[發明專利]基于有理函數逼近的一次信號恢復方法及系統

有效

• 申請號: 202010022734.5
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN110826018B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 李珊君;舒勤;左航
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06F17/17
• 分類號: G06F17/17
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 熊曦

本發明公開了基于有理函數逼近的一次信號恢復方法及系統，包括：對直流電壓互感器一次側輸入不同頻率的電壓；在直流電壓互感器二次側測量同頻電壓；求二次側測量值與一次側測量值之比，獲得不同頻率下的互感器傳遞函數值；根據廠商給定的等效電路圖確定直流電壓互感器擬合傳遞函數的階數；將擬合傳遞函數與測量值利用有理函數逼近原理構建誤差函數；利用最優化算法求解誤差函數的最優解和擬合傳遞函數的系數；利用二次側電壓信號和擬合傳遞函數恢復一次側電壓信號。本發明通過測量傳遞函數值擬合得到的互感器傳遞函數與二次側電壓信號能準確恢復一次側電壓信號，仿真分析驗證了所提方法在寬頻域下具有較高的準確性和良好的抗噪能力。

技術領域

本發明涉及直流電壓互感器研究領域，具體地，涉及基于有理函數逼近的一次信號恢復方法及系統。

背景技術

特高壓直流輸電是目前常用的大容量遠距離輸電技術，隨著國內特高壓直流輸電網絡的建設，直流輸電引起的諧波不穩定以及非線性負載的增加，電網中的諧波問題變得越發嚴重，直流電壓互感器（DC voltage transformer，DCTV）能有效測量一次側的直流電壓，但難以測量系統中的諧波電壓。另一方面，系統發生故障時DCTV二次側電壓難以準確反映系統的暫態情況，可能導致保護裝置延時動作或誤動作，嚴重時影響電力系統的安全運行。而對DCTV寬頻域傳遞特性的準確求取將有效提高DCTV測量一次側電壓的準確性。

目前對于特高壓直流互感器的寬頻域傳遞特性的建模方法研究相對滯后，主要集中在互感器等效電路仿真建模及理論研究。其一，利用測量得到的散射參數和矢量匹配法對電壓傳輸函數進行有理函數逼近得到互感器傳遞函數，為了降低模型復雜度，這種方法只能測量一定頻率范圍內的數據，降低了模型精度。其二，利用諧波源法得到互感器的傳遞函數，其傳遞特性不具有泛化能力，僅能反映該諧波頻率點的測量特征。最常用的方法是對阻容式直流電壓互感器進行集中參數建模和分布參數建模，由于二次分壓系統中隔離放大器截斷頻率難以獲取，使二次分壓系統的傳遞函數難以確定，只能根據廠家給定的元件額定參數推算直流電壓互感器傳遞函數，導致產生較大的誤差。其主要原因有三點：第一，分壓電阻的自熱效應和環境溫度會導致額定電阻阻值變化；第二，安裝電阻的絕緣支架有泄露電流會使高壓臂的實際阻值發生變化；第三，在潮濕的環境中，濕氣侵入電阻內部，通電時會發生電腐蝕，導致電阻值變化。

綜上所述，目前缺乏一種不依賴直流電壓互感器內部參數可以準確求取互感器的寬頻域傳遞特性的方法,導致二次側電壓信號不能準確恢復一次側電壓信號。

發明內容

傳統方法利用額定參數推算直流電壓互感器傳遞函數，但由于互感器長時間工作后元件腐蝕老化，參數改變，導致推算得到的傳遞函數不能準確反映直流電壓互感器實際的傳遞特性。針對這一問題，本發明通過將DCTV等效為一個二端口系統，通過掃頻法獲取不同頻率下直流電壓互感器的傳遞函數值，同時根據等效電路圖確定擬合傳遞函數階數，利用有理函數逼近原理構造擬合傳遞函數與測量值的誤差函數，通過采用粒子群優化算法求取該誤差函數最小值來確定擬合傳遞函數的系數，將所求系數代入擬合傳遞函數，便可準確得到DCTV的傳遞函數。利用二次側電壓信號和DCTV傳遞函數可以準確地恢復一次側電壓信號。

本發明通過下述技術方案實現：

基于有理函數逼近的一次信號恢復方法，包括以下步驟：

A、將直流電壓互感器視為一個二端口系統，通過掃頻法求得直流電壓互感器在不同頻率下的傳遞函數值，完成采樣過程；

B、根據直流電壓互感器的等效電路圖確定直流電壓互感器傳遞函數階數并構建擬合傳遞函數，將采樣值與擬合傳遞函數利用有理函數逼近原理構建誤差函數，利用優化算法求誤差函數的最優解及擬合傳遞函數的系數，完成對直流電壓互感器傳遞函數的逼近擬合；

C、根據逼近擬合得到的DCTV傳遞函數和二次側電壓信號實現一次側電壓信號的恢復。