[发明专利]一种基于正交变换的避雷器阻性电流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算方法，具体地说是避雷器阻性电流计算方法。

背景技术

避雷器作为高压电网中电力设备保护装置的重要组成部分，其自身性能的监测也是保证电力设备正常工作的关键因素之一。目前，避雷器性能监测主要依靠对其泄漏电流(或称全电流)中的阻性分量进行测量来进行。在正常情况下，阻性分量电流大约点全电流的5-20％左右，其数量级为微安级，因此，直接测量阻性电流较为困难。从阻性电流与全电流及容性电流之间的数量关系来看，测出阻性分量与全电流之间相位差是计算避雷器阻性电流的主要环节。

现有技术主要通过以下两种方法计算：一、全电流全电压法：通过PT传感器，分别测量全电流与全电压，计算两者之间的相位差，由于阻性电流的相位与全电压相位相同，因此计算出的全电流与全电压的相位差与全电流与阻性电流的相位差相同，这样就可以计算出阻性电流值。这种方法的缺点在于需要PT传感器，而且全电流与全电压量需要两套独立的测量系统，可能引入更多误差，受谐波、外部干扰及噪声的影响较大，同时成本也较大。二、全电流法：这种方法仅需要测量全电流，再通过寻找全电流波形的第一个过零点，重构出容性电流的波形，后将全电流中的容性分量去除，得到阻性电流值。这种方法的缺点在于需进行过零检测，因此其检测性能必然受因谐波及噪声的影响所导致的波形变异的影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种仅需全电流信号无需其他附加条件且能够抑制谐波及噪声干扰的基于正交变换的避雷器阻性电流计算方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种基于正交变换的避雷器阻性电流计算方法，包括以下步骤：

一、首先定义分别表示容性电流向量值、阻性电流向量值、全电流向量值以及电压的相量值，令式中I表示全电源的有效值，f₀为工频50Hz，为初相位；

二、令j表示虚数单位，y(n)是引入的中间变量，i(n)为全电流经离散采样后的序列，Δt表示采样间隔，AVER(x)表示求平均值；

三、若无谐波分量存在时，算法如下：

1)对i(t)进行离散采样，得到并进行正交变换，得到i(n)的解析信号形式

2)构造参考信号

3)将式(1)与式(2)相乘，得到

4)求取式(3)的相位值

5)计算阻性电流：

四、若存在谐波分量，或者工频频率有偏差时，对第步骤二中1)、2)作如下修正：

1)全电流完成离散采样后，在作正交变换时，滤除3次及更高次谐波分量；

2)工频有偏差，将其视为未知频率信号，利用频率估计方法，再利用频率估计值，构造参考信号。

有益效果：本发明本算法仅需全电流信号，无需全电压信号及其它外加条件，就可以求取阻性电流，降低了成本，并且可以有效抑制谐波及噪声的干扰，提高了精度。

附图说明

图1为本发明全电流测量的等效电路模型；

图2为本发明各量间的关系示意图；

图3为有谐波分量时的全电流仿真波形(工频频率为49.5Hz)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种基于正交变换的避雷器阻性电流计算方法，包括以下步骤：

一、首先定义分别表示容性电流向量值、阻性电流向量值、全电流向量值以及电压的相量值，令式中I表示全电源的有效值，f₀为工频50Hz，为初相位；

二、令j表示虚数单位，y(n)是引入的中间变量，i(n)为全电流经离散采样后的序列，Δt表示采样间隔，AVER(x)表示求平均值；

三、若无谐波分量存在时，算法如下：

1)对i(t)进行离散采样，得到并进行正交变换，得到i(n)的解析信号形式

2)构造参考信号

3)将式(1)与式(2)相乘，得到

4)求取式(3)的相位值

5)计算阻性电流：

四、若存在谐波分量，或者工频频率有偏差时，对第步骤二中1)、2)作如下修正：

1)全电流完成离散采样后，在作正交变换时，滤除3次及更高次谐波分量；