一种用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法技术

本发明专利技术涉及一种用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法，该方法首先获取由互感器采集的变压器的电压或电流信号，对所述电压或电流信号进行处理，获得待采样波形，该方法还包括以下步骤：1)设定采样频率fs和采样点数N，对所述待采样波形进行采样，获得N点时域序列x(n)；2)对所述时域序列x(n)进行时域频域变换，获得对应的频域信号波形；3)根据所述频域信号波形的第一幅值最大点设定目标频率范围；4)采用频率细化算法对所述目标频率范围内的频率进行细化处理，获得第二幅值最大点，即为最终幅值最大点。与现有技术相比，本发明专利技术能够有效提高数据采集和在线监测准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数据采样方法，尤其是涉及一种用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法。
技术介绍
变压器是电力系统中最重要的电气设备之一，对于确保整个电网安全运行具有重大的意义。而根据历年来变压器事故的统计资料，35kV及以上等级的电力变压器因短路故障而损坏占事故总数的50％。根据检修情况，该事故造成了绝大部分变压器绕组不同程度的变形和绝缘破坏。随着我国经济快速发展，电网容量日益扩大，系统短路容量也随之增大，因短路故障造成变压器损坏的统计数也逐年上升。因此，绕组故障已经成为变压器故障和电力系统故障的最主要原因之一，如何监测变压器运行过程中绕组的轻微变形，跟踪绕组状态，在其出现严重变形之前做出预警，使它们能够更好的抵御短路电流及其产生的电磁暂态过程的冲击是变压器绕组故障监测中亟需解决的关键科学技术问题。在变压器绕组变形在线监测的实施过程中，需要从运行变压器的电流互感器和电压互感器获取变压器实际运行的电压电流值，在信号经过霍尔传感器或者电量变送器后，进行有效的低通滤波能使信号中其他谐波分量明显降低，以稳定最后的被采样波形，这一过程中，需注意的仅仅是所采用的滤波电路带来的相位差需要在计算程序中进行补偿。在硬件准确度得到保证的前提下，得到准确电压电流数据的关键就在于信号采集系统的采样准确率。实际运行过程中，电压电流信号的频率会随着电网有功的变化而不断变化，其频率值并非广义认知上的“50Hz”，而目前对电r>力系统电压电流的采样方法很多是基于50Hz的分辨率的，这种采样手段会引入一定的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效提高数据采集和在线监测准确性的用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法，该方法首先获取由互感器采集的变压器的电压或电流信号，对所述电压或电流信号进行处理，获得待采样波形，该方法还包括以下步骤：1)设定采样频率fs和采样点数N，对所述待采样波形进行采样，获得N点时域序列x(n)；2)对所述时域序列x(n)进行时域频域变换，获得对应的频域信号波形；3)根据所述频域信号波形的第一幅值最大点设定目标频率范围；4)采用频率细化算法对所述目标频率范围内的频率进行细化处理，获得第二幅值最大点，即为最终幅值最大点。所述步骤2)中，对时域序列x(n)进行时域频域变换具体为：获取时域序列x(n)的傅里叶系数为ak=2NΣn=0N-1x(n)cos(2πnk/N)bk=2NΣn=0N-1x(n)sin(2πnk/N),k=0,1...N/2]]>对于每个分辨频率kΔf处幅值谱矢量表达式为ak-jbk，即ak和bk分别对应频谱幅值的实部和虚部，Δf＝fs/N。所述步骤3)中，以第一幅值最大点所对应的频率为中心设定目标频率范围。所述步骤4)中，频率细化算法具体为：在目标频率范围[f1，f2]内，将ak和bk的表达式中的k看作连接变化的实变量f，则获得：a(f)=2NΣn=0N-1x(n)cos(2πnf/fs)b(f)=2NΣn=0N-1x(n)sin(2πnf/fs),f∈[f1,f2]]]>其中，f1和f2分别为目标频率范围的两个边界，且f1<f2，根据a(f)和b(f)的表达式，取M个取样点数，获得目标频率范围内的连续频谱曲线，根据所述连接频谱曲线获得第二幅值最大点。所述频率细化算法的频率分辨率Δf′满足Δf′＝(f2-f1)/(M-1)。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)本专利技术方法能准确获取系统电压电流，进而提高绕组状态监测的准确性。2)本专利技术采用目标频率范围内频率细化算法，在获取准确电压电流值的同时，有效减少了计算量，提高了数据处理效率。3)本专利技术对目标频率范围进行细化，能较准确得出信号的实际值和相位，对短路电抗的计算准确性有很大的提升。附图说明图1为本专利技术的流程示意图；图2为现有方法获得的频域信号图；图3为本专利技术频率细化算法获得的频域信号图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。在监测变压器绕组状态的过程中，变压器的电压电流信号首先需经过电压以及电流互感器变换，再由霍尔传感器以及滤波电路对其进一步处理以达到数字采样的门限，采样过程中首先以fs为采样频率对时域信号x(t)进行采样，之后将采样得到N点时域序列x(n)以奇偶分为两个等长的序列，即x1(r)=x(2r)x2(r)=x(2r+1),r=0,1,...,N/2-1---(1)]]>设因子计算其频域值X(k)=Σn=0N-1x(n)e-j2πNkn=Σn=0N-1x(n)WNnk=Σr=0N/2-1x(2r)WN/2rk+Σr=0N/2-1x(2r+1)WN/2(2r+1)k=Σr=0N/2-1x1(r)WN/2rk+WNkΣr=0N/2-1x2(r)WN/2rk=X1(k)+WNkX2(k),k=0,1,...N/2-1---(2)]]>对于k＝N/2，N/2+1.....N-1时的表达式，根据有X1(k+N/2)=Σ0N/2-1x1(r)WN/2r(k+N/2)=Σ0N/2-1x1(r)WN/2rk=X1(k)---(3)]]>同理X2(k+N/2)＝X2(k)根据WNr(k+N/2)=-WNk]]>则有X(k)=X1(k)+WNkX2(k)X(k+N/2)=X1(k)-WNkX2(k),k=0,1,....N/2-1---(4)]]>上述过程中X(k)即为对应信号的频域值，通过其实部、虚部值大小即可知道其时域值，其所能达到的采样分辨率Δf＝fs/N，受到采样频率fs和采样点数N的限制，在采样频率不变的前提下，要提高频率分辨率，就必须增加采样点数，但增加采样点数就会增加上述过程的计算量，本专利技术为了不增加计算量，采用目标频率范围内频率细化算法。如图1所示，本实施例提供的一种用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法包括以下步骤：S101，获取由互感器采集的变压器的电压或电流信号，对所述电压或电流信<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法，该方法首先获取由互感器采集的变压器的电压或电流信号，对所述电压或电流信号进行处理，获得待采样波形，其特征在于，该方法还包括以下步骤：1)设定采样频率fs和采样点数N，对所述待采样波形进行采样，获得N点时域序列x(n)；2)对所述时域序列x(n)进行时域频域变换，获得对应的频域信号波形；3)根据所述频域信号波形的第一幅值最大点设定目标频率范围；4)采用频率细化算法对所述目标频率范围内的频率进行细化处理，获得第二幅值最大点，即为最终幅值最大点。

【技术特征摘要】
1.一种用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法，该方法首先获取
由互感器采集的变压器的电压或电流信号，对所述电压或电流信号进行处理，获得
待采样波形，其特征在于，该方法还包括以下步骤：
1)设定采样频率fs和采样点数N，对所述待采样波形进行采样，获得N点时
域序列x(n)；
2)对所述时域序列x(n)进行时域频域变换，获得对应的频域信号波形；
3)根据所述频域信号波形的第一幅值最大点设定目标频率范围；
4)采用频率细化算法对所述目标频率范围内的频率进行细化处理，获得第二
幅值最大点，即为最终幅值最大点。
2.根据权利要求1所述的用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法，
其特征在于，所述步骤2)中，对时域序列x(n)进行时域频域变换具体为：
获取时域序列x(n)的傅里叶系数为
ak=2NΣn=0N-1x(n)cos(2πnk/N)bk=2NΣn=0N-1x(n)sin(2πnk/N),k=0,1...N/2]]>对于每个分辨频率kΔf处幅值谱矢量表达式为ak-jbk，即ak和bk分别对应频谱
幅值的实部和虚...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚周飞，魏本刚，傅晨钊，黄华，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31