[发明专利]电力绝缘设备性能测量及电流传感器固有相移测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别是一种电力绝缘设备性能测量及电流传感器固有相移测量方法。

背景技术

电力设备绝缘监测技术是保证电力系统安全运行的关键技术。它是结合传感器技术、计算机技术、电子技术、信号处理以及网络技术，在电力系统运行状态下，对其中的电气设备的绝缘状况进行实时监测，其基本要求是：监测过程不改变系统的运行方式，并保证测量精度等。

容性电力设备的介质损耗(tanδ)是表征设备绝缘性能的一个重要参数，主要通过比较流经设备的漏电流与加在设备两端的高压信号的相位差δ来获得。其中，漏电流的获取主要通过设备接地点处的电流传感器测量获得，要求电流传感器具有较高的测量准确度。

然而，目前应用于各种电力设备绝缘在线监测的电流传感器，都是用高导磁材料作为磁芯绕制而成。在实验室环境下进行测试，这类电流传感器对电流信号角差的监测能够达到较高的精度，同时其稳定性也能满足测量的要求。但实际在线运行后，由于现场的强电磁干扰、环境温度及湿度的大幅度变化、强冲击电流等对磁性材料的作用，使得电流传感器磁芯的性能降低。另一方面，电流传感器中的电子电路同样会受电磁干扰、工作温度及湿度、器件老化等影响，使得输出信号的幅度变比，特别是角差特性发生较大变化。因此，要对电流传感器的角差进行实时监测，以保证绝缘在线监测系统在实际运行中能够获得高精度、稳定可靠的测量结果。

一种在线监测电流传感器角差系统，是人为在传感器的输入端加入已知频率和相位的单频正弦测试电流，在输出端得到的是正常工作时的输出电流与测试电流的混合。采用独立分量分析(ICA)方法将测试信号和电流传感器的原始输出电流分离，通过比较测试信号输入与输出前后相位变化来确定电流传感器的相位。这样就可以通过计算机软件的方法，在电流传感器监测电力设备正常工作的电流的同时获得它的相位，从而实现在线测量。

现阶段最可靠的ICA方式为FastICA算法，该算法的特点是，逐次分离出每一个源分量，而分离顺序依赖于分离矩阵的初值，通常这个初值是随机给定的。FastICA算法在本应用中最主要的问题就是，分离顺序是不可控的，而分离效果却又严重依赖于分离顺序：若其中一个标准信号先于噪声信号被分离出来，则分离结果可能包含比较大的误差；相反，若噪声信号第一个被分离出来，则误差较小。这是因为ICA要求各源分量统计独立；而本模型中的两个附加的标准信号并非统计独立，而仅仅只是满足“正交”这样一个弱分离条件，所以分离这两个标准信号的过程会给噪声分量的分离带来很大的误差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种半盲源分离算法，来替代FastICA算法在正弦信号相位测量中的应用，以改进电力绝缘设备tanδ的测量精度。该算法能有效解决FastICA分离顺序不可控的问题，从而改进测量的精度和速度，并保留原算法抗干扰能力强的优点。

本发明公开了一种利用电流传感器测量绝缘设备性能的方法，其包括：

步骤1、在测量绝缘设备漏电流的电流传感器的输入端，额外加入一个标准正弦信号作为测试信号，所述测试信号和工作信号的混合信号经过电流传感器后得到待测信号；

步骤2、从所述待测信号进行盲源分离得到工作工频信号和高斯混合的噪声分量，求解得到所述噪声分量的投影方向；

步骤3、根据所述噪声分量的投影方向求解得到电流传感器的固有相移；

步骤4、利用所述电流传感器的固有相移，在测量绝缘设备两端的电压信号和电流传感器的输出信号之间的相位差的过程中校正该相位差，进而得到绝缘设备的性能。

本发明还公开了一种测量电流传感器固有相移的方法，其包括：

步骤1、在电流传感器的输入端，额外加入一个标准正弦信号作为测试信号，所述测试信号和工作信号的混合信号经过电流传感器后得到待测信号；

步骤2、从所述待测信号进行盲源分离得到工作工频信号和高斯混合的噪声分量，求解得到所述噪声分量的投影方向；

步骤3、根据所述噪声分量的投影方向求解得到电流传感器的固有相移。

可见，由于漏电流就是通过电流传感器来测量的，但是电流传感器包含一个固有的相位偏移(角差)这造成了对δ的测量误差。因此，本发明提出的上述方法就是在电流传感器正常工作的状态下把这个固有误差测出来，即“在线测量”。然后在每次测量相位差δ时，使用所述相位偏移进行校正。

附图说明

图1是本发明中电力绝缘设备在线测量系统的示意图；

图2是本发明中基于半盲源分离的正弦信号相位测量方法的流程图；