投影角;
最后,应用公式计算MOA阻性泄漏电流基波。
本技术领域的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,而并非作为对本发明的限定,本发明还可以变化成更多的方式,只要在本发明的实质精神范围内,对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
Claims (6)
1.一种MOA阻性电流基波的测量方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)等间隔同步采样电网电压信号V和MOA泄漏电流信号I的W+2个采样点数据:{fV(i),fI(i),i=0,1,…,W+1};
(2)从所述电网电压信号V的采样点i=0开始应用准同步DFT公式:
分析W+1个数据获得所述电网电压信号V的基波信息和
从所述电网电压信号V的采样点i=1应用准同步DFT公式:
分析W+1个数据获得所述电网电压信号V的基波信息和
应用公式:计算所述电网电压信号V的频率漂移μv;
应用公式计算所述电网电压信号V的基波初相角;
应用公式线性修正所述电网电压信号V的基波初相角;
(3)从所述MOA泄漏电流信号I的采样点i=0开始应用准同步DFT公式:
分析W+1个数据获得所述MOA泄漏电流信号I的基波信息和
从所述MOA泄漏电流信号I的采样点i=1应用准同步DFT公式:
分析W+1个数据获得所述MOA泄漏电流信号I的基波信息和
应用公式:计算所述MOA泄漏电流信号I的频率漂移μI;
应用公式计算所述MOA泄漏电流信号I的基波初相角;
应用公式线性修正所述MOA泄漏电流信号I的基波初相角;
应用公式计算所述MOA泄漏电流信号I的基波幅值;
(4)应用公式计算MOA泄漏电流基波在电网电压基波上的投影角;
(5)应用公式计算MOA阻性泄漏电流基波;
式中:k为需要获得的谐波的次数;sin和cos分别为正弦和余弦函数;而ak和bk分别为k次谐波的实部和虚部;n为迭代次数;W由积分方法决定,采用复化梯形积分方法时,W=nN;γi为一次加权系数;为所有加权系数之和;f(i)为分析波形的第i个采样值;N为周期内采样次数。
2.根据权利要求1所述的一种MOA阻性电流基波的测量方法,其特征在于:所述的等间隔同步采样是根据进行谐波分析的理想信号的周期T和频率f,在一个周期内采样N点,即采样频率为fs=Nf,且N≥64。
3.根据权利要求1或2所述的一种MOA阻性电流基波的测量方法,其特征在于:所述的采样W+2个采样点数据是根据所选择的积分方法而作相应选择,然后根据采样频率fs=Nf,获得采样点数据序列;n为迭代次数,n≥3。
4.根据权利要求3所述的一种MOA阻性电流基波的测量方法,其特征在于:所述的采样W+2个采样点数据是采用复化梯形积分方法,则W=nN。
5.根据权利要求3所述的一种MOA阻性电流基波的测量方法,其特征在于:所述的采样W+2个采样点数据是采用复化矩形积分方法,则W=n(N-1)。
6.根据权利要求3所述的一种MOA阻性电流基波的测量方法,其特征在于:所述的采样W+2个采样点数据是采用复化辛普森积分方法,则W=n(N-1)/2。
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