一种基于Labview的电磁式电压互感器低频过电压在线监测方法技术

本发明专利技术公开一种基于Labview的电磁式电压互感器低频过电压在线监测方法，步骤包括：1)将去噪后的二次侧数字电压信号传输至基于Labview的监测系统；2)通过电压反算模块计算得到电磁式电压互感器一次侧反算数字电压信号；3)数据处理模块对计算所得到电磁式电压互感器一次侧反算数字电压信号进行波形分析，提取各谐波幅值和相角；4)所述越限模块用于判断作用于电磁式电压互感器的低频过电压是否超过上限电压值，存在危害电网风险；5)所述基于Labview的监测系统与主控制系统具有指令交互，基于Labview的监测系统可以向主控制系统传送数据存储模块中的所有数据，主控制系统也可远程操控基于Labview的监测系统。本发明专利技术的方法可以有效的在线监测电磁式电压互感器低频过电压。频过电压。频过电压。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Labview的电磁式电压互感器低频过电压在线监测方法


[0001]本专利技术涉及电磁式电压互感器领域，具体是一种基于Labview的电磁式电压互感器低频过电压在线监测方法及方法。

技术介绍

[0002]电力系统数字化和智能化发展是全球数字化时代背景下的紧迫性需求和必然趋势，是我国能源发展战略的重点发展方向。为此，两大电网公司进一步深化电力物联网技术创新，持续智能电网的数字化转型，其基础是采用各类传感终端对电网的状态进行实时感知和信息处理。
[0003]随着新型电力系统的出现，大量的风、光、水等清洁能源再发电中的比例逐渐加大。其次，在新型电力系统中，电力电子设备使用的比例也正在不断增加，导致电力系统中产生大量电磁暂态过程，但目前的电气设备难以长期稳定的实时感知电网中所产生的电磁暂态信息也没有成熟的电磁暂态监控方法，想抑制电网中的电磁暂态扰动将更加困难，同时也为清洁能源以及大量电力电子设备的引入造成了巨大阻碍
[0004]全球电力系统中有超过6亿台互感器，用于电压和电流量测和保护等信息的实时感知，然而，在谐波、暂态冲击和直流偏磁等电磁扰动电压作用下极易引起互感器二次波形畸变，误差甚至超过100％，成为数字化电力系统发展的“拦路虎”。电磁式电压互感器是电力系统测量系统电压的主要传感终端，为量测、保护和控制装置提供可靠的工频信号。除工频信号外，电磁式电压互感器也是谐波和过电压的测量终端。然而，由于互感器参数的频变特性、分布杂散参数和铁芯非线性特性的存在，当系统出现谐波混叠和暂态冲击时，互感器的传输特性会随着激励电压频率和幅值的变化而呈现出复杂的变化规律，导致其输出信号失真，使其谐波和暂态电压测量误差激增。因此，电磁式电压互感器无法实现谐波和暂态电压感知，也没有基于电磁式电压互感器配套的计及谐波和暂态电压的成熟的监测方法造成配网长期缺乏电磁暂态电压数据，严重制约电网事故溯源、谐波监测和故障诊断工作的开展，成为电力系统数字化和智能化发展的关键瓶颈之一。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于Labview的电磁式电压互感器低频过电压在线监测方法，包括以下步骤：
[0006]1)搭建电磁式电压互感器二次侧畸变信号监测和分析系统，包括电压二次侧信号测量装置、信号隔离器、信号采集设备、基于Labview的监测控制系统、主控制系统；
[0007]所述基于Labview的监测控制系统包括电压反算模块、数据处理模块、电压越限模块、参数输入模块、用户权限模块；
[0008]所述基于Labview的监测控制系统还包括用户权限模块；
[0009]所述用户权限模块用于提供用户登陆和注册的端口；
[0010]所述用户权限模块对用户登陆密钥进行验证，若验证不通过，则用户无权使用基于Labview的监测控制系统。
[0011]所述用户权限模块设置有基准等级；
[0012]所述用户权限模块为每个用户赋予账号等级，若用户账号等级低于基准等级，则该用户不能访问基于Labview的监测控制系统的数据库。
[0013]主控制系统用于修改用户的账号等级。
[0014]所述基于Labview的监测控制系统还包括人机交互模块；
[0015]所述人机交互模块包括用户可视化界面；
[0016]所述用户可视化界面包括显示二次侧电压信号的窗口、一次侧反算数字电压信号的窗口和供用户输入电磁式电压互感器参数的窗口；
[0017]所述基于Labview的监测控制系统还包括数据存储模块；
[0018]所述数据存储模块用于存储基于Labview的监测控制系统的所有数据。
[0019]2)利用电压二次侧信号测量装置监测电磁式电压互感器的二次侧电压信号，并输入到信号隔离器中；
[0020]3)所述信号隔离器对二次侧电压信号进行去噪，并输入到信号采集设备中；
[0021]4)所述信号采集设备将去噪后的二次侧电压信号转换为二次侧数字电压信号，并输入到基于Labview的监测控制系统中；
[0022]5)所述参数输入模块获取电磁式电压互感器参数，并输入到电压反算模块中；
[0023]所述电磁式电压互感器参数包括两个非线性励磁电阻阻值、两个一二次侧绕组电阻、一个铁心漏感、、两个一二次侧电容、两条非线性电感磁链、两条非线性电感所对应的励磁电流。
[0024]6)所述数据处理模块接收二次侧数字电压信号，并对二次侧数字电压信号进行去噪，将去噪后的二次侧数字电压信号传输至电压反算模块；
[0025]7)所述电压反算模块存储有电磁式电压互感器反演模型；
[0026]所述电压反算模块将接收到的二次侧数字电压信号输入到电磁式电压互感器反演模型中，计算得到电磁式电压互感器一次侧反算数字电压信号，并传输至数据处理模块和越限模块；
[0027]所述二次侧电压反演模型为计及铁心非线性和绕组杂散电容的电磁式电压互感器正向电路π模型；
[0028]计算电磁式电压互感器一次侧反算数字电压信号的步骤包括：
[0029]7.1)令中间系数k＝N/N2；其中，匝数N＝N1；N1、N2为电磁式电压互感器一、二次侧绕组匝数；
[0030]7.2)计算电磁式电压互感器二次侧流过匝间电容的电流ic2，即：
[0031][0032]式中，C2为二次侧绕组匝间电容；u2为端口二次侧电压；t为时间；
[0033]3)计算二次侧理想变压器未归算电压u3，即：
[0034]u3＝u2‑
(
‑
i
c2
R
2s
)＝u2+i
c2
R
2s
ꢀꢀ
(2)
[0035]式中，i
c2
为二次侧绕组匝间电容电流；R
2s
为二次侧绕组电阻；；
[0036]7.4)计算二次侧支路节点电压u4，即：
[0037]u4＝ku3ꢀꢀ
(3)
[0038]7.5)计算二次侧理想变压器归算后电流i
C3
，即：
[0039][0040]7.6)计算流过漏感Ls的电流i
Ls
，即：
[0041]i
Ls
＝i
Lm2
+i
Rm2+
i
C3
ꢀꢀ
(5)
[0042]其中，二次侧励磁电感电流i
Lm2
如下所示：
[0043]i
Lm2
＝f(λ2)
ꢀꢀ
(6)
[0044]式中，f()表示电流变化函数；二次侧磁链表明磁链λ2是节点电压u4的积分值；
[0045]7.7)计算二次侧励磁电阻电流i
Rm2
，即：
[0046]i
Rm2
＝f(u4)
ꢀꢀ
(7)
[0047]7.8)计算一次侧支路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Labview的电磁式电压互感器低频过电压在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)搭建电磁式电压互感器二次侧畸变信号监测和分析系统，包括电压二次侧信号测量装置、所述信号隔离器、信号采集设备、基于Labview的监测控制系统、主控制系统。所述基于Labview的监测控制系统包括电压反算模块、数据处理模块、电压越限模块、参数输入模块、用户权限模块；所述用户权限模块用于对登陆的用户进行验证。2)利用电压二次侧信号测量装置监测电磁式电压互感器的二次侧电压信号，并输入到信号隔离器中；3)所述信号隔离器对二次侧电压信号进行去噪，并输入到信号采集设备中；4)所述信号采集设备将去噪后的二次侧电压信号转换为二次侧数字电压信号，并输入到基于Labview的监测控制系统中；5)所述参数输入模块获取电磁式电压互感器参数，并输入到电压反算模块中；6)所述数据处理模块接收二次侧数字电压信号，并对二次侧数字电压信号进行去噪，将去噪后的二次侧数字电压信号传输至电压反算模块；7)所述电压反算模块存储有电磁式电压互感器反演模型；所述电压反算模块将接收到的二次侧数字电压信号输入到电磁式电压互感器反演模型中，计算得到电磁式电压互感器一次侧反算数字电压信号，并传输至数据处理模块和越限模块；8)所述数据处理模块对二次侧数字电压信号和一次侧反算数字电压信号进行分析，得到电压最大相对误差，从而获得低频过电压作用于电磁式电压互感器时，二次侧电压信号畸变率；所述数据处理模块对一次侧反算数字电压信号进行傅里叶分解，得到一次侧反算数字电压信号各次谐波的幅值和相角；9)所述电压越限模块存储有上限电压值；所述电压越限模块对一次侧反算数字电压信号和上限电压值进行比对，若一次侧反算数字电压信号大于上限电压值，则向主控制系统发出风险预警提示。2.根据权利要求1所述的一种基于Labview的电磁式电压互感器低频过电压在线监测方法，其特征在于，所述主控制系统接收到风险预警提示后，调取和显示基于Labview的监测控制系统的所有数据，进行波形分析和故障朔源。3.根据权利要求1所述的一种基于Labview的电磁式电压互感器低频过电压在线监测方法，其特征在于，所述二次侧电压反演模型为计及铁心非线性和绕组杂散电容的电磁式电压互感器正向电路π模型；计算电磁式电压互感器一次侧反算数字电压信号的步骤包括：1)令中间系数k＝N/N2；其中，匝数N＝N1；N1、N2为电磁式电压互感器一、二次侧绕组匝数；2)计算电磁式电压互感器二次侧流过匝间电容的电流ic2，即：式中，C2为二次侧绕组匝间电容；u2为端口二次侧电压；t为时间；
3)计算二次侧理想变压器未归算电压u3，即：u3＝u2‑
(
‑
i
c2
R
2s
)＝u2+i
c2
R
2s
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，i
c2
为二次侧绕组匝间电容电流；R
2s
为二次侧绕组电阻；；4)计算二次侧支路节点电压u4，即：u4＝ku3ꢀꢀꢀꢀ
(3)5)计算二次侧理想变压器归算后电流i
C3
，即：6)计算流过漏感Ls的电流i
Ls
，即：i
Ls
＝i
Lm2
+i
Rm2
+i
C3
ꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，二次侧励磁电感电流i
Lm2
如下所示：i
Lm2

【专利技术属性】
技术研发人员：雷俊豪，黄琳榆，刘书豪，林佳龙，王霖，仇玉婷，杨鸣，司马文霞，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：