一種容性絕緣設備介質損耗角的計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了監(jiān)測【技術領域】的一種容性絕緣設備介質損耗角的計算方法。其技術方案是，首先構建Blackman自卷積窗，并采集待測設備的電流和電壓信號，并對電流和電壓信號的進行離散采樣；其次采用構建的Blackman自卷積窗對離散信號序列進行加窗截斷，得到加窗截斷后離散信號的離散頻譜函數(shù)；接著對加窗截斷后離散信號的離散頻譜函數(shù)進行分析，得到主瓣寬度與旁瓣特性；最后采用四譜線插值修正理論求解出電壓、電流基波信號相位角進而求出介損角。本發(fā)明利用Blackman自卷積窗極好的抑制頻譜泄露效應，利用四譜線插值進行頻譜校正，解決非同步采樣下基于FFT理論的介損角測量誤差，測量精度高，硬件要求小。
【專利說明】一種容性絕緣設備介質損耗角的計算方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于監(jiān)測【技術領域】，尤其涉及一種容性絕緣設備介質損耗角的計算方法。【背景技術】
[0002]按絕緣結構進行分類，電容型絕緣結構的設備在高壓電カ設備中占了絕大多數(shù)。介質損耗角8 (簡稱介損角)是衡量電氣設備絕緣性能的ー個重要參數(shù)，它能準確反映絕緣的整體性能。對介損角進行精確監(jiān)測能為電氣設備故障診斷提供可靠依據(jù)并為電カ系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提供重要保障。
[0003]正常情況下，介損角為ー個很小的值，約為0.001?0.02rad，實際測量中由于真值過小，常容易被誤差所湮沒。目前常見介損監(jiān)測方法主要有硬件法和軟件法。硬件法主要包括西林電橋法和數(shù)字化過零法，基于硬件法測量介損角計算速度快，但存在抗干擾能力差、測量精度低、累計誤差大等缺點?；谲浖▽Υ郎y信號進行分析與處理已成為目前介損監(jiān)測的主要方法，概括來說主要包括相關函數(shù)法、正弦擬合法、神經元自適應測量法、小波理論及其改進分析法、Hilbert-Huang變換法等方法,這些方法均存在著計算量大，硬件要求復雜等缺點，且對抗噪聲干擾能力較差。
[0004]諧波分析法(FFT及其改進算法)是目前介損角測量方面應用較廣方法，其算法易于實現(xiàn)、受直流分量和諧波的干擾小，然而由于電カ系統(tǒng)頻率常常發(fā)生波動，難以保證對待分析信號準確做到同步采樣或整周期截斷，使FFT存在頻譜泄露以及柵欄效應，其分析結果尤其是相位結果誤差很大，難以直接將傅里葉分析用于介損角的測量?；诂F(xiàn)有普通窗函數(shù)進行加窗截段對信號進行分析，其抑制頻譜泄露的能力是有限的，較小的頻譜泄露干擾既能對介損角測量結果產生較大影響。加窗后，由于柵欄效應，基波準確譜線往往在兩離散譜線中間，常用的頻譜校正算法均計算結果均有一定偏差。這些原因都限制了傳統(tǒng)基于FFT理論的介損角計算方法計算結果精度的提高。

【發(fā)明內容】

[0005]針對【背景技術】中提到的現(xiàn)有的介損角測量方法抗干擾能力差、測量精度低和累計誤差大的問題，本發(fā)明提出了一種容性絕緣設備介質損耗角的計算方法。
[0006]一種容性絕緣設備介質損耗角的計算方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟:
[0007]步驟1:構建Blackman自卷積窗；
[0008]步驟2:采集待測設備的電流和電壓信號，并對電流和電壓信號的進行離散采樣，得到電流和電壓信號的離散數(shù)字信號序列；
[0009]步驟3:采用步驟I中構建的Blackman自卷積窗對離散信號序列進行加窗截斷，并進行快速傅里葉變換FFT，從而得到加窗截斷后離散信號的離散頻譜函數(shù)；
[0010]步驟4:在步驟3的基礎上，對加窗截斷后離散信號的離散頻譜函數(shù)進行分析，得到主瓣寬度與旁瓣特性；[0011]步驟5:通過分析加窗截斷信號經FFT后離散頻譜，比較并找出基波頻點準確位置附近里所有離散譜線幅值最大的四根譜線，采用四譜線插值修正理論求解出電壓、電流基波信號相位角進而求出介損角。
[0012]所述構建Blackman自卷積窗的過程為:
[0013]步驟101:根據(jù)長度為M的離散Blackman窗,定義P階Blackman自卷積窗；
[0014]
【權利要求】
1.一種容性絕緣設備介質損耗角的計算方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟: 步驟1:構建Blackman自卷積窗； 步驟2:采集待測設備的電流和電壓信號，并對電流和電壓信號的進行離散采樣，得到電流和電壓信號的離散數(shù)字信號序列； 步驟3:采用步驟I中構建的Blackman自卷積窗對離散信號序列進行加窗截斷，并進行快速傅里葉變換FFT，從而得到加窗截斷后離散信號的離散頻譜函數(shù)； 步驟4:在步驟3的基礎上，對加窗截斷后離散信號的離散頻譜函數(shù)進行分析，得到主瓣寬度與旁瓣特性； 步驟5:通過分析加窗截斷信號經FFT后離散頻譜，比較并找出基波頻點準確位置附近里所有離散譜線幅值最大的四根譜線，采用四譜線插值修正理論求解出電壓、電流基波信號相位角進而求出介損角。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述構建Blackman自卷積窗的過程為: 步驟101:根據(jù)長度為M的離散Blackman窗,定義P階Blackman自卷積窗；
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中，電流和電壓信號為:
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電流和電壓信號的離散數(shù)字信號序列為:
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中，采用Blackman自卷積窗對離散信號序列進行加窗截斷，并進行快速傅里葉變換FFT，進而得到加窗截斷后離散信號的離散頻譜過程為: 步驟301:對電流、電壓離散序列加窗截斷后，加窗截斷信號為:

6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中，在步驟3的基礎上，對加窗截斷后離散信號的離散頻譜函數(shù)進行分析，得到主瓣寬度為:
Bff= 12P JI /N= 12 JI /M 其中，M為原Blackman窗的長度；P為自卷積階數(shù)；N為p階Blackman自卷積窗的長度。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5中，采用四譜線插值修正理論求解出電壓、電流信號相位角進而求出介損角的過程為: 步驟501:設基波頻點準確位置1?附近四跟幅值最大譜線分貝為分k1、k2、k3、k4 ;且基波頻點準確位置 kQ 在 k2、k3 之間，且有k0 ^ k3 ;計算時，kQ=fQN/fs ； 步驟502:根據(jù)設定的譜線比值

【文檔編號】G01R27/26GK103576002SQ201310557636
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權日:2013年11月11日
【發(fā)明者】王永強, 謝軍, 律方成 申請人:華北電力大學（保定）