[发明专利]短路大电流波形拟合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种短路大电流波形拟合方法，具体是一种用于电器设备大容量短路试验时恢复试验波形，计算电流参数的方法，属于电器试验技术领域。

背景技术

变压器、开关、断路器、继电器和保险丝等设备在投入电网运行前都要进行短路大电流试验，大容量实验室需要对这些设备承受短路电流的能力、接通和断开短路电流的能力等进行测试。在进行试验时，如何正确提取试验设备产生的短路试验电流的波形参数非常重要。这些参数包括峰值、有效值、直流分量和功率因数等。传统的计算方法是采用图像法，首先找出图形峰值，然后用直线将相邻峰值连接以计算相应的有效值和直流分量。这种方法的优点是直观和容易操作，但是很难得到足够精确的计算结果。

随着数字化测量仪器和计算机测量分析技术水平的不断提高，将数字信号处理技术用于波形参数的提取取代传统方法已经成为发展方向。已有文献提出用多项式，例如切比雪夫多项式，来进行短路电流包络线拟合的方法来求出各参数值。本发明提出一种用抛物线二次拟合求取峰、谷点，用双指数拟合的方法分别对峰、谷点附近曲线段进行拟合求出上、下包络线表达式，进而求出各波形参数的方法。

发明内容

本发明提出一种短路大电流波形拟合方法，该方法可计算出短路大电流波形的峰值、有效值、直流分量和功率因数四个参数。本发明方法具有很高的精度和抗噪声的能力，能满足实际工程应用要求。

本发明的技术解决方案如下：

一种短路大电流波形拟合的方法，其特点在于，该方法首先用数字记录仪（如示波器）记录试验短路电流的波形，然后对该波形数据按照以下步骤进行处理（参见图1的流程图和图2所示的实测波形例）：

1)在一个半波中，以两个电流过零点的中点t_a为中心，0.5倍的半波长时间为时间窗口（参见图3），对窗口中的采样点做基于最小二乘法的抛物线拟合，求出粗略的峰值点时间t_P；

2)以t_P为中心，0.1倍的半波长时间为时间窗口（参见图4），对窗口中的采样点进行抛物线拟合，求出准确的峰值点坐标t_PN,i_PN；

3)对每一个半波重复步骤1）和步骤2）的过程，对所有的正半波，求出峰值点；对所有的负半波，求出谷值点；

4)对所有峰值点进行双指数拟合，求出上包络线的表达式（参见图5）；

5)对所有谷值点进行双指数拟合，求出下包络线的表达式；

6)根据上包络线表达式和下包络线表达式求出直流分量的表达式，计算出峰值、有效值、直流分量和功率因数四个参数。

所述的数字记录仪的采样率不小于10k/s。

本发明的技术效果：

本发明利用抛物线两次拟合的方法求取峰、谷值点，用双指数拟合包络线的方法在计算有效值、直流分量和功率因数时都具有很高的精度和抗噪声的能力，能满足实际工程应用要求。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是一个实测短路电流波形。

图3是求取粗略峰值点时间的示意图。

图4是求取准确峰值点坐标的示意图。

图5是求取有效值、直流分量和功率因数的示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明。

图1是本发明方法的流程图。该方法首先用数字记录仪记录试验短路电流的波形，图2是本发明实施例：一个实测的短路电流波形，所述的数字记录仪的采样率为20k/s，分流器灵敏度为0.25V/kA。然后对该波形数据按照以下步骤进行处理：

1)图3为短路电流的半个周波，t_L和t_H分别为其电流值过零点时的时间值，t_a是t_L和t_H的中点，以t_a为中心做一个0.5*（t_H-t_L）的时间窗口，这样能保证峰值点一定落在窗口范围之内。对窗口中的采样点做基于最小二乘法原理的抛物线拟合，求出峰值点时间t_P；此时所求的时间点是粗略的，是为第二次抛物线拟合时选取采样窗口做一个中心基准；