電容式電流互感器(CVT—)以其獨特的優點在電力系統中得到越來越多的應用。 而且,由于其工作原理的特殊性,國家標準GB/-1993《電網電能質量紋波》明確規定CVT不能用于紋波檢測,隨著非線性負載逐漸減小,紋波電流檢測已經成為電力行業保障穩定運行的必要要求,形勢的發展催生了對紋波電流進行準確檢測的需求。
現有技術中存在一種紋波檢測偏差校正裝置,包括紋波形成、高壓形成、精確值輸出、實測CVT輸出、數據處理、結果輸出幾個主要部分。 在對CVT設備進行了紋波傳遞特性實驗后,借助實測的紋波傳遞特性曲線實現了紋波檢測的校準。該裝置看似能夠實現紋波檢測的精確校準,但是有一個問題是每個CVT裝置都必須單獨標定,工作量大。 實際應用難度大,存在成本高、效率低、速度慢等缺點。
現有技術是在傳統電容式電流互感器的基礎上,在低壓端改裝電容分壓器作為紋波檢測的檢測裝置,實現對紋波電流信號的分析檢測。 這種方法的一個固有缺陷是必須修理CVT。 從理論上講,它是對CVT檢測原理的顛覆性改變。 它有點類似于電子變壓器的工作原理,其制造和設計成本將不再具有CVT的特點。 但由于CVT內部新元素減少,其安全性無法評估和預測。 可以說,對現有CVT應用進行改造并不容易,存在結構復雜、成本高、可靠性存在隱患等缺陷。 .
現有技術中,將兩個電壓傳感器置于CVT內部,通過數據采集卡分別采集流過CVT高壓電容C1和低壓電容C2的電壓信號。 然后通過紋波分析程序對采集到的電壓信號進行紋波分析,分析紋波后,通過估算電壓與電流的關系,得到CVT電網側的電流紋波。
現有技術中也是對預設模型的等效電路器件參數進行擬合得到鐵損幅值基頻響應曲線和相位基頻響應特性曲線,再根據其他模型的不同等效電路器件的參數在模擬上通過平移等方式調整曲線,實現標定。 該方法實際處理的是傳輸過程中由于結構參數(即:高壓電容C1、中壓電容C2、分壓比k參數)不同而引起的傳輸特性的變化(如圖1和圖2所示) CVT制造。 較少考慮可操作性,但未充分考慮雜散電容的影響; 而且,理論分析和計算機仿真研究表明,CVT等效電路器件參數隨溫度變化的特性似乎對基波的傳輸特性影響很大,影響很小,但對基波的傳輸影響很大。紋波信號。 不考慮濕度影響的紋波檢測和校準方法在實際特定應用中會導致溫度服務有較大的附加偏差。 圖3為溫度變化引起后,傳感器鐵損和紋波相位差的變化,可見溫度對CVT紋波電流的檢測精度影響很大。 紋波頻率越高,影響越嚴重,因此,在研究CVT紋波電流的準確檢測方法時,必須考慮濕度對檢測結果的影響。
問題拆分
該方法借助曲線擬合,得到離線條件下不同參數組合下的物理配準估計多項式,然后針對具體的CVT裝置,采用人機對話的形式輸入其標牌參數(實際參數) ) 進入 CVT 裝置。 波標定裝置,借助物理配準估計多項式得到任意參數在常溫條件下的網絡傳遞函數,即得到特定參數在常溫條件下的CVT幅頻曲線和相頻曲線; 根據得到的CVT運行環境濕度,估算離線條件下得到的等效電路參數因溫度變化引起的偏差,得到CVT幅頻曲線和相頻曲線隨溫度變化的修正曲線,得到CVT紋波實現。 準確校正檢測濃度。
問題解決了
為達到上述技術效果,本發明的技術方案如下:
一種基于配準法準確檢測電容式電流互感器紋波電流的方法,包括以下步驟:
S1:根據電容式電流互感器的等效電路模型,估算得到不同主電容參數值組合下滿足基波檢測精度要求的等效電路結構參數;
S2:根據S1得到的等效電路結構參數,離線估算出不同主電容值組合下,室溫下容性電流互感器各紋波網絡傳遞函數的標定系數電流與電壓成什么比,即相對于標定二次側系數 輸出得到的基本幅值信噪比響應曲線和信噪比響應曲線的校準系數;
S3:考慮到電容式電流互感器由于制造參數的差異而導致的結構參數,采用二維線性配準的方式,在不同結構參數組合和不同水溫條件下,得到實際待標定的電容式電流互感器。 各紋波電流傳輸特性的標定系數,使得可以從副邊輸出信號的快速傅立葉變換結果得到原邊各紋波電壓信號在室溫下的標定值;
S4:通過體溫檢測,通過一維線性配準實現不同水溫條件下電流紋波的精確校準檢測;
所述步驟S1的具體過程為:
根據電容式電流互感器生產規范標準GB/T4703-2001,電容分壓器應滿足耦合電容和電容分壓器標準JB/T8169-1999的規定:選擇分壓電容單元時電容分壓器,串聯的任意一個電容單元的實測值與標稱值之差不應超過標稱值的-5%~+10%,串聯的任意兩個電容單元的實測電容值之比串聯到兩臺機組的額定容量比值之差應不小于后者比值的5%,并確定容性電流互感器高壓電容器C1和中壓電容器C2的變化范圍; 生成一系列數字,以組合的形式定義C1和C2的不同組合;
在保證基波傳輸精度的前提下,由上述已知的高壓電容C1和中壓電容C2的組合,借助電容式電流互感器在諧振檢測中的原理基波狀態下,中間檢波器的理論電感值LS,并考慮電容式電流互感器的制造特性,設定1.005LS作為補償檢波器的實際電感參數; 雜散電容、阻尼電路和負載參數均按照常規和額定運行參數設置; 從而得到電容式電流互感器在不同具體參數下的等效電路模型。
進一步地,步驟S2的具體過程為:
根據上述C1和C2的組合,通過步驟S1得到的參數配置,離線估算出容性電流互感器在常溫標稱參數條件下不同主電容值的參數組合,各時間的紋波傳輸為相對于 基本鐵損-頻響曲線和相移-頻響曲線的標定系數,通過曲線擬合得到,得到不同參數組合條件下各紋波的頻響標定系數曲面圖。
進一步地,在步驟S3中,獲取待標定的實際電容式電流互感器的各紋波電流的傳遞特性標定系數的過程如下:
1)根據電容式電流互感器銘牌參數的額定電容C1和實測分壓比k,通過估算公式估算電容式電流互感器的高壓電容C1和中壓電容C2:求和C2=kCN;
2)在給定參數的情況下,通過二維線性配準的方式,估計得到各紋波電流的輸變比kh的值和相位偏移值,假設實際值C1 和 C2 介于 ( C1(1), C2(1), kh1), (C1(2), C2(1), kh2), (C1(1), C2(2), kh3), ( C1(2),C2(2),kh4)構成一個估計空間,其中取值范圍四個頂點處的第h個紋波的電流輸變比用khi表示電流與電壓成什么比,相位偏斜為取值范圍的四個頂點處的第h個波紋由 表示,kh的估計公式為:
在,
3) 電容式電流互感器副邊輸出的采樣值,通過快速傅立葉變換及其標定配準算法估算,得到原邊經電容式電流互感器(CVT)變換后的副邊輸出。每個紋波的幅度Ush和相位值
4) 根據二次側紋波電流值和得到的紋波傳輸鐵損和相位偏移值,估算出原邊紋波電流在室溫下的實際校準電流值Uhc和相位值Φhc,其估計公式為:
進一步地,步驟S4中通過物理配準實現任意溫度條件下電流紋波的準確檢測的具體過程為:
1)、根據上述二維線性插值法,任意容性電流互感器的高壓電容C1和中壓電容C2的參數組合,常溫條件下各紋波的實際標定電流值Uhc和相位可求得值Φhc;
2)當溫度變化時,等效電路的參數隨溫度變化,通過實際運行得到傳輸特性對各紋波參數隨溫度變化曲線的影響的離線仿真估計得到被測容性電流互感器各紋波電流的輸電鐵損和相位的空氣溫度標定系數λhb和λhx;
3)由常溫下的實際電流值Uhc和相位值Φhc,借助溫度校準系數λhb和λhx,估算出任意工作溫度下原邊紋波電流的實際電流值Uht和相位值Φht . 估計公式為:
與現有技術相比,本發明技術方案的有益療效是:
本發明的方法通過曲線擬合得到離線條件下不同參數組合條件下的物理配準估計多項式,然后針對具體的CVT裝置,采用人機對話的形式輸入其標牌參數(實際參數) into 紋波標定裝置利用物理配準估計多項式得到任意參數在常溫條件下的網絡傳遞函數,即得到特定常溫條件下的CVT幅頻曲線和相頻曲線參數; CVT運行環境的實測濕度,通過離線條件下得到的溫度變化引起的等效電路參數偏差的估算,以及CVT幅頻曲線和相頻曲線隨溫度變化的修正曲線,實現CVT精確修正紋波密度檢測。