[发明专利]一种基于总方差的光纤电流互感器随机误差特性分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及电流互感器误差分析领域，尤其是一种基于总方差的光纤电流互感器随机误差特性分析方法。

背景技术

光纤电流互感器是智能变电站中一种重要的过程层设备，为智能变电站间隔层设备提供电流、电压信息，实现电力系统继电保护、电能计量、故障录波、状态监测等功能。光纤电流互感器实现了电流信号的实时测量和监测，为电力系统继电保护、电能计量等设备提供输入信号。光纤电流互感器的随机误差对其性能精度有着重要的影响，因此对其随机误差特性分析提出了更高的要求。光纤电流互感器的随机误差项主要为量化噪声、角度随机游走、偏置不稳定性、速率随机游走和速率斜坡等五个噪声项。

现有技术中，Allan方差法是传统的分析光纤电流互感器随机误差特性的方法，是一种时域分析方法，能够对光纤电流互感器随机误差N、B、K、R、Q(N为角度随机游走系数；B为零偏不稳定性系数；K为速率随机游走系数；R为速率斜坡系数；Q为量化噪声系数)进行细致的表征和辨识，是测量和评价电流信息中各类误差和噪声特征的重要手段。Allan方差假设FOCT数据的不定性由特定噪声源产生，由输出电流数据计算各噪声源协方差的大小，反映出噪声中随机过程的特性并识别出存在于电流数据中的噪声源。鉴于Allan方差的转移函数存在基本的泄露现象，方差估计值在相关时间接近总测量持续时间一半时出现震荡剧烈的不足，置信度较低，因此仅能有效分析理想的时变、平稳信号，不能精确表征非平稳信号在不同频率范围的方差波动情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于总方差的光纤电流互感器随机误差特性分析方法，能够更加精确的分析光纤电流互感器的随机误差特性，有效解决传统的Allan方差法估计值震荡剧烈的缺点，为光纤电流互感器的性能设计和补偿随机误差提供指导。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于总方差的光纤电流互感器随机误差特性分析方法，包括如下步骤：

(1)利用光纤电流互感器试验平台釆集静态、常温下输出的某相电流数据{x₀(t)}；

(2)漂移数据预处理

a)野值辨识与剔除

采用莱特法则对光纤电流互感器输出的电流信息剔除野值，获得不含野值的有效的电流信息，简称野值剔除信息{x1(t)}；

对N次测量电流值x1₁，...，x2_N，求电流信号算术平均值求各测量值相对于平均值的偏差计算标准差判断并剔除野值；若|V_i|＞3σ，则认为对应的x1_i为野值，予以剔除；

b)零均值化处理

计算得野值剔除后数据序列的均值，将序列中各数据减去平均值，更新数据序列为{x2(t)}；

求电流信号算术平均值

减去平均值后的序列更新为{x2(t)}，x2_i＝x1_i-μ；

c)趋势项处理

光纤电流互感器随机漂移序列中含有速率斜坡误差项，零均值处理后的随机序列包含缓慢变化的趋势项，建立趋势项模型，采用最小二乘法估计趋势项模型参数，剔除趋势项后更新序列为{x3(t)}；

趋势项模型为：

式中，a_i(i＝1，...，6)为模型参数；t为时间；采用最小二乘法估计模型参数，求得趋势项模型中各系数值。剔除趋势项后的新序列为{x3(t)}，即：

x3(t)＝x2(t)-d(t)

d)标准化处理

经过前述预处理，数据序列变为{x3(t)}，满足均值为μ_x、方差为的正态分布，对{x3(t)}标准化处理，满足标准正态分布x4i⁽¹⁾～N(0,1)，最终的序列为{x4(t)}，记为{x_n}。

标准化处理并不影响模型参数的估计值，为了便于光纤电流互感器随机漂移预测与补偿，当时序建模后再将数据还原为x3_i＝σ_xx4_i+μ_x。

(3)数据检验

a)平稳性检验