基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法技术

本发明专利技术公开了基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，包括以下步骤：离线状态下，在电容式电压互感器高压输入端注入高压脉冲，并在高压输入端和低压输出端连接数据采集器用相同采样频率采集信号；对得到的各端信号进行矩阵束去噪拟合；基于有限长卷积公式设计递推公式和线性方程组，对去噪信号进行卷积反演运算，求得电容式电压互感器的单位脉冲响应。本发明专利技术解决了现有技术存在的内部存在参数未知杂散电容导致传递特性计算不准确的问题，提供基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，其应用时通过在设备高压端注入高压脉冲，在高压注入端和低压输出端采集电压信号，利用有限长卷积公式反卷计算出系统单位脉冲响应。

【技术实现步骤摘要】
基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法
本专利技术涉及电容式电压互感器传递特性研究方法，具体涉及基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法。
技术介绍
电容式电压互感器是一种电压测量设备，已经广泛应用于我国35kV及以上电网中，其测量数据用于继电保护装置和电能质量测量装置等。其传递特性存在谐波测量误差大、暂态特性差的特点，对继电保护系统的准确动作、电能质量监测测量和故障特征分析预防等产生不良影响。分析电容式电压互感器的传递特性对暂态信号补偿和谐波恢复测量又重大意义。然而，电容式电压互感器的传递特性测量由于生产制造因素，内部存在参数未知杂散电容，而且内部元件参数测量存在误差。传统的传递特性求解方式包括假设稳态条件下，建立等效电路，通过厂家制造参数求解等效电路传递函数；或者通过谐波电源依次注入试验谐波频点传递特性。内部元件参数不准确将导致传递特性计算不准确，而谐波电源试验需要依靠巨大的物力、时间以及人力。
技术实现思路
本专利技术解决了现有技术存在的电容式电压互感器的传递特性测量由于生产制造因素，内部存在参数未知杂散电容导致传递特性计算不准确的问题，提供基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，其应用时依据系统的零状态响应过程，通过在设备高压端注入高压脉冲，在高压注入端和低压输出端采集电压信号，利用有限长卷积公式反卷计算出系统单位脉冲响应，即电容式电压互感器的时域传递特性，保证传递特性计算的准确性，避免谐波电源试验浪费巨大的物力、时间以及人力，反而得出不准确的数据。本专利技术通过下述技术方案实现：基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，包括以下步骤：A、离线状态下，在电容式电压互感器高压输入端注入高压脉冲，并在高压输入端和低压输出端连接数据采集器用相同采样频率采集信号；B、对步骤A得到的各端信号进行矩阵束去噪拟合，减小噪声对反演运算的不良干扰；C、基于有限长卷积公式设计递推公式和线性方程组，对步骤B去噪信号进行卷积反演运算，求得电容式电压互感器的单位脉冲响应。进一步的，基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，所述步骤B中的矩阵束去噪拟合处理包括以下步骤：B1、假设母线端采样信号为y[n]，进行数据观测矩阵构造，式中N采样长度，L＝N/3～N/4；B2、对矩阵Y进行奇异值分解，仅保留前M个奇异值，得到去噪矩阵B3、分别去掉的第一列和最后一列得到矩阵和计算矩阵束的特征值，B4、利用采样信号y[n]和步骤(B3)求的特征值向量zi构造线性方程组利用最小二乘法求解向量Ri，B4、将zi和Ri代入如下公式计算得到去噪采样信号进一步的，基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，所述步骤C中的卷积反演运算包括以下步骤：C5、假设输入去噪信号x[n]、输出去噪信号y[n]；C6、进行如下求解单位脉冲响应h[n]，h[0]＝y[0]/x[0]，C7、x[n]和y[n]构造线性方程组，利用最小二乘法求解单位脉冲响应h[n]，本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1、本专利技术利用离线注入高频脉冲，消除内部参数误差对传递特性计算的影响，而且可以多次注入高强度信号，反复计算。2、本专利技术使用矩阵束去噪的数据处理方法，为卷积反演运算减小误差。3、本专利技术利用了递推法和最小二乘法反卷积运算求解系统单位脉冲响应，算法快速准确，相比实际谐波源注入试验节约了成本。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术流程示意图；图2为实施例的仿真电路图；图3为实施例中混入信噪比20dB白噪声的采样信号及矩阵束去噪结果波形图；图4为实施例中的求得系统单位脉冲响应对比结果图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例如图1所示，基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，包括以下步骤：A、离线状态下，在电容式电压互感器高压输入端注入高压脉冲，并在高压输入端和低压输出端连接数据采集器用相同采样频率采集信号；B、对步骤A得到的各端信号进行矩阵束去噪拟合，减小噪声对反演运算的不良干扰；所述矩阵束去噪拟合处理包括以下步骤：B1、假设母线端采样信号为y[n]，进行数据观测矩阵构造，式中N采样长度，L＝N/3～N/4；B2、对矩阵Y进行奇异值分解，仅保留前M个奇异值，得到去噪矩阵B3、分别去掉的第一列和最后一列得到矩阵和计算矩阵束的特征值，B4、利用采样信号y[n]和步骤(B3)求的特征值向量zi构造线性方程组利用最小二乘法求解向量Ri，B4、将zi和Ri代入如下公式计算得到去噪采样信号C、基于有限长卷积公式设计递推公式和线性方程组，对步骤B去噪信号进行卷积反演运算，求得电容式电压互感器的单位脉冲响应。所述步骤C中的卷积反演运算包括以下步骤：C5、假设输入去噪信号x[n]、输出去噪信号y[n]；C6、进行如下求解单位脉冲响应h[n]，h[0]＝y[0]/x[0]，C7、x[n]和y[n]构造线性方程组，利用最小二乘法求解单位脉冲响应h[n]，本专利技术的工作过程如下：在PSCAD中搭建如图2所示的电容式电压互感器等效电路，各元件参数如图2所示，在高压端注入，持续时间为0.5ms的电压脉冲，采样频率为2MHz，计算10000点单位脉冲响应。得到采样信号混入20dB白噪声后矩阵束去噪结果波形图，如图3所示。计算无噪声条件、20dB矩阵束去噪条件下反卷结果与仿真电路传递函数对比图，如图4所示。以上所述的具体实施方式，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施方式而已，并不用于限定本专利技术的保护范围，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，其特征在于，包括以下步骤：A、离线状态下，在电容式电压互感器高压输入端注入高压脉冲，并在高压输入端和低压输出端连接数据采集器用相同采样频率采集信号；B、对步骤A得到的各端信号进行矩阵束去噪拟合，减小噪声对反演运算的不良干扰；C、基于有限长卷积公式设计递推公式和线性方程组，对步骤B去噪信号进行卷积反演运算，求得电容式电压互感器的单位脉冲响应。

【技术特征摘要】
1.基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，其特征在于，包括以下步骤：A、离线状态下，在电容式电压互感器高压输入端注入高压脉冲，并在高压输入端和低压输出端连接数据采集器用相同采样频率采集信号；B、对步骤A得到的各端信号进行矩阵束去噪拟合，减小噪声对反演运算的不良干扰；C、基于有限长卷积公式设计递推公式和线性方程组，对步骤B去噪信号进行卷积反演运算，求得电容式电压互感器的单位脉冲响应。2.根据权利要求1所述的基于方波脉冲的电容式电压互感器单位脉冲响应求解方法，其特征在于，所述步骤B中的矩阵束去噪拟合处理包括以下步骤：B1、假设母线端采样信号为y[n]，进行数据观测矩阵构造，式中N采样长度，L＝N/3～N/4；B2、对矩阵Y进行奇异...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐方维，舒勤，李佳涵，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51