变频谐振试验下介质损耗的检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种变频谐振试验下介质损耗的检测方法及装置，方法包括：建立变频谐振试验下介质损耗的检测试验模型；基于所述变频谐振试验下介质损耗的检测试验模型进行数据采样；对所述电压信号V的采样点应用离散傅里叶变换公式，由N个电压数据获得电压基波参数a

【技术实现步骤摘要】
变频谐振试验下介质损耗的检测方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力系统绝缘检测
，尤其涉及一种变频谐振试验下介质损耗的检测方法及装置。

技术介绍

[0002]随着现代社会经济的不断发展，我国对电网改造的投入不断增加，只有提供稳定的电力，国家的工业才能稳步前进。众多研究机构也提出了很多的电缆绝缘性能的检测方法，但是，直流耐压试验会对电缆的绝缘性造成损伤，超低频0.1Hz耐压试验与工频交流的等效性较差，50Hz的工频耐压测试具有等效性，但是设备笨重，容量比较大。近年来出现的变频谐振耐压试验，其仍然存在着对励磁变压器的要求过高，体积大，容易损坏设备的缺点。
[0003]测量介质损耗有很多方法，比较有代表性的是西林电桥法。近年来，随着计算机技术的发展介质损耗检测逐步数字化，出现了很多新的检测方法包括过零相位比较法，电压比较法，谐波分析法，相关分析法等。然而这些通常使用的介质损耗检测试验都是处于工频电压下的。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的问题，本专利技术实施例提供一种变频谐振试验下介质损耗的检测方法及装置。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种变频谐振试验下介质损耗的检测方法，包括：
[0006]建立变频谐振试验下介质损耗的检测试验模型，所述检测试验模型包括交流电源，高压直流单元，高压逆变单元，谐振电抗器，电容分压器，DSP控制器和被试品；其中，高压直流单元的输入端连接到交流电源的输出端，将所述交流电源的交流输入电压整合为高压直流电；高压逆变单元的输入端连接到高压直流单元的输出端，将得到的高压直流电逆变为交流试验电压；高压逆变单元的输出端的一端与谐振电抗器和被试品串联；另一端接地，电容分压器与被试品并联；调节检测试验模型的输出电压和输出频率使检测试验模型发生串联谐振；
[0007]基于所述变频谐振试验下介质损耗的检测试验模型进行数据采样；所述数据采样的方式为根据滑动窗先进先出的原则分别对电压信号和电流信号采样间隔同步的N个数据，当采样到新的数据值时，采样到新的数据值进入滑动窗，滑动窗另一端窗首的采样值移出滑动窗，使得每采样一次电压信号V或电流信号I的N个采样数据更新一次；
[0008]对所述电压信号V的采样点应用离散傅里叶变换公式：
[0009][0010]由N个电压数据获得电压基波参数a
u1
和b
u1
；
[0011]对所述电流信号I的采样点应用离散傅里叶变换公式：
[0012][0013]N表示采样数据的个数，k取1,2,3,4,..,N，
[0014]由N个电流数据获得电流基波参数a
i1
和b
i1
；
[0015]基于所述电压基波参数a
u1
和b
u1
，和所述电流基波参数a
i1
和b
i1
，应用新型表达式：
[0016]计算介质损耗角的正切值。
[0017]进一步地，还包括：
[0018]当对所述被试品进行变频谐振试验时，所述高压逆变单元在DSP控制器的控制下，将高压直流单元得到的直流电逆变成20Hz到300Hz范围内的交流电压。
[0019]进一步地，还包括：
[0020]所述交流电源的逆变部分控制方式采用双极性同步SPWM调制，采用状态空间平均法得到逆变器的线性化模型进而得到传递函数，所述传递函数为：
[0021][0022]其中C表示滤波电容，L表示滤波电感，r表示滤波电感的电阻，Z表示负载，s表示传递函数的自变量；
[0023]根据所述传递函数设计控制系统的PI参数，使得逆变器输出的基波频率以及LC滤波器的谐振频率小于开关频率且与所述开关频率的差值大于预设阈值，截至频率为开关频率的1/10～1/5。
[0024]进一步地，还包括：
[0025]根据电压电流的基本表达式利用三角关系，容性电流Iq，有功电流Ip推导出介质损耗正切值的新型表达式，具体包括：
[0026]设系统的电压和电流为：
[0027][0028]将系统的电压电流进行傅里叶级数分解可得以下表达式：
[0029][0030]设电压电流之间的相位角为由三角函数关系可得：
[0031][0032]利用傅里叶算法进行分解，基波的幅值系数可以表示为：
[0033][0034]带入公式确定介质损耗正切值的新型表达式所述公式为：
[0035][0036]进一步地，还包括：
[0037]使用滑动傅里叶变换进行数据处理时，当前数据段的DFT变换与前一组数据的DFT变换存在递推关系；
[0038]将DFT变换的公式展开：
[0039][0040]若用X0(k)表示第一组处理的数据，X1(k)表示第二组处理的数据，则有：
[0041][0042]基于当前数据段的DFT变换与前一组数据的DFT变换存在递推关系，推导出当前数据段的DFT变换。
[0043]进一步地，还包括：
[0044]在进行介质损耗的检测时，在低压条件下对被试品进行介质损耗角的测量；
[0045]当高压逆变单元输出电压达到预设值时，通过采样电路对被试品上的电压和电流进行采样，将采样得到的电压送给DSP处理器，在DSP处理器中计算介质损耗角的正切值，使得对被试品的损坏达到最小。
[0046]进一步地，还包括：
[0047]通过DSP控制芯片，产生SPWM驱动波形，由驱动电路驱动后给高压逆变器中的IGBT提供驱动信号；
[0048]在程序初始运行时，通过程序让IGBT的导通角逐渐增大，实现软起动的功能；
[0049]根据外部采样芯片的采样结果，设计电压环和锁相环；
[0050]通过电压环来控制输出电压幅值的大小，达到试验所要求的电压；
[0051]通过队列原理对电压和/或电流进行采样和数据处理，得到介质损耗角的正切值，检测绝缘性；
[0052]对故障状态进行检测，当出现故障，首先进行硬件故障判断，同时由控制芯片进行故障分析输出，进行软件故障保护。
[0053]进一步地，还包括：
[0054]将单相交流电源改为三相交流电源，将所述三相交流电源输入给高压直流单元，增高谐振时所述被试品的试验电压。
[0055]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种变频谐振试验下介质损耗的检测装置，包括：
[0056]建立模块，用于建立变频谐振试验下介质损耗的检测试验模型，所述检测试验模型包括交流电源，高压直流单元，高压逆变单元，谐振电抗器，电容分压器，DSP控制器和被试品；其中，高压直流单元的输入端连接到交流电源的输出端，将所述交流电源的交流输入电压整合为高压直流电；高压逆变单元的输入端连接到高压直流单元的输出端，将得到的高压直流电逆变为交流试验电压；高压逆变单元的输出端的一端与谐振电抗器和被试品串联；另一端接地，电容分压器与被试品并联；调节检测试验本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变频谐振试验下介质损耗的检测方法，其特征在于，包括：建立变频谐振试验下介质损耗的检测试验模型，所述检测试验模型包括交流电源，高压直流单元，高压逆变单元，谐振电抗器，电容分压器，DSP控制器和被试品；其中，高压直流单元的输入端连接到交流电源的输出端，将所述交流电源的交流输入电压整合为高压直流电；高压逆变单元的输入端连接到高压直流单元的输出端，将得到的高压直流电逆变为交流试验电压；高压逆变单元的输出端的一端与谐振电抗器和被试品串联；另一端接地，电容分压器与被试品并联；调节检测试验模型的输出电压和输出频率使检测试验模型发生串联谐振；基于所述变频谐振试验下介质损耗的检测试验模型进行数据采样；所述数据采样的方式为根据滑动窗先进先出的原则分别对电压信号和电流信号采样间隔同步的N个数据，当采样到新的数据值时，采样到新的数据值进入滑动窗，滑动窗另一端窗首的采样值移出滑动窗，使得每采样一次电压信号V或电流信号I的N个采样数据更新一次；对所述电压信号V的采样点应用离散傅里叶变换公式：由N个电压数据获得电压基波参数a
u1
和b
u1
；对所述电流信号I的采样点应用离散傅里叶变换公式：其中，N表示采样数据的个数，k取1,2,3,4,..,N，由N个电流数据获得电流基波参数a
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和b
i1
；基于所述电压基波参数a
u1
和b
u1
，和所述电流基波参数a
i1
和b
i1
，应用新型表达式：计算介质损耗角的正切值。2.根据权利要求1所述的变频谐振试验下介质损耗的检测方法，其特征在于，还包括：当对所述被试品进行变频谐振试验时，所述高压逆变单元在DSP控制器的控制下，将高压直流单元得到的直流电逆变成20Hz到300Hz范围内的交流电压。3.根据权利要求1所述的变频谐振试验下介质损耗的检测方法，其特征在于，还包括：所述交流电源的逆变部分控制方式采用双极性同步SPWM调制，采用状态空间平均法得到逆变器的线性化模型进而得到传递函数，所述传递函数为：
其中C表示滤波电容，L表示滤波电感，r表示滤波电感的电阻，Z表示负载，s表示传递函数的自变量；根据所述传递函数设计控制系统的PI参数，使得逆变器输出的基波频率以及LC滤波器的谐振频率小于开关频率且与所述开关频率的差值大于预设阈值，截至频率为开关频率的1/10～1/5。4.根据权利要求1所述的变频谐振试验下介质损耗的检测方法，其特征在于，还包括：根据电压电流的基本表达式利用三角关系，容性电流Iq，有功电流Ip推导出介质损耗正切值的新型表达式，具体包括：设系统的电压和电流为：将系统的电压电流进行傅里叶级数分解可得以下表达式：设电压电流之间的相位角为由三角函数关系可得：利用傅里叶算法进行分解，基波的幅值系数可以表示为：带入公式确定介质损耗正切值的新型表达式所述公式为：5.根据权利要求1所述的变频谐振试验下介质损耗的检测方法，其特征在于，还包括：使用滑动傅里叶变换进行数据处理时，当前数据段的DFT变换与前一组数据的DFT变换存在递推关系；将DFT变换的公式展开：若用X0(k)表示第一组处理的数据，X1(k)表示第二组处理的数据，则有：
基于当前数据段的DFT变...

【专利技术属性】
技术研发人员：时振堂，张洪阳，李君，李红叶，吴冠霖，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：