[发明专利]一种基于迭代匹配追踪容性设备介损角计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种介损角计算方法，具体讲涉及一种基于迭代匹配追踪容性设备介损角计算方法。

背景技术

高压电力设备中大部分是电容型绝缘设备，其绝缘性能用介损角的介质损耗角δ的参数来衡量，它准确反映了绝缘的整体性能。对介损角的精确监测能为电气设备故障诊断提供可靠依据并为电力系统安全稳定运行提供重要保障。

正常情况下，介损角的值很小，约为0.001～0.02rad，实际测量中由于真值过小，常容易被误差所淹没。介损角的监测方法目前主要有硬件法和软件法。硬件法主要包括西林电桥法和数字化过零法，基于硬件法测量介损角计算速度快，但存在抗干扰能力差、测量精度低、累计误差等缺点。基于软件法对待测信号进行分析与处理已成为目前介损角测量的主要方法。其中，快速傅里叶分析法(FFT)目前应用最广,该法主要通过对容性设备电压、电流数字信号进行加窗截断、并通过FFT变换求得电压信号、电流信号相位角，进而求得介损角。然而由于电力系统的频率常常发生波动，难以保证对待分析的信号准确做到同步采样或整周期截断，使FFT存在频谱泄露以及栅栏效应，其分析结果尤其是相位结果误差很大，难以直接将傅里叶分析用于介损角的测量。通常可采用加窗截断以及频谱校正以减小计算误差。但是，采用加窗法并不能从根本上克服频谱泄露的影响；同时，加窗后依然存在栅栏效应；而且，该法对采样频率有一定的要求，且为减小负频率的影响采样长度不可过短。这些原因都限制了传统的基于FFT理论的介损角计算方法的计算结果精度的提高。进一步分析即可知晓，基于傅里叶分析的信号表示方法，试图通过有限正交基函数的集合来表示任意信号，一旦基确定下来后，信号的表示方法也就随之确定，很难随着信号的变化进行自适应的改变，故传统基于傅里叶分析的信号表示方法其表示信号的能力有限。进而，基于傅里叶分析原理的介损角测量算法，其计算结果精度也是受影响的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于迭代匹配追踪容性设备介损角计算方法，对被测电流电压信号进行模数采样，得到离散信号；通过被测信号在正弦信号过完备原子库中进行迭代匹配追踪以精确计算介损角值。其中，模数采样是指通过对被测电流信号、电压信号进行模数转换，得到两信号离散序列，由于只要准确分析基波信号，并不严格要求高采样频率，可采用1～2.5kHz，以减少硬件要求。该方法避免了非同步采样以及现场噪声对介损角计算结果的影响，能够实现对介损角的准确测量。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种基于迭代匹配追踪容性设备介损角计算方法，其改进之处在于，所述方法包括

(1)采集电流电压信号模数；

(2)初始化参数，设迭代次数Num＝1；

(3)计算频率分辨率和相角分辨率；

(4)构建离散正弦信号原子；

(5)选取最佳原子；

(6)计算最佳频率和最佳相角；

(7)更新式Num＝Num+1所示的迭代次数；

(8)判断是否满足计算误差要求；

(9)计算容性设备介损角。

优选的，所述步骤(1)包括测量容性设备电压信号和电流信号，并用采样频率为f_s的模数转换环节得到离散电压信号X_U和离散电流信号X_I，使采样长度为N。

优选的，所述步骤(2)包括对参数初始化，设当前迭代次数Num＝1；令设置正整数M与J的数值；设定计算结果误差限ε。

优选的，所述步骤(3)包括用式计算当前迭代次数下频率分辨率与相角分辨率。

优选的，所述步骤(4)包括由正弦信号原子g＝k_nsin(2πf_mt+φ_j)构建离散正弦信号原子

其中，2πf_mt+φ_j为正弦信号，f_s为采样频率；N为离散信号的采样长度，且有m＝0,1,2,…,M；j＝0,1,2,…,J；k_n为正整数倍率归一化系数，使得原子满足归一化条件，其计算方法为：

优选的，所述步骤(5)包括根据匹配追踪算法，按下式选取当前迭代次数下最佳原子，