一種新的金屬氧化物避雷器泄漏電流分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及避雷器泄漏電流分析領(lǐng)域，具體涉及一種新的金屬氧化物避雷器泄漏 電流分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通過研究發(fā)現(xiàn)，避雷器的運行狀態(tài)的改變體現(xiàn)在流過避雷器的全電流和阻性電流 這兩個內(nèi)部參數(shù)的改變，即可以用避雷器的全電流和阻性電流來表征實際避雷器的運行狀 態(tài)，實現(xiàn)避雷器運行時的監(jiān)測和預(yù)警。
[0003] 對于含連接避雷器的線路中電壓、電流信號的分析，首先需要對其進(jìn)行準(zhǔn)確的測 量。理論上電壓信號只含有基波信號，而電流信號還含有除基波信號以外的3次、5次等諧波 信號，傳統(tǒng)的FFT算法適用于強信號、小干擾的情況，在基頻同步采樣時沒有理論誤差，對于 電壓、電流的結(jié)果較為準(zhǔn)確。而實際電路中的電壓、電流信號可能會出現(xiàn)以下問題而導(dǎo)致傳 統(tǒng)FFT算法檢測失效：1)基頻非同步采樣帶來的頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)問題，由于電網(wǎng)基波頻 率時刻處于波動之中，其最大波動范圍在±0.5Hz以內(nèi)，正常波動情況在±0.2Hz以內(nèi)，而由 此帶來的誤差較大，其相位誤差可能達(dá)到5°以上，致使后續(xù)的計算出現(xiàn)嚴(yán)重錯誤;2)由于電 路中含有避雷器，因此電壓、電流信號可能會承受來自雷電信號的高頻瞬時大干擾，而硬件 抗混疊濾波器可能出現(xiàn)信號衰減不徹底或者大干擾頻率小于抗混疊濾波器的截止頻率的 情況，此時的大干擾對電壓、電流信號的檢測具有很大的影響。對于電壓、電流信號的高精 度測量，解決以上問題是關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的金屬氧化物避雷器泄漏電流分析方 法，通過旋轉(zhuǎn)因子變換后的頻點處的幅值矢量疊加能夠在基頻非同步采樣時消除柵欄效應(yīng) 和抑制頻譜泄漏，同時消除瞬時大干擾帶來的影響，避免了傳統(tǒng)FFT算法在非同步采樣或瞬 時大干擾情形下檢測出現(xiàn)的錯誤。
[0005] 本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] -種新的金屬氧化物避雷器泄漏電流分析方法，首先對電網(wǎng)信號的離散采樣值
|進(jìn)行滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的10周波加窗，執(zhí)行非同步時 加 Hanning窗，再經(jīng)DFT/FFT變換后對應(yīng)譜線k處的頻譜值
[0007]
i將頻譜值兩次乘以旋轉(zhuǎn)相位 因子IIIII變換后得到的頻點處的幅值矢量疊加，以得到避雷器的頻率、幅值和相位參數(shù) 的準(zhǔn)確值，其中At為單位采樣間隔，Μ為分量個數(shù)，為分量的頻率、幅值和相位，n = 0、1、…、N_1，N為采樣窗口長度，i = fi/Δ f為單位化頻率值，Δ f為采樣窗長為N時對應(yīng)的頻 率分辨率，W( ·)表示對應(yīng)加窗的窗譜函數(shù)，當(dāng)N>>1時對應(yīng)Hanning窗譜函數(shù)的表達(dá)式如 下：
[0008]
[0009]具體計算準(zhǔn)確的頻率、幅值和相位參數(shù)的公式分別為：
[0010] L . .....
.. _____________________________________________________I其中ki、i為對應(yīng)頻率分量fi的最大譜線序號和頻率偏移
:::::::::::::::::::::::::::::::::::&
[0011] 具體計算準(zhǔn)確的幅值公式為
[0012]
[0013] 具體計算準(zhǔn)確的相位參數(shù)的公式為
[0014]
[0015] 與現(xiàn)令扠不ffiK，不及明的令ffi
雙朱定：
[0016] 本發(fā)明通過多頻點處的譜線矢量相加插值消除了 FFT固有的柵欄效應(yīng)和頻譜泄漏 影響，同時抵消了瞬時高頻大干擾對頻譜信號的干擾，從而能夠高精度地測量電壓、電流的 幅值、頻率和相位參數(shù)，使得最終的參數(shù)精度提高。
【附圖說明】
[0017] 圖1改變旋轉(zhuǎn)因子以抵消泄漏示意圖；
[0018] 圖2基頻非同步采樣時的DFT柵欄效應(yīng)和頻譜泄漏現(xiàn)象；
[0019] 圖3含瞬時高頻大干擾的信號時域圖；
[0020] 圖4含瞬時高頻大干擾的信號頻譜圖；
[0021] 圖5實測電壓、電流采樣數(shù)據(jù)。
【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
[0023] 實施例1
[0024] 對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的10周波加窗(基頻同步時加矩形窗、非同步時 加 Hanning窗)DFT/FFT頻譜分析得到頻譜信息。
[0025] 對于電網(wǎng)信號的離散采樣值為：
[0026]
[0027] 式中△ t為單位采樣間隔，Μ為分量個數(shù)，fi、Ai、i為分量的頻率、幅值和相位，n = 0、 1、···、Ν_1，N為米樣窗口長度。
[0028] 式(3-1)進(jìn)行DFT/FFT變換后對應(yīng)譜線k處的頻譜值為：
[0029]
[0030] 式中i = fi/ Δ f為單位化頻率值，Δ f為采樣窗長為N時對應(yīng)的頻率分辨率，W( ·)表 示對應(yīng)加窗的窗譜函數(shù)，當(dāng)N> > 1時對應(yīng)Hanning窗譜函數(shù)的表達(dá)式如下：
[0031]
[0032] 對上述頻譜進(jìn)行乘旋轉(zhuǎn)相位因子11111處理得新頻譜信息圓Η使得各分量主 瓣內(nèi)的相位嚴(yán)格相同，旁瓣內(nèi)的相位嚴(yán)格相反、幅值相近。
[0033] 將式(3-2)表示為：
[0034]
........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
[0035] 式中頻譜值G(k)分量的相位因子中^
項，其隨著譜 線位置的不同而變化，當(dāng)k值較大時影響較大，為了式(3-4)中的相位值不隨譜線位置k的變 化而改變，乘以旋轉(zhuǎn)相位因子|||_以抵消其變化，即：
[0036]
[0037] 將單位化頻率值1寫成如下形式：
[0038]
[0039] 其中為對應(yīng)頻率分量^的最大譜線序號和頻率偏移值，且戀I議I戀111議II
[0040] 式(3-5)表示為：
[0043]其_
I示乘旋轉(zhuǎn)相位因子后頻譜上其余分量對分量fi的旁 瓣干擾疊加值，對單個值A(chǔ) (km)來說，其旁瓣幅值相近、相位方向嚴(yán)格相反。
[0044] 其改變旋轉(zhuǎn)因子來抵消泄漏思想的示意圖如圖1所示。
[0045] 通過對新頻譜幻相鄰譜線相加以消除部分旁瓣疊加泄漏的思想，可通過相鄰譜 線對應(yīng)的頻譜值相加來抑制其它分量對關(guān)注分量的旁瓣泄漏影響，即△ (h)+A (ki-Ι) ? 0、 A(ki)+A(ki+1)?0,則
：：;i ||l|；||^[0048] 那么，基于旋轉(zhuǎn)因子的3譜線比值為：
[0046]
[0047]
[0049]
............................................................................................................................................................................