專利名稱：一種高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的計算方法
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)備絕緣狀況的一項重要指標。其中δ指介質(zhì)損耗角即在交變電場下，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，簡稱介損角。目前，測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、累積誤差大等缺點難以滿足介損測量的精度；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，故可以達到較高穩(wěn)定性和測量精度。基于正弦信號本身的特點和數(shù)字頻譜分析理論可知，只有信號在滿足整周期采樣和整周期截斷計算才能準確的實現(xiàn)信號的頻譜分析，否則會出現(xiàn)頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)，使計算結(jié)果出現(xiàn)較大誤差，尤其是相位誤差更大。實際中電網(wǎng)頻率時常波動，采樣裝置的采樣頻率很難準確的保持在電網(wǎng)頻率的整數(shù)倍，這也使得無法得到整周期截斷的樣本。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)損耗因素精確計算的不足，提供一種高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)計算方法。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)的計算方法是:先將電壓、電流信號在時域內(nèi)去除直流，再根據(jù)能量矩原理精確測出電信號基波頻率，然后用三彎矩法對原信號進行插值計算并進行整周期重采樣，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)，計算方法步驟如下:I)將電壓信號和電流信號在時域內(nèi)去除直流分量；2)將去除直流量后的電壓、電流信號做功率譜分析，并根據(jù)能量矩原理精確測出信號基波頻率；①將電壓、電流信號加Blackman-Harris窗后進行功率譜分析，得到多根離散的功率譜譜線；②假設(shè)信號的第i (0〈i〈-)根功率譜譜線對原點形成一個轉(zhuǎn)矩，暫稱能量矩，在反方向上也存在一個能量矩，使之與原信號轉(zhuǎn)矩相等，從而推倒出信號的基波頻率；3)采用三彎矩法對原始電壓、電流信號進行插值計算；
4)對插值后的電壓、電流信號進行整周期重采樣fs = K*f0其中:fs是重采樣頻率；K=100 ；f0為信號基波頻率；5)上述步驟4)完成后，截取整周期長度的樣本，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:本發(fā)明不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的精確計算，而且還能準確得出電壓、電流信號各次諧波之間的相位夾角，并且還能通過精確測量電信號的基波頻率來檢測電能質(zhì)量。


圖1是有諧波時能量矩平衡示意圖。圖中各標記說明:其中:0〈i〈N+l ；Xi是第i根譜線的橫坐標；Pi是第i根譜線的幅值;M是最大幅值譜線處橫坐標；認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)的計算方法，其特征是:先將電壓、電流信號在時域內(nèi)去除直流，再根據(jù)能量矩原理精確測出電信號基波頻率，然后用三彎矩法對原信號進行插值計算并進行整周期重采樣，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)，計算方法步驟如下: 1)將電壓信號和電流信號在時域內(nèi)去除直流分量； 2)將去除直流量后的電壓、電流信號做功率譜分析，并根據(jù)能量矩原理精確測出信號基波頻率； ①將電壓、電流信號加Blackman-Harris窗后進行功率譜分析，得到多根離散的功率譜譜線； ②假設(shè)信號的第i(0〈i〈⑴)根功率譜譜線對原點形成一個轉(zhuǎn)矩，暫稱能量矩，在反方向上也存在一個能量矩，使之與原信號轉(zhuǎn)矩相等，從而推倒出信號的基波頻率； 3)采用三彎矩法對原始電壓、電流信號進行插值計算； 4)對插值后的電壓、電流 信號進行整周期重采樣fs = K*f0 其中:fs是重采樣頻率；K=IOO ； f0為信號基波頻率； 5)上述步驟4)完成后，截取整周期長度的樣本，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)的計算方法，所述方法首先將電壓、電流信號在時域內(nèi)去除直流分量；然后根據(jù)能量矩原理精確測出電信號基波頻率；再用三彎矩法對原信號進行插值計算，并進行整周期重采樣；最后截取整周期樣本長度進行快速傅里葉計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)點本發(fā)明不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對高壓電氣設(shè)備介質(zhì)損耗因數(shù)的精確計算，而且還能準確得出電壓、電流信號各次諧波之間的相位夾角，并且還能通過精確測量電信號的基波頻率來檢測電能質(zhì)量。
文檔編號G01R27/26GK103091563SQ20131001433
公開日2013年5月8日 申請日期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 申請人:廣西電網(wǎng)公司電力科學研究院, 華北電力大學(保定)