[发明专利]基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法

说明书

本发明公开了基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，包括以下步骤：离线状态下，在电容式电压互感器高压输入端注入高压脉冲，并在高压输入端和低压输出端连接数据采集器用相同采样频率采集信号；对得到的各端信号进行矩阵束去噪拟合；基于有限长卷积公式设计递推公式和线性方程组，对去噪信号进行卷积反演运算，求得电容式电压互感器的单位脉冲响应。本发明解决了现有技术存在的内部存在参数未知杂散电容导致传递特性计算不准确的问题，提供基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，其应用时通过在设备高压端注入高压脉冲，在高压注入端和低压输出端采集电压信号，利用有限长卷积公式反卷计算出系统单位脉冲响应。

技术领域

本发明涉及电容式电压互感器传递特性研究方法，具体涉及基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法。

背景技术

电容式电压互感器是一种电压测量设备，已经广泛应用于我国35kV及以上电网中，其测量数据用于继电保护装置和电能质量测量装置等。其传递特性存在谐波测量误差大、暂态特性差的特点，对继电保护系统的准确动作、电能质量监测测量和故障特征分析预防等产生不良影响。分析电容式电压互感器的传递特性对暂态信号补偿和谐波恢复测量又重大意义。

然而，电容式电压互感器的传递特性测量由于生产制造因素，内部存在参数未知杂散电容，而且内部元件参数测量存在误差。传统的传递特性求解方式包括假设稳态条件下，建立等效电路，通过厂家制造参数求解等效电路传递函数；或者通过谐波电源依次注入试验谐波频点传递特性。内部元件参数不准确将导致传递特性计算不准确，而谐波电源试验需要依靠巨大的物力、时间以及人力。

发明内容

本发明解决了现有技术存在的电容式电压互感器的传递特性测量由于生产制造因素，内部存在参数未知杂散电容导致传递特性计算不准确的问题，提供基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，其应用时依据系统的零状态响应过程，通过在设备高压端注入高压脉冲，在高压注入端和低压输出端采集电压信号，利用有限长卷积公式反卷计算出系统单位脉冲响应，即电容式电压互感器的时域传递特性，保证传递特性计算的准确性，避免谐波电源试验浪费巨大的物力、时间以及人力，反而得出不准确的数据。

本发明通过下述技术方案实现：

基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，包括以下步骤：

A、离线状态下，在电容式电压互感器高压输入端注入高压脉冲，并在高压输入端和低压输出端连接数据采集器用相同采样频率采集信号；

B、对步骤A得到的各端信号进行矩阵束去噪拟合，减小噪声对反演运算的不良干扰；

C、基于有限长卷积公式设计递推公式和线性方程组，对步骤B去噪信号进行卷积反演运算，求得电容式电压互感器的单位脉冲响应。

进一步的，基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，所述步骤B中的矩阵束去噪拟合处理包括以下步骤：

B1、假设母线端采样信号为y[n]，进行数据观测矩阵构造，

式中N采样长度，L＝N/3～N/4；

B2、对矩阵Y进行奇异值分解，仅保留前M个奇异值，得到去噪矩阵

B3、分别去掉的第一列和最后一列得到矩阵和计算矩阵束的特征值，

B4、利用采样信号y[n]和步骤(B3)求的特征值向量z_i构造线性方程组利用最小二乘法求解向量R_i，