独立分量分析在介质损耗角测量中的应用

基于Rogowski线圈的电气设备电流信号测量中可能会受到现场的噪声干扰,容易给介质损耗(介损)角测量带来较大误差。针对这个问题,本文提出了一种使用独立分量分析(ICA)处理电流信号,然后使用数字化算法计算介损角的算法。文中首先介绍了盲信号处理的原理,给出了ICA的FastICA算法的原理和计算步骤,然后对实际测量所得电气设备的电流信号叠加高斯白噪声(脉冲噪声),使用FastICA算法处理获得了信噪比较高的电流信号。对含噪声信号使用中值滤波、3δ滤波和53H滤波和ICA,滤波所得信号使用了介损角数字化算法计算,结果表明盲信号处理方法有效地抑制了噪声,很大程度上提高了介损角测量的准确性,为实现不改变电力系统一次接线的信号取样方式做了一些有益的尝试。     

基于Hanning卷积窗的DFT介质损耗角测量算法

在高压电气设备介质损耗角在线监测中,DFT算法用于介质损耗角(介损角)测量时,系统频率的波动所造成的非同步采样将会产生泄露效应,从而会影响介损角测量精度。文章详细地分析了DFT算法非同步采样造成的泄露效应,提出了一种基于Hanning卷积窗的DFT介质损耗角测量算法。该算法采用Hanning卷积窗对电流和电压信号进行加权,利用频谱相位差校正法进行频谱校正以获得基波相位,根据电流与电压的基波相位差计算出介损角。通过仿真给出了该算法在电压频率波动和白噪声变化时计算所得介损角的变化情况,通过分析验证了该算法的有效性。     

结合中值滤波的介损数字化算法

针对介损测量用的电压和泄漏电流信号存在脉冲干扰影响介损测量准确性的问题,提出了使用中值滤波算法对信号进行滤波,然后对滤波后信号使用数字化算法计算介损的算法。针对普通中值滤波算法使信号长度减少的情况,提出了一种不改变滤波后信号长度的中值滤波算法。对含脉冲噪声信号的滤波和滤波后信号的计算结果表明,提出的算法能有效抑制信号中的脉冲噪声,滤波后信号计算所得介损的精确度均要高于滤波前。同时,使用改进中值滤波算法避免了因为信号长度变短给介损测量造成误差的可能性。     

基于相关Blackman窗的FFT介损角测量算法

在高压电气设备介损角在线监测中,由于存在工频周期信号的非同步采样和截断现象,从而造成利用FFT算法计算介损角产生较大的误差。本文分析了非同步采样造成的FFT算法的泄漏效应,提出了一种基于相关Blackman窗的FFT介损角测量算法。该方法采用相关Blackman窗对系统电流与电压信号进行加权,然后利用频谱相位差校正法进行频谱校正以获得基波相位,最后根据电流与电压的基波相位差来计算出介损角。仿真结果表明该算法有效地克服了非同步采样和截断造成的介损角测量误差,并且能够大大降低信号频率波动、高次谐波对介损角测量精度的影响。     

基于三角自卷积窗的介损角测量算法及应用

非同步采样条件下采用快速傅里叶变换(FFT)进行介损角测量时,频谱泄漏和栅栏效应造成的误差较大。本文提出了一种基于三角自卷积窗频谱相位差校正的介损角测量算法,介绍了其在高压电容型设备绝缘在线监测系统中的应用。三角自卷积窗具有良好的旁瓣性能,采用三角自卷积窗对信号进行加权能有效减少频谱泄漏对介损角测量的影响;基于三角自卷积窗的频谱校正算法不需求解高次方程,计算量小。在非同步采样情况下,通过对基波频率波动、采样频率变化、介损角真值变化、白噪声影响、谐波变化等情况下的介损角仿真测量实验和实际应用验证了本文算法的准确性和有效性。     

介损在线监测去噪方法的有效性

为了减少白噪声给介损在线监测带来的误差,比较常规离散Fourier算法与加窗插值算法的准确性,分析了信号点数及其使用方式对计算所得介损误差的影响,分析了小波分解层数、阈值获得准则和阈值模式对介损计算准确性的影响,获得了不同类型的小波方法的去噪效果。结果表明:受噪声干扰明显时应采用常规离散Fourier算法。随信号点数的增加误差呈幂规律减少,采样时应该选择更高的采样频率。叠加平均法可有效提高介损测量的准确性;计算时仅用长信号计算一次即可,而不应该采用长信号的分段或滑动窗计算计算。含有白噪声干扰时小波方法虽可对时域信号去噪但该方法对提高介损测量的准确性无效。同时用实验室实测含噪信号的计算验证了分析结果。     

基于3δ滤波的介损角算法

脉冲噪声的干扰、信号频率偏离正常值导致的频谱泄漏和栅栏效应会给介损角测量造成误差。为此,提出了一种能有效抑制脉冲噪声和非整周期采样给介损角测量造成误差的算法:用3δ算法抑制电压和泄漏电流信号中的脉冲噪声;对处理后的信号使用改进的基波相位分离法计算介损角,能高精度获得介损角、且计算量较小。对频率为50.5Hz、含有脉冲干扰的电容型设备的电压和泄漏电流信号的计算结果表明:无论是滤波前后,改进基波相位分离法较之DFT算法均具有更高精度;两者滤波都具有一定的效果,滤波使改进的基波相位分离法400次计算所得误差的绝对值的最大值、绝对值的均值和均值分别从0.01990、0.00412和-0.00026rad减少到0.01464、0.00327和0.00006rad。从而验证了该方法能抑制脉冲噪声和非整周期采样给介损角测量带来的误差。     

基于Kalman基频跟踪的介损角测量算法

为减小采用快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)进行介损角测量时,由非同步采样引起的频谱泄漏和栅栏效应对测量结果造成的影响,提出了一种基于卡尔曼基频跟踪的改进FFT介损角测量算法。利用扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter,EKF)对电网信号进行实时基频跟踪,控制下位机实现基频信号的整周期采样,之后采用加窗FFT算法计算信号的实时相位差,得到介损角测量值。采用EKF基频跟踪整周期采样算法,可以从硬件上实现信号的整周期采样,有效减少非同步采样对介损角测量的影响。基频波动、介损角真值变化、谐波变化及白噪声影响等情况下的介损角仿真实验和实际应用验证了该算法的准确性和有效性。该算法为高精度介损角测量提供了一种新的思路。     

基于总体最小二乘-旋转矢量不变技术的介损角测量算法

研究了一种测量介质损耗角δ的总体最小二乘–旋转矢量不变技术算法,它是一种基于子空间划分的高分辨率信号分析方法,把信号划分为信号子空间和噪声子空间,兼具提取基波和消噪的功能,能达到信号参数的高精度提取。通过准确提取施加在容性设备上的电压和泄漏电流的初相位计算出介损角δ。仿真结果表明,该方法计算介损角时,受电网频率波动、谐波含量、介损角大小变化的影响小,与其它方法相比是一种精度较高的介损角测量算法。     

存在脉冲噪声情况下的介损角算法

脉冲干扰是影响介损角测量精确度的重要因素之一,对含有脉冲噪声的电压和泄漏电流信号必须使用滤波方法进行抑制。采用53H算法抑制采样所得电压和电流信号中的脉冲噪声。对滤波前后的信号分别使用了相关函数法、高阶正弦拟合法、加汉宁窗插值算法、谱泄漏对消算法、改进基波相位分离法和改进修正理想采样频率法计算介损角,发现各种算法对滤波后信号的计算结果均要比滤波前信号使用对应算法具有更高的精确度;无论是对滤波前信号还是滤波后信号改进基波相位分离法和改进修正理想采样频率法均具有更高的精确度。同时分析了53H算法的相关参数对算法精确度的影响。对信号使用53H算法滤波后,使用改进基波相位分离法和改进修正理想采样频率法能有效提高在脉冲情况下介损角测量的精确度。     

电容型设备绝缘在线监测现场应用实践

介绍电容型设备绝缘在线监测的测量原理、电流和电压采样方式的选择原则,讨论了2组不同运行年限的线路电流互感器介质损耗在1周内随温度、湿度的变化情况,指出了电流互感器介质损耗变化受温度和湿度的影响具有个体差异性。     

济宁供电公司110kV电容型设备在线监测系统设计与应用

在线监测电容型高压设备的介质损耗（简称介损）是判断其绝缘状况的有效手段。本系统基于相对比较法进行介质损耗测量,以GPS卫星实现精准授时,以FPGA（EP1C6Q240C8芯片）完成对末屏电流采样逻辑的控制、电网实时频率检测、环境温湿度测量等功能。将监测终端所采集数据通过GPRS无线网络、Internet传输到后台服务器,经后台服务器通过带有相关诊断策略的专家软件对设备实时绝缘状态作出准确判断并将诊断结果显示在其画面上。此外,系统可通过手机短信、专家软件画面显示、现场语音等方式实现预、报警功能[1]。本系统在济宁供电公司高新变电站110kV电流互感器安装运行结果表明,该系统介损测量的可信度、精确度和稳定性较高,在电力系统中对电容型设备进行在线监测具有重要意义。     

电容型电气设备介质损耗角的在线监测

在线监测容性设备的介质损耗是判断其绝缘状况的有效手段。作者通过与容性设备末屏串联分压电容的方法提取工频电压信号，采用绝对测量和过零比较法相结合的新方法测量介质损耗角；对影响测量精度的相关问题进行了分析，并提出了解决办法；引入了横向比较法和趋势分析法等绝缘诊断策略。试验结果证明所提出的方法能满足测量的可信度、准确度和稳定度要求，可实现介质损耗角的在线监测。     

谐波条件下高压电气设备介质损耗因数的定义和数字化算法

简要回顾了高压电气设备在线监测与故障诊断技术的研究现状和应用情况。基于绝缘电介质物理特性,提出了谐波条件下介质损耗因数的新定义,以更合理地评估电气设备的运行状况,并给出了相应的数字化算法。为配合实现介质损耗因数的新定义策略,给出了两种算法:阻容解耦法和基波逼近法。通过计算机仿真分析了背景噪声和电网频率波动对介质损耗因数估算准确度的影响。结果表明,基波逼近法比阻容解耦法的应用误差小。建议采用同时监测全电流、介质损耗因数、阻性电流和容性电流的综合策略来有效评估和诊断电介质的绝缘状况。     

“综合相对测量法”于介质损耗在线检测中的应用

针对目前介质损耗在线检测中存在的基准电压选取及环境因素影响等问题 ,提出了一种新的测量方法———“综合相对测量法”。经多年仿真研究和现场应用表明 ,这种方法确实能够有效地提高tanδ在线检测的准确度。     

电流互感器现场高压介损测量

高压介损能灵敏反映电流互感器的绝缘状况,预试中当tanδ超标或怀疑有其它绝缘缺陷时,需进行高电压下的tanδ测量,同时注意相应电容量的变化。串联补偿法用于电流互感器高压介损测量是解决现场试验电源问题有效方法,在现场进行高压介损测量时,特别要注意高压引线及强电场干扰的影响。对测量结果要进行综合分析。     

互感器现场高压介损测量方法的实现

串联谐振补偿法用于互感器高压介损测量是解决现场诸多问题的有效方法。利用电抗与容抗的不同性质,串联谐振补偿法可以大大减小试验电源的容量,给出了测试实例,验证了该方法的可行性。在现场使用串联谐振补偿法进行测量要根据被测设备情况合理选择仪器设备和电抗器台数,使其满足试验回路的要求。     

220kV电容式电压互感器上节电容介损测量分析

对220 kV电容式电压互感器上节电容单元的介损及电容测量,一直以来采用的是西林电桥正接法10 kV测量方法,这是一种普遍使用的试验方法.但这种测量方法需要将200kV电压互感器上节一次接线拆除,现场拆除引线很不方便.本方法是采用不拆除220 kV电容式电压互感器一次接线,使用去干扰的介损测量反接法,从而避免了繁重的拆...     

变电站容性设备介损在线监测系统设计

为了提高电力系统高压电气设备的安全可靠性指标,研发了变电站容性设备介损在线监测系统。系统采用全球定位系统(GPS)同步授时功能实现高精度同步采样;选用现场可编程门阵列(FPGA)器件EP1C6Q240C8完成芯片ADS8505的实时采样;利用QuartusII软件进行逻辑设计时,使用超高速集成电路硬件描述语言(VHDL)设计工频频率测量和A/D采样模块的逻辑控制时序并完成信号提取、预处理和数字化;通过紫蜂(Zigbee)无线网络传输处理后的信号给变电站监控中心;最后由专家软件进行容性设备绝缘性能的判断。试验结果表明,同型号设备介损测量值误差≤±0.3%,系统可满足在现场应用中的要求。     

高压介质损耗测量的研究

通过异频高压介损测试装置对多台电气设备进行了高电压下的介质损耗测试,并与工频试验进行了对比。绘制了介质损耗因数与电压关系曲线,对利用高电压下介质损耗测试数据来分析电气设备绝缘状况提出了建议。