[發(fā)明專利]應(yīng)用于電流傳感器角差在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)分離方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210005831.9
• 申請(qǐng)日: 2012-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN102540130A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔國良;魯華祥;金敏;邊昳;陳天翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): G01R35/02
• 分類號(hào): G01R35/02;G01R25/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電流信號(hào)高精度分離及角差測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于電流傳感器角差在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)分離方法。

背景技術(shù)

電力設(shè)備絕緣監(jiān)測(cè)技術(shù)是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。它是結(jié)合傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、信號(hào)處理以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)其中的電氣設(shè)備的絕緣狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其基本要求是：監(jiān)測(cè)過程不改變系統(tǒng)的運(yùn)行方式，并保證測(cè)量精度等。

容性電力設(shè)備的介質(zhì)損耗(tanδ)是表征設(shè)備絕緣性能的一個(gè)重要參數(shù)，主要通過比較流經(jīng)設(shè)備的漏電流與加在設(shè)備兩端的高壓信號(hào)的相位差來獲得。其中，漏電流的獲取主要通過設(shè)備接地點(diǎn)處的電流傳感器測(cè)量獲得，要求電流傳感器具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度。

然而，目前應(yīng)用于各種電力設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)的電流傳感器，都是用高導(dǎo)磁材料作為磁芯繞制而成。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，這類電流傳感器對(duì)電流信號(hào)角差的監(jiān)測(cè)能夠達(dá)到較高的精度，同時(shí)其穩(wěn)定性也能滿足測(cè)量的要求。但實(shí)際在線運(yùn)行后，由于現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)電磁干擾、環(huán)境溫度及濕度的大幅度變化、強(qiáng)沖擊電流等對(duì)磁性材料的作用，使得電流傳感器磁芯的性能降低。另一方面，電流傳感器中的電子電路同樣會(huì)受電磁干擾、工作溫度及濕度、器件老化等影響，使得輸出信號(hào)的幅度變比，特別是角差特性發(fā)生較大變化。因此，要對(duì)電流傳感器的角差進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保證絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中能夠獲得高精度、穩(wěn)定可靠的測(cè)量結(jié)果。

一種在線監(jiān)測(cè)電流傳感器角差系統(tǒng)，是人為在傳感器的輸入端加入已知頻率和相位的單頻正弦測(cè)試電流，在輸出端得到的是正常工作時(shí)的輸出電流與測(cè)試電流的混合。采用獨(dú)立分量分析(ICA)方法將測(cè)試信號(hào)和電流傳感器的原始輸出電流分離，通過比較測(cè)試信號(hào)輸入與輸出前后相位變化來確定電流傳感器的相位差。這樣就可以通過計(jì)算機(jī)軟件的方法，在電流傳感器監(jiān)測(cè)電力設(shè)備正常工作的電流的同時(shí)獲得它的相位差，從而實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。

采用ICA方法來分離混合信號(hào)存在的最主要的問題就是估計(jì)出來的獨(dú)立源分量接近于其真實(shí)值的程度是未知的。這種情況是由多種原因造成的：

ICA方法要求各源分量是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，且其中至多有一個(gè)分量是高斯分布的。然而實(shí)際應(yīng)用中真實(shí)數(shù)據(jù)并不能嚴(yán)格符合ICA的模型。

ICA方法使用的隨機(jī)產(chǎn)生的初始混合矩陣，在計(jì)算的過程中可能會(huì)收斂于不同的局部最小值。

混合信號(hào)的抽樣點(diǎn)數(shù)是有限的，這也會(huì)引入統(tǒng)計(jì)誤差。

因此，有必要對(duì)ICA分離的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，研究它的可靠性。對(duì)同一混合信號(hào)運(yùn)行多次ICA并且選取最優(yōu)的結(jié)果，這樣比單獨(dú)運(yùn)行一次的結(jié)果具有更高的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種應(yīng)用于電流傳感器角差在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)分離方法，以將其應(yīng)用于電流傳感器角差在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中電流信號(hào)分離模塊，并提高輸出結(jié)果的準(zhǔn)確度。

本發(fā)明提供一種應(yīng)用于電流傳感器角差在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)分離方法，包括如下步驟：

步驟1：將電流傳感器的輸出信號(hào)與兩個(gè)不同初始相位的測(cè)試信號(hào)一起組成3維觀測(cè)信號(hào)矩陣X(n)；

步驟2：對(duì)觀測(cè)信號(hào)矩陣運(yùn)行多次FastICA算法，進(jìn)行信號(hào)分離以得到多次分離結(jié)果；

步驟3：對(duì)每次分離得到的3個(gè)源分量進(jìn)行頻率計(jì)算，根據(jù)頻率的差異判斷電流傳感器的正常工作電流分量所在行為k；

步驟4：對(duì)每次分離結(jié)果計(jì)算評(píng)價(jià)函數(shù)，公式為：

f＝((a_2k-μ)²+(a_3k-μ)²+μ²)/3，

其中a_ij為分離結(jié)果中混合矩陣A的第i行j列的元素，μ為a_2k、a_3k和0的均值；

步驟5：比較各次分離的評(píng)價(jià)函數(shù)值，選擇評(píng)價(jià)函數(shù)值最大的一次分離為該次測(cè)量的最優(yōu)分離結(jié)果；

步驟6：根據(jù)最優(yōu)分離結(jié)果計(jì)算電流傳感器的角差。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：

1、本發(fā)明提供的這種應(yīng)用于電流傳感器角差在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)分離方法及其擇優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)，可以應(yīng)用于電流傳感器角差在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中電流信號(hào)分離模塊，提高輸出結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2、本發(fā)明提供的這種應(yīng)用于電流傳感器角差在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)分離方法及其擇優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)，提出的評(píng)價(jià)函數(shù)能有效地選取多次分離結(jié)果中測(cè)量誤差較小的分離作為最優(yōu)分離結(jié)果，具有測(cè)量準(zhǔn)確度高、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明