电容式电压互感器谐波测量模型的获取方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种电容式电压互感器谐波测量模型的获取方法及其应用，通过迭代加权的方式多次训练BP神经网络，使得每一组训练集中的输入数据对应的估测误差都能满足预期，得到一个估测精度满足要求的BP神经网络。这样，在利用所得BP神经网络对高压侧各次谐波电压进行估测时可以极大程度上保证预测精度，得到较为准确的CVT高压侧谐波电压值。最后，利用所得BP神经网络基于CVT低压侧输出电压可以得到CVT高压侧各次谐波电压值。为获取高压系统中的谐波电压值提供了一种方法，具有重要的理论与实际应用价值。际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
电容式电压互感器谐波测量模型的获取方法及其应用


[0001]本专利技术涉及电容式电压互感器谐波测量
，具体涉及一种电容式电压互感器谐波测量模型的获取方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着高压直流输电、各种新能源发电等基于电力电子技术的装置在电力系统中广泛应用，迫切要求掌握高电压系统中的谐波情况。目前高电压等级的电力系统中最为广泛应用的电压测量装置为电容式电压互感器(CVT)，它可以提供高精度的工频电压信号，但在谐波测量方面不够准确，所得谐波电压测量值误差很大，无法满足要求，目前国内外均有相关标准规定不能将CVT应用于谐波测量领域。
[0003]目前的相关研究多集中于对CVT谐波测量误差机理分析，通过建立仿真模型与理论分析相结合研究CVT的变比频率特性以及CVT中的参数对变比频率特性的影响。在谐波测量方面，有相关研究通过对CVT进行改造，对其加装设备实现谐波电压的测量，但无法对大量的已经投入运行的CVT进行应用；有研究通过获取CVT的变比频率特性曲线的方式对谐波测量结果进行校正，但需要提前获取包括杂散电容在内的各项参数建立CVT的宽频等效模型，参数的精度对校正结果影响较大且部分参数不易获取。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种电容式电压互感器谐波测量模型的获取方法及其应用，以提高使用电容式电压互感器测量谐波电压的准确度。
[0005]本专利技术的技术方案是：
[0006]一种电容式电压互感器谐波测量模型的获取方法，包括以下步骤：
[0007]获取用于电容式电压互感器谐波测量的M组训练样本，每组训练样本包括电容式电压互感器的高压侧输入电压各次谐波分量值与低压侧输出电压各次谐波分量值；
[0008]初始化权重系数与迭代次数；
[0009]建立一个包含N个输入神经元、N个输出神经元的BP神经网络，其中N为需要考虑的最大谐波次数；
[0010]加权处理每组训练样本的低压侧输出电压各次谐波分量值；将加权处理后的低压侧输出电压各次谐波分量值作为BP神经网络输入，将对应的高压侧输入电压各次谐波分量值作为BP神经网络输出的训练目标值，训练BP神经网络；
[0011]将未经加权的低压侧输出电压各次谐波分量值输入训练后的BP神经网络，使用训练后的BP神经网络输出估测目标值，计算估测目标值与实际的高压侧输入电压各次谐波分量值之间的估测误差；判断M个估测误差中最大的估测误差是否满足要求，若满足要求则结束迭代，电容式电压互感器谐波测量模型为训练后的BP神经网络；若不满足要求则进入下一次迭代，根据这M个估测误差更新权重系数，使用新的权重系数训练BP神经网络，重复迭代直到训练后的BP神经网络的估测误差满足要求。
[0012]一种电容式电压互感器谐波测量模型的应用，包括以下步骤：
[0013]获取电容式电压互感器的低压侧输出电压信号，使用快速傅里叶变换分析低压侧输出电压信号，得到低压侧输出电压各次谐波分量值；
[0014]将低压侧输出电压各次谐波分量值输入所述电容式电压互感器谐波测量模型，所述电容式电压互感器谐波测量模型输出的估测目标值为所述电容式电压互感器高压侧输入电压各次谐波分量值。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]1.通过迭代加权的方式训练BP神经网络，对电容式电压互感器的高压侧输入电压各次谐波分量值与低压侧输出电压各次谐波分量值关联性高，得到的电容式电压互感器谐波测量模型可以满足电容式电压互感器谐波测量要求。
[0017]2.应用电容式电压互感器谐波测量模型测量电容式电压互感器高压侧输入电压各次谐波分量值，不需要改造电容式电压互感器，成本低，安全性好。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的电容式电压互感器谐波测量模型的获取方法的流程图。
[0019]图2为应用电容式电压互感器谐波测量模型测量电容式电压互感器高压侧电压的各次谐波分量电压有效值的流程图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图，以实施例的形式说明本专利技术，以辅助本
的技术人员理解和实现本专利技术。除另有说明外，不应脱离本
的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。
[0021]参见图1，执行以下步骤获取电容式电压互感器谐波测量模型。
[0022]步骤一：采集M组CVT的高压侧输入电压各次谐波分量值与低压侧输出电压各次谐波分量值。M的值越大，获取的电容式电压互感器谐波测量模型中，电容式电压互感器的高压侧输入电压各次谐波分量值与低压侧输出电压各次谐波分量值关联性越好。
[0023]步骤一的具体实现过程如下：
[0024]1)通过试验或仿真的方式，在CVT的高压侧施加含有各次谐波的输入电压v
in
(t)：
[0025][0026]其中：V
in，n
为施加在CVT高压侧的输入电压中第n次谐波分量的有效值，f
n
为施加在CVT高压侧的输入电压中第n次谐波分量的频率，θ
in，n
为施加在CVT高压侧的输入电压中第n次谐波分量的相位角；N为需要考虑的最大谐波次数。
[0027]2)对CVT的输入电压v
in
(t)进行FFT分析，得到输入电压的各次谐波分量电压有效值V
in，n
，以列向量的形式表示为V
in
：
[0028]V
in
＝[V
in，1
，V
in，2
，
…
，V
in，N
]T
ꢀꢀꢀ
(2)
[0029]3)测量CVT的低压侧输出电压v
out
(t)：
[0030][0031]其中：V
out，n
为CVT低压侧输出电压中第n次谐波分量的有效值，f
n
为CVT低压侧输出电压中第n次谐波分量的频率，θ
out，n
为CVT低压侧输出电压中第n次谐波分量的相位角；N为需要考虑的最大谐波次数。
[0032]4)对CVT的输出电压v
out
(t)进行FFT分析，得到输出电压的各次谐波分量电压有效值V
out，n
，以列向量的形式表示为V
out
：
[0033]V
out
＝[V
out，1
，V
out，2
，
…
，V
out，N
]T
ꢀꢀꢀ
(4)
[0034]5)改变CVT高压侧输入电压v
in
(t)中的各次谐波电压的含量，重复1)，2)，3)，4)M次，得到M组V
in
与V
out
，其中第α组V
in
与V
out
表示为与
[0035][0036]其中，α＝1，2，...，M。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容式电压互感器谐波测量模型的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：获取用于电容式电压互感器谐波测量的M组训练样本，每组训练样本包括电容式电压互感器的高压侧输入电压各次谐波分量值与低压侧输出电压各次谐波分量值；初始化权重系数与迭代次数；建立一个包含N个输入神经元、N个输出神经元的BP神经网络，其中N为需要考虑的最大谐波次数；加权处理每组训练样本的低压侧输出电压各次谐波分量值；将加权处理后的低压侧输出电压各次谐波分量值作为BP神经网络输入，将对应的高压侧输入电压各次谐波分量值作为BP神经网络输出的训练目标值，训练BP神经网络；将未经加权的低压侧输出电压各次谐波分量值输入训练后的BP神经网络，使用训练后的BP神经网络输出估测目标值，计算估测目标值与实际的高压侧输入电压各次...

【专利技术属性】
技术研发人员：代双寅，李琼林，刘书铭，张博，唐钰政，郑晨，王毅，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：