一种高压方波电源的频率自适应调节方法及电网检测方法技术

本发明专利技术提供一种高压方波电源的频率自适应调节方法及电网检测方法，频率自适应调节方法包括：获取检测点的背景磁场噪声信号，计算所述背景磁场噪声信号中噪声强度最低的频率，将所述噪声强度最低的频率作为高压方波电源的输出频率，根据所述输出频率输出方波检测信号；电网检测方法包括：根据所述输出频率向电网输出高压方波检测信号；检测被测点的磁场信号，根据所述输出频率将磁场信号中的单相接地故障电流和架空线路对地容性电流进行分离；根据分离得到的单相接地故障电流和架空线路对地容性电流判断被测点故障情况

【技术实现步骤摘要】
一种高压方波电源的频率自适应调节方法及电网检测方法


[0001]本专利技术涉及电网故障检测
，更具体地，涉及一种高压方波电源的频率自适应调节方法及电网检测方法
。

技术介绍

[0002]在配网线路发生故障后，通过信号发生装置向线路上注入特定的检测电流信号，电流经信号发生装置
、
故障线路
、
故障点
、
大地形成回路
。
巡检人员可手持信号探测设备从上游至下游沿线进行检测，在故障点上游可一直探测到电流信号，当越过故障点时电流信号消失，通过来回检测即可确定故障点的位置
。
根据注入信号形式的不同，该方法又可分为信号频率为
220Hz
的
S
信号注入法
、
脉冲注入法以及方波注入法等
。
[0003]信号注入法受导线分布电容的影响较大，当线路较长且分支较多，或者故障形式为高阻接地时，则信号电流会很微弱，较难和电容电流区分开来，影响定位的准确性
。
另一方面，如前所述，这种方式目前需要人工巡线检测，耗时久，在复杂的地理环境中尤其如此
。
在此背景下，无人机开始广泛应用于配电网的故障巡检，利用无人机上搭载的磁场传感器进行故障信息的快速识别和判断
。
信号注入法实质上是通过对导线周围的磁场测量来实现故障定位，而磁场测量系统的信噪比决定了故障定位的准确程度，所以需要尽可能地降低噪声强度或避开噪声频带
。
对于无人机而言，存在很大的机电干扰和振动引起的干扰，因此需要对注入电流信号的波形和频率进行优选，进而对电流发生装置进行优化设计
。

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，提供一种高压方波电源的频率自适应调节方法及电网检测方法，降低了背景噪声对检测信号的干扰以及架空线路容性电流的干扰，提高了电网故障点检测的准确性
。
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了一种高压方波电源的频率自适应调节方法，包括：
[0006]获取检测点的背景磁场噪声信号，计算所述背景磁场噪声信号中噪声强度最低的频率，将所述噪声强度最低的频率作为高压方波电源的输出频率，根据所述输出频率输出方波检测信号
。
[0007]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下改进
。
[0008]可选的，计算所述背景磁场噪声信号中的最小频率，包括：
[0009]对背景磁场噪声信号进行快速傅里叶变换，得到背景磁场噪声强度的频域信号；
[0010]寻找所述频域信号中噪声强度最低的频率值
。
[0011]可选的，在进行快速傅里叶变换之前，还包括：
[0012]对采样的背景磁场噪声信号进行周期性后延拓；
[0013]对周期性后延拓的噪声信号进行加窗处理
。
[0014]可选的，所述加窗处理采用的窗函数为汉宁窗
、
矩形窗或布莱克曼窗
。
[0015]可选的，对背景磁场噪声信号进行快速傅里叶变换的运算式为：
[0016][0017]其中，
X[k]为变换后序列，
x(n)
为变换前序列，
N
为序列的长度，
N
为2的倍数，为旋转因子
。
[0018]可选的，根据所述输出频率输出的方波检测信号的傅里叶级数形式为：
[0019][0020]其中，
U
是方波电压的幅值，
ω
是方波检测信号的频率，即所述输出频率
。
[0021]根据本专利技术的第二方面，基于前述方法，还提供一种电网检测方法，包括：
[0022]根据所述输出频率向电网输出高压方波检测信号；
[0023]检测被测点的磁场信号，根据所述输出频率将磁场信号中的单相接地故障电流和架空线路对地容性电流进行分离；
[0024]其中，单相接地故障电流的傅里叶级数形式为：
[0025][0026]架空线路对地容性电流的傅里叶级数形式为：
[0027][0028]式中，
R
是单相接地电阻，
C
是架空线的对地电容；
[0029]根据分离得到的单相接地故障电流和架空线路对地容性电流判断被测点故障情况
。
[0030]可选的，检测的磁场信号为宽频带磁场信号，包含高倍基波频率的信号分量
。
[0031]可选的，还包括：根据被测点的故障类型切换高压电源输出的所述方波检测信号为恒压输出或恒流输出
。
[0032]可选的，所述根据被测点的故障类型切换高压电源输出的所述方波检测信号为恒压输出或恒流输出，包括：
[0033]当判定被测点存在故障时，增大方波检测信号的输出电流值；
[0034]若所述输出电流值在预设时间内达到电流预设值，则判定故障类型为金属性
/
小电阻接地，保留当前电流值恒流输出；
[0035]若所述输出电流值在预设时间内未达到电流预设值，则判定故障类型为高阻接地，调节输出电压到预设的最大值并保持恒压输出
。
[0036]本专利技术提供的一种高压方波电源的频率自适应调节方法及电网检测方法，相比于目前一般采用的直接输出预设的检测信号的方法，本方法能够自适应选择最优的检测信号频率，降低了背景噪声对检测信号的干扰；并且使用方波信号能够消除架空线路对地电容
的影响，能够实现对长距离架空线路单相接地故障的定位，大幅度提高了配电网输电线上故障电流测量的准确性和灵活性
。
附图说明
[0037]图
1(a)
为配电网线路接地故障检测场景示意图，图
1(b)
为图
1(a)
的等效电路示意图；
[0038]图2为本专利技术提供的一种高压方波电源的频率自适应调节方法流程图；
[0039]图3为本专利技术涉及的高压方波电源的组成结构示意图；
[0040]图4为周期信号的两种截取情况对比图，其中，图
4(a)
为整周期截取的情况，图
4(b)
为非整周期截取的情况；
[0041]图5是加汉宁窗和矩形窗的
FFT
结果对比图；
[0042]图6是本专利技术提供的一种电网检测方法流程图
。
具体实施方式
[0043]下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述
。
以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围
。
[0044]图
1(a)
简单展示了配电网检测时的原理
。
如图
1(a)
所示，在配网线路发生故障后，假设故障点为点
C
，在检测时，通过信号发生装置
(
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高压方波电源的频率自适应调节方法，其特征在于，包括：获取检测点的背景磁场噪声信号，计算所述背景磁场噪声信号中噪声强度最低的频率，将所述噪声强度最低的频率作为高压方波电源的输出频率，根据所述输出频率输出方波检测信号
。2.
根据权利要求1所述的一种高压方波电源的频率自适应调节方法，其特征在于，计算所述背景磁场噪声信号中的最小频率，包括：对背景磁场噪声信号进行快速傅里叶变换，得到背景磁场噪声强度的频域信号；寻找所述频域信号中噪声强度最低的频率值
。3.
根据权利要求2所述的一种高压方波电源的频率自适应调节方法，其特征在于，在进行快速傅里叶变换之前，还包括：对采样的背景磁场噪声信号进行周期性后延拓；对周期性后延拓的噪声信号进行加窗处理
。4.
根据权利要求3所述的一种高压方波电源的频率自适应调节方法，其特征在于，所述加窗处理采用的窗函数为汉宁窗
、
矩形窗或布莱克曼窗
。5.
根据权利要求2～4中任一项所述的一种高压方波电源的频率自适应调节方法，其特征在于，对背景磁场噪声信号进行快速傅里叶变换的运算式为：其中，
X[k]
为变换后序列，
x(n)
为变换前序列，
N
为序列的长度，
N
为2的倍数，为旋转因子
。6.
根据权利要求1所述的一种高压方波电源的频率自适应调节方法，其特征在于，根据所述输出频率输出的方波检测信号的傅里叶级数形式为：其中，
U
是方波电压的幅值，
ω
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵正涛，
申请(专利权)人：武汉脉源电气有限公司，
类型：发明
国别省市：