一種基於傅立葉級數的局部放電脈衝相角測量方法
2023-10-04 20:31:29 3
專利名稱：一種基於傅立葉級數的局部放電脈衝相角測量方法
技術領域：
本發明涉及一種信號檢測方法，尤其涉及一種局部放電脈衝信號的相角測量方法。
背景技術：
局部放電檢測作為絕緣診斷的重要手段，因其能及時有效地反映電力系統電氣設備的絕緣狀況，正為電力部門所普及。目前應用較多的主要是基於電量的局部放電檢測方法，檢測信號按照頻帶可分為500KHZ以下寬帶或者窄帶信號，IOMHz以下的高頻(High frequency-HF)信號，200MHz 以下的甚高頻(Very High Frequency-VHF)信號和 3GHz 以下超高頻(Ultra High Frequency-UHF)信號。採集的局部放電信號主要通過兩種方式進行分析，g卩基於相位的分析模式(Phase Resolved Partial Discharge-PRPD)和基於時間的分析模式(Time Resolved Partial Discharge-TRPD)。前者以局部放電發生的工頻相位爐 (0-360° )、放電量幅值q和放電次數η等檢測量為依據進行統計學等方式的分析，後者則分析局部放電所檢測到的放電波形及時間信息，不包含相位信息。運行於PRPD模式下的局部檢測系統一般以工頻信號過零點為起點連續採集規定工頻周期長度的信號，系統通過高通和低通濾波將檢測阻抗耦合的信號分離為工頻信號和局放信號。因為該模式下的工頻信號和局放信號為同源信號，且利用工頻過零點進行了採集同步與時間標定，局放信號的相位可自然標定。而運行於TRPD模式下局放檢測系統，一般僅採集局部放電脈衝信號，因僅含有局部放電脈衝的時間信息，不包含工頻信號信息，故不能直接標定局部放電信號的相位。要實現局部放電脈衝的相位標定，也可參考PRPD的信號處理模式，通過連續採集規定工頻周期的信號實現。但是TRPD模式因分析放電波形頻率分布信息的需要，採樣率很高，連續採集對採集系統板上存儲空間和處理器主頻的要求都非常高。另一種方法則只採集局部放電脈衝片段，同時記錄採樣時間，通過GPS對時與工頻信號過零點同步來計算局部放電脈衝對應的相位。該方法需要增加額外的GPS模塊。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於傅立葉級數的局部放電脈衝相角測量方法，其能夠實現TRPD局部放電測量模式下局部放電脈衝相角的標定。本技術方案的發明構思為通過局部放電脈衝本身觸發工頻信號的同步採集，然後通過計算所觸發的工頻信號初始相角來標定局部放電觸發脈衝相角的方法，工頻信號初始相角的計算是基於傅立葉級數算法求得的。為了實現上述發明目的，本發明提供了一種基於傅立葉級數的局部放電脈衝相角測量方法，其包括下列步驟(1)採用一第一傳感器檢測一高頻局部放電脈衝信號，採用一第二傳感器檢測一工頻信號；
(2) 一第一採集系統分段採集第一傳感器傳輸的高頻局部放電脈衝信號，所述第一採集系統在開始採集第一傳感器傳輸的高頻局部放電脈衝信號的同時輸出一觸發信號， 以觸發一第二採集系統，使之與第一採集系統同步地採集第二傳感器傳輸的工頻信號；(3)所述第一採集系統和第二採集系統將採集的高頻局部放電脈衝信號和工頻信號傳輸至一數據分析系統；(4)所述數據分析系統根據下列模型計算所述觸發信號所觸發的工頻信號的初始相角00
YjJ(U)COS27r^
, η-0Iy
^o = arctg 絕-^r
=0N式中，U(n)為第η次採樣所得到的值；N = Tf為一個工頻周期內的總採樣次數，f 為第二採集系統採集工頻信號的採樣頻率，T為一個工頻周期的時間；(5)所述數據分析系統根據下列模型計算所述高頻局部放電脈衝信號的相角
V, = W(^ti)+φ^
ν A,/· ~ h ~ ,ο式中，Po為步驟(4)中算得的觸發信號所觸發的工頻信號的初始相角，也即該觸發信號的相角。約為第i個高頻局部放電脈衝信號的相角；f為實測工頻信號頻率；、為第 i個高頻局部放電脈衝信號出現的瞬時時刻；、為觸發信號出現的瞬時時刻，也就是計算所選取的局部放電脈衝群內首脈衝出現的瞬時時刻；為第i個高頻局部放電脈衝信號與脈衝群內首脈衝出現瞬時時刻(即觸發信號出現的瞬時時刻)的時間差；在上述局部放電脈衝相角測量方法中，所述步驟(1)與步驟(2)之間還具有步驟 (Ia)對所述高頻局部放電脈衝信號和工頻信號分別進行放大與濾波的調理處理；所述步驟(2)中第一採集系統採集的是經過調理處理的高頻局部放電脈衝信號，第二採集系統採集的是經過調理處理的工頻信號。在本技術方案中，由於第一採集系統和第二採集系統需要針對高頻局部放電脈衝信號和工頻信號的不同特點使用不同的採樣率分別採集，即在實現對高頻局部放電脈衝信號連續觸發、高速採集和分段存儲的同時，低速採集工頻信號，因此需要實現兩採集系統同步啟動採集，即實現時間標定的同步，才可以進一步實現通過計算被觸發信號觸發的工頻信號的初始相角來獲得高頻局部放電脈衝信號的相角。本技術方案中被觸發的工頻信號的初始相角是基於傅立葉級數和三角函數的正交性計算得到的，其原理如下周期為T的周期信號f(t)，若滿足狄裡赫利條件，便可以展開為Fourier (傅立葉)級數的三角形式，如式(2)所示
GO fit) = a0 + \ {an cos ω + bn sin ω )
(2)
4
式中 =〒，徹為常數項，知與比SFourier級數的係數。若將⑵式中的同頻
率項加以合併，可以將其寫成另外一種形式
權利要求
1.一種基於傅立葉級數的局部放電脈衝相角測量方法，其特徵在於，包括下列步驟(1)採用一第一傳感器檢測一高頻局部放電脈衝信號，採用一第二傳感器檢測一工頻信號；(2)—第一採集系統分段採集第一傳感器傳輸的高頻局部放電脈衝信號，所述第一採集系統在開始採集第一傳感器傳輸的高頻局部放電脈衝信號的同時輸出一觸發信號，以觸發一第二採集系統，使之同步地採集第二傳感器傳輸的工頻信號；(3)所述第一採集系統和第二採集系統將採集的高頻局部放電脈衝信號和工頻信號傳輸至一數據分析系統；(4)所述數據分析系統根據下列模型計算所述觸發信號所觸發的工頻信號的初始相角
2.如權利要求1所述的基於傅立葉級數的局部放電脈衝相角測量方法，其特徵在於， 所述步驟(1)與步驟(2)之間還具有步驟(Ia)對所述高頻局部放電脈衝信號和工頻信號分別進行放大與濾波的調理處理；所述步驟(2)中第一採集系統採集的是經過調理處理的高頻局部放電脈衝信號，第二採集系統採集的是經過調理處理的工頻信號。
全文摘要
本發明公開了一種基於傅立葉級數的局部放電脈衝相角測量方法，其包括下列步驟採用一第一傳感器檢測一高頻局部放電脈衝信號，採用一第二傳感器檢測一工頻信號；一第一採集系統分段採集第一傳感器傳輸的高頻局部放電脈衝信號，所述第一採集系統在開始採集第一傳感器傳輸的高頻局部放電脈衝信號的同時輸出一觸發信號，以觸發一第二採集系統，使之同步地採集第二傳感器傳輸的工頻信號；第一採集系統和第二採集系統將採集的高頻局部放電脈衝信號和工頻信號傳輸至一數據分析系統；數據分析系統根據被觸發的工頻信號的初始相角計算高頻局部放電脈衝信號的相角。
文檔編號G01R23/16GK102508031SQ201110339719
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月1日 優先權日2011年11月1日
發明者姚金霞, 慕世友, 李秀衛, 苗培青, 袁海燕 申請人:山東電力研究院