[發明專利]一種基于迭代匹配追蹤容性設備介損角計算方法

有效

• 申請號: 201410602142.5
• 申請日: 2014-10-31
• 公開（公告）號: CN104360170B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 王永強;袁帥;謝軍;畢建剛;律方成;楊寧;楊圓;常文治;弓艷朋
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;華北電力大學（保定）;國網天津市電力公司
• 主分類號: G01R27/26
• 分類號: G01R27/26;G06F19/00
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種介損角計算方法，具體講涉及一種基于迭代匹配追蹤容性設備介損角計算方法。

背景技術

高壓電力設備中大部分是電容型絕緣設備，其絕緣性能用介損角的介質損耗角δ的參數來衡量，它準確反映了絕緣的整體性能。對介損角的精確監測能為電氣設備故障診斷提供可靠依據并為電力系統安全穩定運行提供重要保障。

正常情況下，介損角的值很小，約為0.001～0.02rad，實際測量中由于真值過小，常容易被誤差所淹沒。介損角的監測方法目前主要有硬件法和軟件法。硬件法主要包括西林電橋法和數字化過零法，基于硬件法測量介損角計算速度快，但存在抗干擾能力差、測量精度低、累計誤差等缺點。基于軟件法對待測信號進行分析與處理已成為目前介損角測量的主要方法。其中，快速傅里葉分析法(FFT)目前應用最廣,該法主要通過對容性設備電壓、電流數字信號進行加窗截斷、并通過FFT變換求得電壓信號、電流信號相位角，進而求得介損角。然而由于電力系統的頻率常常發生波動，難以保證對待分析的信號準確做到同步采樣或整周期截斷，使FFT存在頻譜泄露以及柵欄效應，其分析結果尤其是相位結果誤差很大，難以直接將傅里葉分析用于介損角的測量。通常可采用加窗截斷以及頻譜校正以減小計算誤差。但是，采用加窗法并不能從根本上克服頻譜泄露的影響；同時，加窗后依然存在柵欄效應；而且，該法對采樣頻率有一定的要求，且為減小負頻率的影響采樣長度不可過短。這些原因都限制了傳統的基于FFT理論的介損角計算方法的計算結果精度的提高。進一步分析即可知曉，基于傅里葉分析的信號表示方法，試圖通過有限正交基函數的集合來表示任意信號，一旦基確定下來后，信號的表示方法也就隨之確定，很難隨著信號的變化進行自適應的改變，故傳統基于傅里葉分析的信號表示方法其表示信號的能力有限。進而，基于傅里葉分析原理的介損角測量算法，其計算結果精度也是受影響的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種基于迭代匹配追蹤容性設備介損角計算方法，對被測電流電壓信號進行模數采樣，得到離散信號；通過被測信號在正弦信號過完備原子庫中進行迭代匹配追蹤以精確計算介損角值。其中，模數采樣是指通過對被測電流信號、電壓信號進行模數轉換，得到兩信號離散序列，由于只要準確分析基波信號，并不嚴格要求高采樣頻率，可采用1～2.5kHz，以減少硬件要求。該方法避免了非同步采樣以及現場噪聲對介損角計算結果的影響，能夠實現對介損角的準確測量。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

一種基于迭代匹配追蹤容性設備介損角計算方法，其改進之處在于，所述方法包括

(1)采集電流電壓信號模數；

(2)初始化參數，設迭代次數Num＝1；

(3)計算頻率分辨率和相角分辨率；

(4)構建離散正弦信號原子；

(5)選取最佳原子；

(6)計算最佳頻率和最佳相角；

(7)更新式Num＝Num+1所示的迭代次數；

(8)判斷是否滿足計算誤差要求；

(9)計算容性設備介損角。

優選的，所述步驟(1)包括測量容性設備電壓信號和電流信號，并用采樣頻率為f_s的模數轉換環節得到離散電壓信號X_U和離散電流信號X_I，使采樣長度為N。

優選的，所述步驟(2)包括對參數初始化，設當前迭代次數Num＝1；令設置正整數M與J的數值；設定計算結果誤差限ε。

優選的，所述步驟(3)包括用式計算當前迭代次數下頻率分辨率與相角分辨率。

優選的，所述步驟(4)包括由正弦信號原子g＝k_nsin(2πf_mt+φ_j)構建離散正弦信號原子

其中，2πf_mt+φ_j為正弦信號，f_s為采樣頻率；N為離散信號的采樣長度，且有m＝0,1,2,…,M；j＝0,1,2,…,J；k_n為正整數倍率歸一化系數，使得原子滿足歸一化條件，其計算方法為：

優選的，所述步驟(5)包括根據匹配追蹤算法，按下式選取當前迭代次數下最佳原子，