[發明專利]10kV線變關系在線監測識別系統

在審

• 申請號: 202111432897.1
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114384369A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 盧志勇;沈雷;田浩亮;周偉;趙智奇;劉夢;徐佳蕊
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司駐馬店供電公司
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 鄭州圖釘專利代理事務所(特殊普通合伙) 41164
• 代理人: 石路

本發明涉及10kV線變關系在線監測識別系統，它包括在線監測識別系統平臺，在線監測識別系統平臺包括主機、從機、掌機、CT二次側和CT連接器，從機包括架空從機和電纜從機，CT連接器包括連接座、連接線和連接端子；本發明具有結構簡單、可免停電操作、相序自適應對電網無影響、有效識別線變關系的優點。

技術領域

本發明屬于配電網技術領域，具體涉及10kV線變關系在線監測識別系統。

背景技術

隨著經濟增長和公司供配電技術不斷發展，新建變壓器不斷投入，10kV配電網的復雜性大大增加，再加上我國地形復雜，用電線路多樣，電網維護過程中經常會進行線路切改、倒負荷等操作，導致10kV線變關系復雜多變；因此，提供一種結構簡單、可免停電操作、相序自適應對電網無影響、有效識別線變關系的10kV線變關系在線監測識別系統是非常有必要的。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術的不足，而提供一種結構簡單、可免停電操作、相序自適應對電網無影響、有效識別線變關系的10kV線變關系在線監測識別系統。

本發明的目的是這樣實現的：10kV線變關系在線監測識別系統，它包括在線監測識別系統平臺，所述的在線監測識別系統平臺包括主機、從機、掌機、CT二次側和CT連接器，所述的從機包括架空從機和電纜從機，所述的CT連接器包括連接座、連接線和連接端子。

所述的掌機通過LoRa通信方式與從機、主機進行通信連接，自動生成線變關系識別結果。

所述的CT連接器通過連接座與CT二次側連接、通過連接端子與電纜從機連接。

所述的主機安裝在變壓器低壓側且通過自適應載波技術將特征信號耦合到低壓配電線路中，其中自適應載波技術具體為：自適應濾波器的基本目標是以某種方式調整其參數θ_k，讓濾波器的輸出盡可能使包含參考信號的某個特定的目標函數最小化，通常而言，目標函數F是輸入信號、參考信號和自適應濾波器輸出信號的一個函數，即F＝F[x(k),d(k),y(k)]，目標函數的正確定義必須滿足如下特性：非負性：對于任意x(k),d(k),y(k)，F＝F[x(k),d(k),y(k)]≥0；最優性：F＝F[x(k),d(k),y(k)]＝0，在自適應過程中，自適應算法試圖使函數F最小化，從而使y(k)與d(k)近似相等，θ_k收斂到θ₀，其中θ₀為導致目標最小化的最優系數構成的集合，解釋目標函數的另一只方式是將其視為某個普通誤差信號e(k)的直接函數，而誤差信號又是信號x(k),d(k),y(k)的某個函數，即F＝F[e(k)]＝F[e(x(k),d(k),y(k))]，利用這種結構，可認為一個自適應算法是由最小化算法的定義、目標函數形式的定義和誤差信號的定義三個基本要素構成；最常用的自適應算法有迫零算法，最陡下降算法，LMS算法，RLS算法以及各種盲均算法，適應算法所采用的最優準則有最小均方誤差(LMS)準則，最小二乘(LS)準則，最大信噪比準則和統計檢測準則等，其中最小均方誤差(LMS)準則和最小二乘(LS)準則是目前最為流行的自適應算法準則，由此可見LMS算法和RLS算法由于采用的最優準則不同，在性能，復雜度等方面有許多差別，(1)LMS算法是一種搜索算法，通過對目標函數進行適當的調整，簡化了對梯度向量的計算，主要特征包括低計算復雜度、在平穩環境中的收斂性，利用線性組合器來實現自適應濾波器，并導出其參數的最優解，這對于多個輸入信號的情形，該解導致在估計參考信號d(k)時的最小均方誤差，最優解由下式給出：w₀＝R^-1P，其中R＝E[x(k)x^T(k)]，而且P＝E[d(x)x(k)]，假設d(k)和x(k)是聯合廣義平穩過程，如果可以得到矩陣R和向量P的較好估計，分別記為和則可以利用如下最陡下降算法搜索式的維納解：其中k＝0,1,2,...，表示目標函數相對于濾波器系數的梯度向量估計值，一種可能的解是通過利用R和P的瞬時估計值來估計梯度向量，即得到的梯度估計值為注意，如果目標函數用瞬時平方誤差e²(x)，則上面的梯度估計值代表了真實梯度向量，因為由于得到的梯度算法使平方誤差的均置最小化，因此被稱為LMS算法，其更新方程為：w(k+1)＝w(k)+2μe(k)x(k)，其中收斂因子μ應該在一個范圍取值，以保證收斂性；(2)自適應載波同步：2-1平方差分環路方法：跟蹤相位的問題就是來決定收信號載波的相位的任何變化，最然假設載波頻率f₀已知，但是最終也是要被評估測出來的，接受信號通過預處理來創造一個不包含數據的信號，事實上是在載波的兩倍相位和兩倍頻率處構造了一個正弦信號，理想方程為r_p(t)＝cos(4πf₀t+2φ)，不依賴BPF(帶能濾波器)的相位偏移量，r_p(t)的形式意味著本質上存在這相位模糊，因為對任意整數n,和φ+nπ對于上式來說其值是不變的，所以要用自適應模塊來解決這個問題；2-1-1代價函數：考慮此處的目的是最小化r_p(t)和正弦信號的平方差均值，首先估測相位，即是選取θ使下式最小化，其中r_p(t)＝cos(4πf₀t+2φ)，式中r_p(kT_s)是r_p(t)在KT_s時刻的采樣值，下標SD代表平方差，并且能用來區別于其它代價函數，如果θ能被找到，即θ＝nπ+φ，則代價函數的值就為0，當θ＝nπ+φ的時候，r_p(kT_s)≠cos(4πf₀kT_s+2θ)，e(θ,k)≠0，那么J_SD(θ)＞0，因此，當θ準確定位偏移量時，代價函數得到最小值；2-1-2代價函數的導數：通過上式所給出的近似，能夠得出推導結果和平均變換，因此得出下式2-1-3迭代公式：同時還有很多方法來最小化，通過沿著自適應模塊性能函數的梯度下降，形成了下列算法：將推導結果和平均變換代入上式，并θ＝θ[k]，得到下式θ(k+1)＝θ(k)-μavg{(r_p(kT_s)-cos(4πf₀kT_s+2θ(k)))sin(4πf₀kT_s+2θ(k))}；2-2鎖相環路方法：最好的相位跟蹤方法是鎖相環(PLL)，而PLL可由自適應模塊得來，自適應模塊沿著一個簡單的代價函數的梯度下降，具體想法是利用已知頻率2f₀、相位的余弦信號經過預處理了的接收信號r_p(t)調制成直流信號；2-2-1代價函數：將調制來的直流信號通過濾波將高頻分量濾除之后，直流部分的幅度能夠通過改變相位來調整，使直流部分最大化的θ值與r_p(t)中的φ一樣，具體地，令其中r_p(t)＝cos(4πf₀t+2θ)；2-2-2代價函數的導數：假設低通濾波器的截止頻率低于4f₀，也就是說當J_SD(θ)需要被最小化來得出結果的時候，J_PLL(θ)應該最大化，SD和PLL代價函數的差別在于算法中需要的信號是經過提取的，假設一個小的步長，代價函數對參數θ的微分在時間k能夠近似地表示為：其中r_p(t)＝cos(4πf₀t+2θ)；2-2-3迭代公式：相應的自適應模塊算法為下式：