关联度延拓Hibert移相电子式互感器校验仪溯源方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及关联度延拓Hibert移相电子式互感器校验仪溯源方法和系统，以标准功率源电压输出两路相同的模拟信号和比较信号，模拟信号输出至电子式互感器校验仪的模拟输入端口，比较信号经标准A/D及协议转换后的数字标准信号发送至数字输入端口；对所述比较信号经过标准A/D采样后的数字采样信号进行时序加权关联度波形匹配端点延拓，并对延拓数据加Nuttall窗，进而进行希尔伯特变换移相，以确定相位微差；基于微差信号与电子式互感器校验仪的示值误差确定电子式互感器校验仪的测量误差。本发明专利技术以希尔伯特变换移相为前提，以信号源的特点为依据，提出了时序加权关联度波形匹配端点延拓和Nuttall窗函数结合的方法，克服端点效应，以此提高相位微差的添加精度。以此提高相位微差的添加精度。以此提高相位微差的添加精度。

【技术实现步骤摘要】
关联度延拓Hibert移相电子式互感器校验仪溯源方法和系统


[0001]本专利技术实施例涉及电子式互感器校验仪溯源测试
，尤其涉及关联度延拓Hibert移相电子式互感器校验仪溯源方法和系统。

技术介绍

[0002]电子式互感器是电网数字化、网络化、智能化发展提出的新需求，具有优越的传感性能与绝缘性能，被广泛用于智能变电站中，作为计量保证体系中的重要设备，其溯源体系直接影响运行可靠性与计量准确性。
[0003]目前，电子式互感器校验仪溯源方法是在传统互感器校验仪溯源方法的基础上借鉴而来，均采用微差法测差原理，但两者工作原理不同。微差法在传统互感器校验仪的溯源中已趋于成熟，通过不确定度的评定已达到要求，但是，针对电子式互感器校验仪微差法溯源的研究较少，现有技术中提出沿用传统互感器校验仪检定装置，结合3458A数字万用表和时钟同步装置，采用模拟微差法测差为电子式互感器校验仪溯源。但是，模拟微差法硬件复杂、易受时漂温漂影响，稳定性较差，导致溯源方法引入不确定度较大，溯源结果不可靠的问题。文献《电子式互感器校验仪整检装置量值溯源方案设计》（雷鸣,郭碉,鄢烈奇,等.电子技术用）提出了数字微差源溯源的方法，但并未对微差添加的具体方法及特点进行深入研究，也没有研究提高微差添加的精度的可行方法，因此，该方法溯源还不够完善。电子式互感器校验仪溯源方法包括比值差和相位差溯源，比值差取决于变比系数等参数，工程中容易实现，而相位精度较为复杂，与系统的电路设计、软件处理都密切相关。如何有效改善并提高电子式互感器及其校验仪的相位的溯源精度，受到广泛关注，因此，数字微差法相位微差添加精度也是该方法的关键点与难点问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种关联度延拓Hibert移相电子式互感器校验仪溯源方法和系统，采用时序加权关联度波形匹配方法克服端点效应，实现高精度数字移相，保证了相位微差添加的精度。
[0005]为解决上述技术问题，第一方面，本专利技术实施例提供关联度延拓Hibert移相电子式互感器校验仪溯源方法和系统，包括：步骤S1、以标准功率源电压输出两路相同的模拟信号和比较信号，所述模拟信号输出至电子式互感器校验仪的模拟输入端口，所述比较信号经标准A/D及协议转换后的数字标准信号发送至数字输入端口；步骤S2、对所述比较信号经过标准A/D采样后的数字采样信号进行时序加权关联度波形匹配端点延拓，并对延拓数据加Nuttall窗；步骤S3、对延拓和加窗后的数字采样信号进行希尔伯特变换移相，以确定相位微差；步骤S4、基于微差信号与电子式互感器校验仪的示值误差确定电子式互感器校验
仪的测量误差。
[0006]作为优选的，所述步骤S2中，对所述比较信号经过标准A/D采样后的数字采样信号进行时序加权关联度波形匹配端点延拓，具体包括：过数字采样信号x(n)的左端点l0做平行线，确定所述平行线与数字采样信号x(n)的交点l
i
，i≥1，且i为整数；以l0为起点，向右取曲线段s0，曲线段s0的数据长度为m，且曲线段s0包含一个极大值点、一个极小值点和一个过零点；以s0作为端点处变化趋势的参考波形；分别以l
i
为起点，向右截取数据长度为m的曲线段s(i)，舍弃中不包含一个极大值点和/或一个极小值点和/或一个过零点的曲线段；分别计算曲线段s0和曲线段s(i)与邻近极值点的斜率ks和ks(i)，判断ks和ks(i)的正负，若ks和ks(i)均为正或均为负，则将对应的s(i)作为左端点l0处变化趋势一直的备选子波；计算各备选子波与参考波形之间的关联度Rd=min(Ri)，如果Rd大于阈值d，则第d段备选子波的斜率匹配成功，取从l
d
到l
d
‑2的备选子波z，将备选子波z延拓到 l0的左端，左端点延拓完毕。
[0007]作为优选的，所述步骤S3中，对延拓和加窗后的数字采样信号进行希尔伯特变换移相，以确定相位微差，具体包括：对所述数字采样信号x(n)进行傅里叶变换得到信号X(k)，其中，k=0时对应信号X(k)的直流成分，当k=1,2，
…
，N/2
ꢀ‑
1时对应信号X(k)的正频率成分，当k=N/2，N/2 +1
…
，N
‑
1时对应信号X(k)的负频率成分；将信号X(k)的双边频谱中的负频率成分移到对应的正频率成分中，得到：对H(k)进行傅里叶逆变换后，取得到的离散时域解析信号的虚部作为数字采样信号x(n)的希尔伯特变换序列，含相位微差的信号表达式为：上式中，为相位微差，x
′
(n)为数字采样信号x(n)直接经希尔伯特变换后得到序列。
[0008]作为优选的，所述计算各备选子波与参考波形之间的关联度Rd=min(Ri)，具体包括：设有k个备选子波，用s
i
表示，每个备选子波含有m个采样点，备选子波对应的矩阵如式：
第i个备选子波的第j个采样点s
ij
与参考波形的第j个采样点s
0j
的关联系数如下式所示：其中，为分辨系数，取值范围为0~1之间，关联系数矩阵为：设参考波形和备选子波中都含有m个点，各采样点权重的计算如下式所示：其中，R
i
为s
i
对s0的关联度，根据关联系数行向量E
i
和各采样点权重向量w可得备选子波关联度如下式所示:。
[0009]作为优选的，如果Rd大于阈值d，则对关联度匹配的延拓数据进行卡尔曼滤波，具体包括：假设采样周期为Δt,关联度匹配的延拓数据序列为[z(li),z(li+1),z(li+2),
…
z(li+end)],i=0,1,2,
…
,n,以端点为始点，取长度为n的序列[x(0),x(1),x(2),
…
x(n)],x序列相邻采样点对应的差分序列为[A(1),A(2),
…
A(n)],即采样点斜率的计算公式如下：以关联度匹配的延拓数据作为观测值，根据信号的变换规律，建立状态方程，以端点值为初始值，进行卡尔曼滤波，以滤波后得到的值作为端点处最终的延拓数据。
[0010]第二方面，本专利技术实施例提供关联度延拓Hibert移相电子式互感器校验仪溯源系统，包括：输入计算模块，以标准功率源电压输出两路相同的模拟信号和比较信号，所述模拟信号输出至电子式互感器校验仪的模拟输入端口，所述比较信号经标准A/D及协议转换后的数字标准信号发送至数字输入端口；
相位微差添加预处理模块，对所述比较信号经过标准A/D采样后的数字采样信号进行时序加权关联度波形匹配端点延拓，并对延拓数据加Nuttall窗；相位微差添加模块，对所述相位微差添加预处理模块预处理后的数字采样信号，进行希尔伯特变换移相，以确定相位微差；溯源模块，基于微差信号与电子式互感器校验仪的示值误差确定电子式互感器校验仪的测量误差。
[0011]第三方面，本专利技术实施例提供一种电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种关联度延拓Hibert移相电子式互感器校验仪溯源方法和系统，其特征在于，包括：步骤S1、以标准功率源电压输出两路相同的模拟信号和比较信号，所述模拟信号输出至电子式互感器校验仪的模拟输入端口，所述比较信号经标准A/D及协议转换后的数字标准信号发送至数字输入端口；步骤S2、对所述比较信号经过标准A/D采样后的数字采样信号进行时序加权关联度波形匹配端点延拓，并对延拓数据加Nuttall窗；步骤S3、对延拓和加窗后的数字采样信号进行希尔伯特变换移相，以确定相位微差；步骤S4、基于微差信号与电子式互感器校验仪的示值误差确定电子式互感器校验仪的测量误差。2.根据权利要求1所述的关联度延拓Hibert移相电子式互感器校验仪溯源方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述数字采样信号的表达式为：其中，Um、fx、分别为被采信号的幅值、频率和初相位；n取整数，为采样值的序号。3.根据权利要求1所述的关联度延拓Hibert移相电子式互感器校验仪溯源方法，其特征在于，所述步骤S2中，对所述比较信号经过标准A/D采样后的数字采样信号进行时序加权关联度波形匹配端点延拓，具体包括：过数字采样信号x(n)的左端点l0做平行线，确定所述平行线与数字采样信号x(n)的交点l
i
，i≥1，且i为整数；以l0为起点，向右取曲线段s0，曲线段s0的数据长度为m，且曲线段s0包含一个极大值点、一个极小值点和一个过零点；以s0作为端点处变化趋势的参考波形；分别以l
i
为起点，向右截取数据长度为m的曲线段s(i)，舍弃中不包含一个极大值点和/或一个极小值点和/或一个过零点的曲线段；分别计算曲线段s0和曲线段s(i)与邻近极值点的斜率ks和ks(i)，判断ks和ks(i)的正负，若ks和ks(i)均为正或均为负，则将对应的s(i)作为左端点l0处变化趋势一直的备选子波；计算各备选子波与参考波形之间的关联度Rd=min(Ri)，如果Rd大于阈值d，则第d段备选子波的斜率匹配成功，取从l
d
到l
d
‑2的备选子波z，将备选子波z延拓到 l0的左端，左端点延拓完毕。4.根据权利要求2所述的关联度延拓Hibert移相电子式互感器校验仪溯源方法，其特征在于，所述步骤S3中，对延拓和加窗后的数字采样信号进行希尔伯特变换移相，以确定相位微差，具体包括：对所述数字采样信号x(n)进行傅里叶变换得到信号X(k)，其中，k=0时对应信号X(k)的直流成分，当k=1,2，
…
，N/2
ꢀ‑
1时对应信号X(k)的正频率成分，当k=N/2，N/2 +1
…
，N
‑
1时对应信号X(k)的负频率成分；将信号X(k)的双边频谱中的负频率成分移到对应的正频率成分中，得到：
对H(k)进行傅里叶逆变换后，取得到的离散时域解析信号的虚部作为数字采样信号x(n)的希尔伯特变换序列，含相位微差的信号表达式为：上式中，为相...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勉舟，李红斌，张传计，陈庆，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：