[发明专利]一种基于相位因子变换插值的介损在线精确测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及电变量的测量领域，尤其是涉及一种基于相位因子变换插值的介 损在线精确测量方法。

背景技术

介质损耗角正切作为综合反映电介质损耗特性优劣的一项指标，是测量和监 控各种电力设备绝缘性能的重要参考量，可以反映出设备绝缘受潮、裂化、气隙放 电等缺陷，是预防电力系统设备故障、监测设备绝缘性能的重要项目。近年来，随 着电气设备状态检测技术的快速发展，人们越来越重视介损的在线测量技术，因此 形成了不同的方法。根据介损的测量方式和原理的不同，其测量方法可以分为两大 类：一是基于“硬件”的测量方法，二是依靠“软件”来实现测量。基于“硬件” 的介损在线测量方法主要是依靠硬件电路装置来实现绝缘设备的电流、电压相位差 比较，如传统的电桥法和文献“介质损耗角的数字化测量”(作者：赵秀山，谈克 雄，清华大学学报，1996，36(9)：51-56.)中的零点相位比较法等，由于其受硬件 影响较大，测量精度较低，而介质损耗角本身较小，对测量精度要求较高，故基于 “硬件”的介损在线测量方法目前已较少使用。依靠“软件”的介损在线测量方法 的典型是谐波分析法，通过对在线绝缘设备两端的电压和电流模拟信号通过传感器 等装置，再进行模数转换，得到电压和电流的数字信号，对数字信号进行谐波信号 分析即可求出介损角。目前基于谐波分析的介损在线测量方法由于能消除谐波畸 变、直流偏置，并具有抗干扰性和温度性而成为较常用的测量手段。

基于谐波分析的介损在线测量方法的核心思想是对电压、电流数字信号进行 离散傅立叶或快速傅立叶变换(DFT/FFT)，因此傅立叶变换固有的栅栏效应和频 谱泄漏是影响介损测量精度的关键因素。同时，电力系统中的频率处于动态波动中， 导致难以对电压、电流进行整周期采样，非同步采样导致了频谱泄漏无法完全消除。 针对谐波分析方法中普遍存在的栅栏效应和频谱泄漏问题，文献“用加Hanning 窗插值高阶正弦拟合法测介损角”(作者：徐志钮，律方成，汪佛池，李和明，高 电压技术，2007，33(4)：50-53)提出了加Hanning窗插值来测量介损角，提高了 介损角的实时性和精度，算法实现了介损的在线测量，但是其角度测量精度有限， 在高干扰和大噪声环境中测量结果受影响较大。

由于介损角一般很小，往往在0.001～0.02rad之间，对其进行在线测量时容易 受到噪声干扰、非同步采样和非周期信号截断等影响。因此，寻求一种高精度、抗 干扰、实时性的测量方法是有必要的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于相位因 子变换插值的介损在线精确测量方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于相位因子变换插值的介损在线精确测量方法，包括以下步骤：

1)对电力容性设备两端的电压、电流进行数字采样，获取电压和电流的离散 采样值；

2)对电压和电流的离散采样值进行加Hanning窗后的离散傅氏变换，并对其 频谱作相位因子变换得到电压和电流的新频谱；

3)分别对电压和电流的新频谱的基频分量进行3谱线叠加插值，得到电压和 电流的基频相位值；

4)将得到的电压和电流基频相位值进行换算，求取介损角δ和介损值tanδ。

所述的步骤1)中的电压离散采样值u(mΔt)_N和电流离散采样值i(mΔt)_N的表达 式为：

其中，M为电压采样信号中的频率分量个数，P为电流采样信号中频率分量个数，U_i为第i个分量的电压幅值，I_j为第j个分量的电流幅值，f_i为第i个分量的电压频率，f_j为第j个分量的电流频率，为第i个分量的电压相位，为第j个分量的电流相位，Δt为采样间隔，N为采样个数，m为自然数且m＝0、1、…、N-1。

所述的步骤2)具体包括以下步骤：

21)对电压和电流的离散采样值进行加Hanning窗后的离散傅氏变换得到变换 后的电压频谱值X(k)和电流频谱值Y(k)：