一种用于CVT电压质量测量的电压数字信号测量方法及系统

摘要

本发明公开了一种用于CVT电压质量测量的电压数字信号测量方法及系统，所述方法包括以下步骤：采集获取CVT高压电容C1及中压电容C2的实时电流时间序列，依次分别记为{ic1(t)}、{ic2(t)}；计算获得高压电容C1上的实时电压时间序列{uc1(t)}，计算获得中压电容C2上的实时电压时间序列{uc2(t)}；计算获得CVT一次侧实时电压数字信号时间序列{uc(t)}；基于获得的CVT一次侧实时电压数字信号时间序列{uc(t)}进行电压质量测量。本发明通过CVT分压电容实时电流信号得到CVT一次侧实时电压数字信号，将该数字电压信号输入到数字式电压质量监测终端能够开展以谐波为主的各类电压质量监测。

说明书

技术领域

本发明属于CVT电压质量测量技术领域，特别涉及一种用于CVT电压质量测量的电压数字信号测量方法及系统。

背景技术

目前，随着技术的进步及能源产业政策的调整，大规模新能源发电(例如太阳能发电等)不断接入输电网，使得输电网电磁环境更加复杂，需要密切关注输电网谐波等电压质量水平，开展广泛的电压质量综合治理。对电压质量的监测，是开展治理的前提；然而，现场大量使用电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer，CVT)，为电压质量的监测带来了很大困难，这是因为CVT从原理上讲无法正确传递非工频信号，而电压质量事件恰恰包含多种频率信号。

为避免现场大量更换电压互感器，目前通常采用两种方法来校正CVT传递的电压信号。一是频谱传递函数矫正技术，在实验室给CVT施加标准谐波源信号，在CVT二次侧进行谐波测量，测量结果与标准源输入信号进行比较，得到误差曲线，用该误差曲线矫正CVT二次侧测量结果得到精确值；二是频域电容电流法，该方法通过对CVT实时电流进行傅里叶分解得到各次谐波电流频谱分量，其结果与各次谐波对应的容抗相乘得到CVT谐波电压。上述这两种传统方法存在共同的难以克服的缺陷，即其皆为频域方法，忽略了电压的时域特征，故而只能用于测量谐波电压，而无法进行电压暂升、暂降、快速瞬态变化、闪变等其他时域相关的电压质量的在线监测。

综上所述，现场如采用上述的两种传统方法，只能获得谐波数据而无法获得其他电压质量数据，无法观测到真实的电压波形，无法帮助专业人员全面掌握现场的电压质量情况。因此，亟需一种能在应用了CVT的现场来还原真实的时域电压信号的测量方法及系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于CVT电压质量测量的电压数字信号测量方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明通过CVT分压电容实时电流信号得到CVT一次侧实时电压数字信号，将该数字电压信号输入到数字式电压质量监测终端能够开展以谐波为主的各类电压质量监测。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种用于CVT电压质量测量的电压数字信号测量方法，包括以下步骤：

步骤1，采集获取CVT高压电容C1及中压电容C2的实时电流时间序列，依次分别记为{i

步骤2，基于步骤1获得的高压电容C1的实时电流时间序列{i

步骤3，基于步骤2获得的获得高压电容C1上的实时电压时间序列{u

步骤4，基于步骤3获得的CVT一次侧实时电压数字信号时间序列{u

本发明的进一步改进在于，步骤2中，

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式中，u

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式中：u

本发明的进一步改进在于，步骤3中，

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本发明的进一步改进在于，步骤4具体包括：

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本发明的一种用于CVT电压质量测量的电压数字信号测量系统，包括：

实时电流时间序列获取模块，用于采集获取CVT高压电容C1及中压电容C2的实时电流时间序列，依次分别记为{i

实时电压时间序列获取模块，用于根据获得的高压电容C1的实时电流时间序列{i

实时电压数字信号时间序列获取模块，用于根据获得的获得高压电容C1上的实时电压时间序列{u

监测模块，用于根据获得的CVT一次侧实时电压数字信号时间序列{u

本发明的进一步改进在于，实时电压时间序列获取模块中，

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本发明的进一步改进在于，实时电压数字信号时间序列获取模块中，

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本发明的进一步改进在于，监测模块中，所述根据获得的CVT一次侧实时电压数字信号时间序列{u

将{u

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

针对CVT(电容式电压互感器)进行的电压质量在线监测问题，本发明提供了一种通过CVT分压电容实时电流信号得到CVT一次侧实时电压数字信号的方法，该数字电压信号输入到传统的数字式电压质量监测终端可以开展以谐波为主的各类电压质量监测。本发明为在输电系统(CVT主要应用于110kV及以上输电系统)开展全面的电压质量综合管理提供了可能及技术支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中，CVT实时电压及C1、C2实时电流的示意图；

图2是应用本发明实施例的方法得到的CVT电压数字信号与实测信号的对比示意图；

图3是本发明实施例中，电能事件涉及电压特征的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

本发明实施例的一种用于CVT电压质量测量的电压数字信号测量方法，包括以下步骤：

步骤1，采集CVT高压电容C1及中压电容C2的实时电流时间序列，分别记为{i

步骤2，应用{i

式中：u

步骤3，应用{i

式中：u

步骤4，计算CVT一次侧实时电压数字信号时间序列{u

式中，u

步骤5，将{u

请参阅图1，本发明实施例中，采集到的CVT实时电压及C1、C2实时电流如下图1所示，其中，C1＝5239e-12；C2＝183900e-12；应用本发明公式(1)、(2)、(3)得到的CVT电压数字信号如图2所示，该信号以IEC 61850格式传递给数字式电压质量在线监测装置，用来进行电压质量指标分析。对该电压数字信号测量方法的效果进行分析，电容电流法的准确度高，测量结果始终保持在GB/T17626.7-2008规定的I类测量仪器的范围之内，能够满足现场谐波电压监测的需求。且该方法实现手段简单，现场改造工作量小，只需要对CVT做出简单的改动即可使用基于电容电流法的系统对谐波电压进行长期在线监测。电容电流法原理简单，安全风险低，适合用于CVT谐波电压测量。

与现有方法的具体对比分析为，传递函数法在于首先建立CVT在谐波环境下的物力模型，依此建立谐波由CVT一次侧传递到二次侧的数学公式，从而分析其不同频率点的传递误差，并对测量结果进行修正，其缺点一是在于需要建立CVT谐波模型，这是很困难的，其次在于只能对谐波结果进行修正；频域电容电流法其本质是先进行FFT(傅里叶)变换，得到谐波电流再计算谐波电压，但由于一开始就进行了FFT，因此只能解决谐波问题，无法解决其他电能质量问题。

请参阅图3，不同的电能质量事件涉及到不同的电压特征，有的需要电压的时域信息，有的需要电压的频域信息；基于此，以上传统方法只能得到频域信息，抛弃了电压的时域信息，其缺点就显而易见了。本发明的方法在获得时域特征后还能进一步获得频域特征，可以兼顾时域与频域，优点明显。本发明中采用C1、C2实时电流计算CVT一次侧实际电压数字信号，实现CVT电压质量检测。

本发明实施例的一种用于CVT电压质量测量的电压数字信号测量系统，包括：

实时电流时间序列获取模块，用于采集获取CVT高压电容C1及中压电容C2的实时电流时间序列，依次分别记为{i

实时电压时间序列获取模块，用于根据获得的高压电容C1的实时电流时间序列{i

实时电压数字信号时间序列获取模块，用于根据获得的获得高压电容C1上的实时电压时间序列{u

监测模块，用于根据获得的CVT一次侧实时电压数字信号时间序列{u

其中，实时电压时间序列获取模块中，

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式中，u

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式中：u

其中，实时电压数字信号时间序列获取模块中，

计算{u

式中，u

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。