基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法技术

本发明专利技术涉及一种基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法，包括通过PT采集电力系统的二次电压信号并将其分为低频电压分量和高频电压分量；对高频电压分量采用逆黑盒模型进行重构一次电压，得到一次电压高频电压分量；对低频电压分量采用逆电磁对偶模型进行重构一次电压，得到一次电压低频电压分量；将一次电压高频电压分量和一次电压低频电压分量整合，得到电力系统的一次电压。该方法通过对PT采集二次电压信号划分的高频电压分量和低频电压分量分别采用逆黑盒模型和逆电磁对偶模型处理，得到一次电压高频电压分量和一次电压低频电压分量后将其相加得到一次电压，得到的一次电压不受PT采集过程中失真的影响，数据准确率高。据准确率高。据准确率高。

【技术实现步骤摘要】
基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法


[0001]本专利技术涉及测量
，尤其涉及一种基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法、装置及设备。

技术介绍

[0002]电压测量及其在线监测是电力系统中计量、故障诊断和故障保护可靠运行的关键。实测电压波形是电力系统中包含信息最多、最具说服力的波形之一。在35kV及以下的配网中，电压系统的电压往往通过电磁式电压互感器(Potential transformer，PT)进行测量。PT是一种仪用变压器，PT的一次侧绕组与电网直接相连，PT的二次侧绕组与计量仪表相连，PT的一次绕组与PT的二次绕组之间没有直接的电路连接而是通过磁场进行耦合测量。因此，PT能够通过磁耦合实现与一次电力系统的电磁隔离，并且成本较低、测量准确、安全可靠。在电力系统中，与电压相关的故障诊断和故障保护依赖于PT二次侧输出的准确的电压信号。
[0003]PT工作在其额定频率(50/60Hz)和额定电压范围内时，可以提供准确稳定的测量结果，其电压传递特性恒定，一次电压与二次电压之间几乎没有相位差，且幅值之比为匝数比。然而，当PT一次侧(一次绕组)被高频暂态电压或低频过电压激励时，PT的二次侧信号可能会失真，与原始一次侧电压呈现显著差异，这意味着PT在这些暂态电压激励下提供的暂态电压测量结果非常不准确。失真的PT二次信号对基于电压信号的故障诊断和保护等操作造成潜在隐患。同时，失真电压信号会严重误导事故后的分析及复盘。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供了一种基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法、装置及设备，用于解决现有电力系统采用PT测量电压，在测量过程中PT存在失真情况，导致测量数据不准确的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0006]一种基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法，包括以下步骤：
[0007]通过PT采集电力系统的二次电压信号，并对所述二次电压信号分为低频电压分量和高频电压分量；
[0008]对所述高频电压分量采用逆黑盒模型进行重构一次电压，得到一次电压高频电压分量；
[0009]对所述低频电压分量采用逆电磁对偶模型进行重构一次电压，得到一次电压低频电压分量；
[0010]将所述一次电压高频电压分量和所述一次电压低频电压分量整合，得到电力系统的一次电压。
[0011]优选地，对所述二次电压信号分为低频电压分量和高频电压分量包括：
[0012]对所述二次电压信号采用傅里叶变换处理，得到二次电压信号频域形式；
[0013]对所述二次电压信号频域形式中的频率是否大于过渡频率划分为二次电压信号低频频域和二次电压信号高频频域；
[0014]分别对所述二次电压信号低频频域和所述二次电压信号高频频域采用傅里叶逆变换，得到对应的低频电压分量和高频电压分量。
[0015]优选地，对所述高频电压分量采用逆黑盒模型进行重构一次电压，得到一次电压高频电压分量的步骤包括：
[0016]将所述高频电压分量作为逆黑盒模型的输入，通过逆黑盒模型的传递函数对所述高频电压分量进行重构变换，逆黑盒模型输出一次电压高频电压分量；
[0017]其中，所述传递函数为式中，v
sh
(s)为逆黑盒模型的输入变量，v
ph
(s)为逆黑盒模型输出变量，H
m
‑1(s)为逆黑盒模型的传递函数。
[0018]优选地，通过逆黑盒模型的传递函数对所述高频电压分量进行重构变换包括：
[0019]对所述传递函数进行拟合转换，得到传递函数的状态方程；
[0020]引入变量x和中心差分法对所述状态方程进行转换，得到离散电压重构函数；
[0021]采用迭代方式对所述离散电压重构函数进行计算，得到重构的一次电压高频电压分量；
[0022]其中，所述离散电压重构函数为：
[0023][0024]v
ph(k)
＝Cx
k
+Dv
sh(k)
[0025]式中，x为引用变量符号，k、k
‑
1分别为高频电压分量中第k个、k
‑
1个的时刻点，A为传递函数极点的N
×
N对角矩阵，B为N
×
1数组，Δt为第k个高频电压分量与第k
‑
1个高频电压分量之间的时间间隔，C为传递函数零点的1
×
N的数组，D为常数项。
[0026]优选地，对所述低频电压分量采用逆电磁对偶模型进行重构一次电压，得到一次电压低频电压分量的步骤包括：
[0027]将所述低频电压分量作为逆电磁对偶模型的输入，通过逆电磁对偶模型的磁链守恒以及基尔霍夫电流电压定律对所述低频电压分量进行重构变换，逆电磁对偶模型输出一次电压低频电压分量；
[0028]其中，所述基尔霍夫电流电压定律为：
[0029]v
pl
＝nv
m1
+R
s1
i
pl
；
[0030]v
m1
＝v
Ls
+v
m2
；
[0031][0032]式中，v
pl
为一次电压低频电压分量，n为逆电磁对偶模型的匝数比，v
m1
为逆电磁对偶模型中第一励磁支路的电压，v
m2
为逆电磁对偶模型中第二励磁支路的电压，v
Ls
为逆电磁对偶模型中漏感两端的电压，R
s1
为逆电磁对偶模型中一次绕组的电阻，i
pl
为逆电磁对偶模型的一次电流，i
m1
为逆电磁对偶模型中流过第一励磁支路的电流，i
Ls
为流过逆电磁对偶模型中漏感两端的电流。
[0033]优选地，该基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法包括：将所述一次电压高频电压分量与所述一次电压低频电压分量相加整合，得到电力系统的一次电压。
[0034]本专利技术还提供一种基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构装置，包括：频率分量提取模块、高频反算模块、低频反算模块和整合模块；
[0035]所述频率分量提取模块，用于通过PT采集电力系统的二次电压信号，并对所述二次电压信号分为低频电压分量和高频电压分量；
[0036]所述高频反算模块，用于对所述高频电压分量采用逆黑盒模型进行重构一次电压，得到一次电压高频电压分量；
[0037]所述低频反算模块，用于对所述低频电压分量采用逆电磁对偶模型进行重构一次电压，得到一次电压低频电压分量；
[0038]所述整合模块，用于将所述一次电压高频电压分量和所述一次电压低频电压分量整合，得到电力系统的一次电压。
[0039]优选地，所述高频反算模块还用于将所述高频电压分量作为逆黑盒模型的输入，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法，其特征在于，包括以下步骤：通过PT采集电力系统的二次电压信号，并对所述二次电压信号分为低频电压分量和高频电压分量；对所述高频电压分量采用逆黑盒模型进行重构一次电压，得到一次电压高频电压分量；对所述低频电压分量采用逆电磁对偶模型进行重构一次电压，得到一次电压低频电压分量；将所述一次电压高频电压分量和所述一次电压低频电压分量整合，得到电力系统的一次电压。2.根据权利要求1所述的基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法，其特征在于，对所述二次电压信号分为低频电压分量和高频电压分量包括：对所述二次电压信号采用傅里叶变换处理，得到二次电压信号频域形式；对所述二次电压信号频域形式中的频率是否大于过渡频率划分为二次电压信号低频频域和二次电压信号高频频域；分别对所述二次电压信号低频频域和所述二次电压信号高频频域采用傅里叶逆变换，得到对应的低频电压分量和高频电压分量。3.根据权利要求1所述的基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法，其特征在于，对所述高频电压分量采用逆黑盒模型进行重构一次电压，得到一次电压高频电压分量的步骤包括：将所述高频电压分量作为逆黑盒模型的输入，通过逆黑盒模型的传递函数对所述高频电压分量进行重构变换，逆黑盒模型输出一次电压高频电压分量；其中，所述传递函数为式中，v
sh
(s)为逆黑盒模型的输入变量，v
ph
(s)为逆黑盒模型输出变量，H
m
‑1(s)为逆黑盒模型的传递函数。4.根据权利要求3所述的基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法，其特征在于，通过逆黑盒模型的传递函数对所述高频电压分量进行重构变换包括：对所述传递函数进行拟合转换，得到传递函数的状态方程；引入变量x和中心差分法对所述状态方程进行转换，得到离散电压重构函数；采用迭代方式对所述离散电压重构函数进行计算，得到重构的一次电压高频电压分量；其中，所述离散电压重构函数为：v
ph(k)
＝Cx
k
+Dv
sh(k)
式中，x为引用变量符号，k、k
‑
1分别为高频电压分量中第k个、k
‑
1个的时刻点，A为传递函数极点的N
×
N对角矩阵，B为N
×
1数组，Δt为第k个高频电压分量与第k
‑
1个高频电压分量之间的时间间隔，C为传递函数零点的1
×
N的数组，D为常数项。5.根据权利要求1所述的基于逆黑盒及逆电磁对偶模型的PT一次电压重构方法，其特
征在于，对所述低频电压分量采用逆电磁对偶模型进行重构一次电压，得到一次电压低频电压分量的步骤包括：将所述低频电压分量作为逆电磁对偶模型的输入，通过逆电磁对偶模型的磁链守恒以及基尔霍夫电流电压定律对所述低频电压分量进行重构变换，逆电磁对偶模型输出一次电压低频电压分量；其中，所述基尔霍夫电流电压定律为：v
pl
＝nv
m1
+R
s1
i
pl
；v
m1
＝v
Ls
+v
m2
；式中，v
pl
为一次电压低频电压分量，n为逆电磁对偶模型的匝数比，v
m1
为逆电磁对偶模型中第一励磁支路的电压，v
m2
为逆电磁对偶模型中第二励磁支路的电压，v
Ls
为逆电磁对偶模型中漏感两端的电压，R
s1
为逆电磁对偶模型中一次绕组的电阻，i
pl
为逆电磁对偶模型的一次电流，i
m1
为逆电磁对偶模型中流过第一励磁支路的电流，i
Ls
为流过逆电磁对偶模型中漏感两端的电流。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鸣，司马文霞，邹滨阳，袁涛，孙魄韬，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：