【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及变压器套管绝缘检测，具体地说是一种基于改进谐波分析法的变压器套管介质损耗因数测量方法。
技术介绍
1、变压器套管是变压器的重要组成部分，在电力系统中应用广泛。套管在运行过程中承受强机械力、大电流和高电压的长时间作用，同时还要承受潮湿天气和污染物的影响，绝缘性能会逐渐发生劣化,严重时可能导致绝缘功能的丧失，从而引发设备故障。因此，对套管运行状态的在线监测是及时发现绝缘问题、防止套管运行事故的有效手段之一。
2、介质损耗因数tanδ是反映绝缘介质损耗大小的特征参量，δ为介质损耗角，它仅取决于绝缘材料的介电特性，与介质的尺寸无关。经验表明，测量体积较小的电容型设备的绝缘介质损耗因数，可以较灵敏地发现设备中发展性的局部缺陷及设备绝缘整体受潮和劣化变质等缺陷。因而，测量tanδ对于判断电容型设备的绝缘状况十分重要。目前，常用的介质损耗因数测量方法有过零比较法、相关系数法、谐波分析法等。传统的谐波分析法介质损耗因数检测方法，测量时常常因系统频率波动难以实现同步采样，导致测量电压、电流、基波参数时会产生泄漏效应，造成基波相位误差很大，这影响了谐波分析法在介损在线监测中的应用。
3、因此，需要提出一种可有效降低介质损耗因数计算误差，减少频谱泄漏的改进方法，有效地抑制谐波之间以及杂波的干扰，从而可以精确测量到电压和电流的基波幅值及相位，利于实际工程应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于改进谐波分析法的变压器套管介质损耗因数测量方法，用于解决常
2、本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于改进谐波分析法的变压器套管介质损耗因数测量方法，包括以下步骤：
3、s1、将电压信号u(t)和电流信号i(t)以采样频率fs进行采样，得到离散的时间信号u(n)和i(n)；
4、s2、利用修正公式对采集的序列进行优化，修正采样序列，得到理想采样序列，n表示采样点数，n＝1，2，…，n-1，n；
5、s3、利用公式的nuttal l窗对步骤s2得到的理想采样序列进行截断得到新的信号序列，其中，a0＝0.3635819，a1＝0.4891775，a2＝0.1365995，a3＝0.0106411；
6、uw(n)＝w(n)u(n)
7、iw(n)＝w(n)i(n)
8、s4、对步骤s3得到的信号序列进行傅里叶分解，设uw(n)为电压信号uw(n)的dft输出序列，iw(n)为电流信号iw(n)的dft输出序列；
9、s5、利用以下公式对uw(n)和iw(n)进行五点加权变换得到新序列uh5(n)、ih5(n)；
10、
11、当n＝1，2，n-1，n时，上式中不存在的项用零代替；
12、s6、由步骤s5得到的五点变换后的新的电压电流信号的dft输出序列uh5(n)、ih5(n)，则介质损耗角计算公式为：
13、
14、式中，k为谱线峰值最大的频点。
15、进一步地，步骤s2中修正公式的获得步骤为：
16、s2.1、采样点数n、周期数l、信号周期数t0和采样周期数ts的关系为：
17、l×t0/ts＝n或fs/f0＝n/l (1)
18、其中，fs表示采样频率，f0表示基波频率；
19、当以上公式条件没有得到满足时，假设round(lfs/f0)＝n，其中round(x)表示最接近x的整数，f0为50hz；修正理想的采样频率就是对原始采样序列x(n)进行修正，获得一个满足lfs/f0＝lt0/ts0＝n条件的序列x0(n)；其中，fs0＝1/ts0，fs0是理想的采样频率，ts0是理想采样周期；通过修正采样频率和采样周期，对x0(n)进行谐波分析时就能消除因频谱泄漏出现的误差；
20、s2.2、给定round(lt0/ts)＝n且lt0/ts0＝n，n较大时ts/ts0应接近1，可以认为：
21、ts0-ts＝e且|e|＜ts1/2n (2)
22、式(2)表示的是实际采样频率与理想采样频率之间的偏差大小，通过计算可知，两者之间偏差较小。假设，两者在第一个采样点处的数值相同，那么随着n的增大，两者之间的偏差也会越来越大，在第n个采样点处，偏差为(n-1)e，那么可得：
23、x0(n)＝xα(nts0)＝xα(nts-ne) (3)
24、x0(n)≈xα(nts)-xα′(nts)ne (4)
25、x(n+n)＝xα[(n+n)ts]
26、 ＝xα[(n+n)(ts0+e)]
27、 ＝xα[n(ts0+e)+nts0+ne]
28、 ＝xα(nts+ne) (5)
29、可得,
30、
31、将式(6)代入到式(4)中，可得到修正公式如下：
32、
33、进一步地，选择适宜窗函数抑制频谱泄漏。
34、进一步地，选取理想窗函数的标准为：
35、（1）窗函数频谱的主瓣应尽可能地窄，以提高谱估计时的频域分辨率和减小泄漏；
36、（2）尽量减小窗函数频谱的最大旁瓣的相对幅度，以使旁瓣高度随频率尽快衰减。
37、进一步地，两条标准不能同时得到满足时，通过增加主瓣宽度以换取对旁瓣的抑制。
38、进一步地，选择nuttall窗对时域信号进行加窗处理。
39、进一步地，利用公式的nuttall窗对步骤s2得到的理想采样序列进行截断得到新的信号序列，其中，a0=0.3635819，a1=0.4891775，a2=0.1365995，a3=0.0106411。
40、进一步地，采用五点加权变化算法接着对dft输出的结果进行优化，进一步抑制频谱泄露与栅栏效应。
41、进一步地，五点加权变化算法的具体步骤包括：
42、设无限长信号为：
43、
44、式(9)是长度为t的矩形窗，其频域表达式为式(10)；
45、
46、
47、通过dft算法得到对应于分析频率ω＝2πn/ts、ts为采样时间的离散频谱序列，其中n＝1,2,…,n，n为采样点数；
48、对于式(8)所示信号，其频率ω1＝2πn/ts，通过dft算法得到该信号的频谱序列：
49、
50、可知，若为整周期采样，则k为整数：
51、
52、若为非整周期采样，则k＝k1+△k(0<△k<1,k1为整数)；此时，信号频谱序列本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，步骤S2中修正公式的获得步骤为：
3.根据权利要求2所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，选择适宜窗函数抑制频谱泄漏。
4.根据权利要求3所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，选取理想窗函数的标准为：
5.根据权利要求4所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，两条标准不能同时得到满足时，通过增加主瓣宽度以换取对旁瓣的抑制。
6.根据权利要求5所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，选择Nuttal l窗对时域信号进行加窗处理。
7.根据权利要求6所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，利用公式的Nuttal l窗对步骤S2得到的理想采样序列进行截断得到新的信号序列，其中，a0＝0.3635819，a1＝0.4891775，a2＝0.1365995，a3＝0.0106411。
8.根据权利
9.根据权利要求8所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，五点加权变化算法的具体步骤包括：
10.根据权利要求9所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，为了增加谱线的衰减速度，利用主谱线及其周围4条谱线进行加权处理，设加权系数为a0、a1、a2、a3、a4，则：
...【技术特征摘要】
1.一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，步骤s2中修正公式的获得步骤为：
3.根据权利要求2所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，选择适宜窗函数抑制频谱泄漏。
4.根据权利要求3所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，选取理想窗函数的标准为：
5.根据权利要求4所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，两条标准不能同时得到满足时，通过增加主瓣宽度以换取对旁瓣的抑制。
6.根据权利要求5所述的一种变压器套管介质损耗因数测量方法，其特征在于，选择nuttal l窗对时域信号进行加窗处理。
7.根据权利要求6所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：许磊，渠志江，王备贝，姚博文，张凡华，芮昱，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司济宁供电公司，
类型：发明
国别省市：
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