專利名稱：一種高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域。具體是一種高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
介質(zhì)損耗因數(shù)(tan δ )是表征高壓電氣設(shè)備絕緣狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)。其中δ指介質(zhì)損耗角即在交變電場(chǎng)下，電介質(zhì)內(nèi)流過的電流向量和電壓向量之間的夾角的余角，簡(jiǎn)稱介損角。目前，測(cè)量介損角可分為硬件法和軟件法。硬件法主要有過零比較法、電橋平衡法等，此類方法存在硬件處理環(huán)節(jié)多、抗干擾能力差、累積誤差大等缺點(diǎn)難以滿足介損測(cè)量的精度；諧波分析法是目前主要的軟件分析方法，其原理基于傅里葉變換，利用三角函數(shù)的正交性使求解基波分量不受諧波和直流的影響，故可以達(dá)到較高穩(wěn)定性和測(cè)量精度。基于正弦信號(hào)本身的特點(diǎn)和數(shù)字頻譜分析理論可知，只有信號(hào)在滿足整周期采樣和整周期截?cái)嘤?jì)算才能準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)信號(hào)的頻譜分析，否則會(huì)出現(xiàn)頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)，使計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，尤其是相位誤差更大。實(shí)際中電網(wǎng)頻率時(shí)常波動(dòng)，采樣裝置的采樣頻率很難準(zhǔn)確的保持在電網(wǎng)頻率的整數(shù)倍，這也使得無法得到整周期截?cái)嗟臉颖?。加窗插值的傅里葉算法能減輕頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)，在一定條件下精確度高。但非同步采樣下，余弦組合窗抑制頻譜泄漏的能力有限，介損角真實(shí)值極易被頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)掩蓋，窗的主瓣寬度和旁瓣高度的矛盾也制約著計(jì)算的精確性。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的在本于克服現(xiàn)有高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因素精確計(jì)算的不足，提供一種高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)計(jì)算方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的計(jì)算方法是:先將電壓、電流信號(hào)在時(shí)域內(nèi)去除直流，再根據(jù)能量矩原理精確測(cè)出電信號(hào)基波頻率，然后用三彎矩法對(duì)原信號(hào)進(jìn)行插值計(jì)算并進(jìn)行整周期重采樣，最后根據(jù)快速傅里葉算法求出基波電壓、電流的相位角，從而得到介質(zhì)損耗因數(shù)，計(jì)算方法步驟如下:I)將電壓信號(hào)和電流信號(hào)在時(shí)域內(nèi)去除直流分量；2)將去除直流量后的電壓、電流信號(hào)做功率譜分析，并根據(jù)能量矩原理精確測(cè)出信號(hào)基波頻率；①將電壓、電流信號(hào)加Blackman-Harris窗后進(jìn)行功率譜分析，得到多根離散的功率譜譜線；②假設(shè)信號(hào)的第i (0〈i〈-)根功率譜譜線對(duì)原點(diǎn)形成一個(gè)轉(zhuǎn)矩，暫稱能量矩，在反方向上也存在一個(gè)能量矩，使之與原信號(hào)轉(zhuǎn)矩相等，從而推倒出信號(hào)的基波頻率；3)采用三彎矩法對(duì)原始電壓、電流信號(hào)進(jìn)行插值計(jì)算；
4)對(duì)插值后的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行整周期重采樣fs = K*f0其中:fs是重采樣頻率；K=100 ；f0為信號(hào)基波頻率；5)上述步驟4)完成后，截取整周期長(zhǎng)度的樣本，根據(jù)快速傅里葉算法求得基波電壓與電流的相位夾角；6)進(jìn)一步算出基波電壓和基波電流相位夾角的余角，然后求出余角的正切即得到介質(zhì)損耗因數(shù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的精確計(jì)算，而且還能準(zhǔn)確得出電壓、電流信號(hào)各次諧波之間的相位夾角，并且還能通過精確測(cè)量電信號(hào)的基波頻率來檢測(cè)電能質(zhì)量。


圖1是有諧波時(shí)能量矩平衡示意圖。圖中各標(biāo)記說明:其中:0〈i〈N+l ；Xi是第i根譜線的橫坐標(biāo)；Pi是第i根譜線的幅值;M是最大幅值譜線處橫坐標(biāo)；認(rèn)為基波的功率全部分散在第I到第2M根功率譜譜線上，其總的能量矩為
權(quán)利要求
1.種高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的計(jì)算方法，其特征是:先將電壓、電流信號(hào)在時(shí)域內(nèi)去除直流，再根據(jù)能量矩原理精確測(cè)出電信號(hào)基波頻率，然后用三彎矩法對(duì)原信號(hào)進(jìn)行插值計(jì)算并進(jìn)行整周期重采樣，最后根據(jù)快速傅里葉算法求出基波電壓、電流的相位角，從而得到介質(zhì)損耗因數(shù)，計(jì)算方法步驟如下: 1)將電壓信號(hào)和電流信號(hào)在時(shí)域內(nèi)去除直流分量； 2)將去除直流量后的電壓、電流信號(hào)做功率譜分析，并根據(jù)能量矩原理精確測(cè)出信號(hào)基波頻率； ①將電壓、電流信號(hào)加Blackman-Harris窗后進(jìn)行功率譜分析，得到多根離散的功率譜譜線； ②假設(shè)信號(hào)的第i(0〈i〈⑴)根功率譜譜線對(duì)原點(diǎn)形成一個(gè)轉(zhuǎn)矩，暫稱能量矩，在反方向上也存在一個(gè)能量矩，使之與原信號(hào)轉(zhuǎn)矩相等，從而推倒出信號(hào)的基波頻率； 3)采用三彎矩法對(duì)原始電壓、電流信號(hào)進(jìn)行插值計(jì)算； 4)對(duì)插值后的電壓、電流 信號(hào)進(jìn)行整周期重采樣fs = K*f0 其中:fs是重采樣頻率；K=IOO ； f0為信號(hào)基波頻率； 5)上述步驟4)完成后，截取整周期長(zhǎng)度的樣本，根據(jù)快速傅里葉算法求得基波電壓與電流的相位夾角； 6)進(jìn)一步算出基波電壓和基波電流相位夾角的余角，然后求出余角的正切即得到介質(zhì)損耗因數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的計(jì)算方法，所述方法首先將電壓、電流信號(hào)在時(shí)域內(nèi)去除直流分量；然后根據(jù)能量矩原理精確測(cè)出電信號(hào)基波頻率；再用三彎矩法對(duì)原信號(hào)進(jìn)行插值計(jì)算，并進(jìn)行整周期重采樣；最后截取整周期樣本長(zhǎng)度進(jìn)行快速傅里葉計(jì)算得到基波電壓和基波電流的相位夾角，并求出其余角的正切即得到介質(zhì)損耗因素。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的精確計(jì)算，而且還能準(zhǔn)確得出電壓、電流信號(hào)各次諧波之間的相位夾角，并且還能通過精確測(cè)量電信號(hào)的基波頻率來檢測(cè)電能質(zhì)量。
文檔編號(hào)G01R27/26GK103091563SQ20131001433
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者鄧雨榮, 呂澤承, 郭麗娟, 張煒, 梁俊斌, 趙濤, 劉云鵬 申請(qǐng)人:廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)(保定)