采用变比拟合的电容式电压互感器谐波测量校正方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电容式电压互感器电压测量领域，尤其涉及一种采用变比拟合的电容 式电压互感器谐波测量校正方法。
【背景技术】
[0002] 电容式电压互感器（CVT)被广泛应用于中性点直接接地高压系统的电压测量，是 目前高电压等级系统谐波测量最主要的二次信号来源。但是在国家标准GB/T《电能质量公 用电网谐波》中明确规定"电容式电压互感器不能用于谐波测量"。
[0003]目前的相关研究多集中于对电容式电压互感器（CVT)谐波测量误差的原理分析 方面。通过建立谐波等效电路，给出其对应参数的计算方法，对电容式电压互感器（CVT)谐 波测量精度的理论研究；通过改变二次侧负载和采用不用型号的阻尼器研究电容式电压互 感器（CVT)的测量精度变化规律；从传递函数的角度分析杂散电容和耦合电容对电容式电 压互感器（CVT)测量误差的影响。然而现有的研究主要针对于电容式电压互感器（CVT)的 定性分析，未涉及各误差峰值点来源的定量分析计算方法，也未给出针对电容式电压互感 器（CVT)这一误差特性的校正方法。
[0004] 目前的研究对谐波条件下CVT测量误差产生的机理研究尚不深入，就不同因素影 响CVT谐波测量误差的量化分析上仍存在不足，尤其缺乏对具有不同阻尼器CVT谐波测量 误差的分析。也缺少对CVT谐波测量误差进行校正。本发明的目的在于利用电容式电压互 感器的宽频特性，获得变比频率响应的幅频曲线和相频曲线，基于曲线对应的变比实际值 实现电容式电压互感器谐波频率下的准确测量。
【发明内容】
[0005] 本发明提出了采用速饱和型阻尼器的电容式电压互感器（CVT)的宽频特性，获得 电容式电压互感器在谐波频率下的变比畸变值。对该变比的幅频特性和相频特性曲线进行 拟合，用获得的拟合曲线实现电容式电压互感器谐波测量的校正。
[0006] 本发明的技术方案提供一种采用变比拟合的电容式电压互感器谐波测量校正方 法，对于同一电压等级的CVT建立一致的等效电路，首先根据预设模型的等效电路元件参 数进行拟合，然后对其他型号的不同等效电路元件参数基于拟合结果进行校正，所述CVT 为电容式电压互感器；
[0007] 所述根据预设模型的等效电路元件参数进行拟合，包括根据预设模型的等效电路 元件参数所得的变比幅频响应曲线F(x)和相频响应特性曲线H(x)分别进行拟合，得到 Fjx)和呒―(X)，其中，Fjx)为F(x)中第i段变比幅值误差，用201gK分度，单位为分贝 (dB)，K为变比的幅值邱⑴为第i段变比相角误差，单位为度；X为频率的对数值，i= 1,2, 3,4；
[0008] 所述基于拟合结果进行校正，包括以下步骤，
[0009] (1)根据待校正目标的等效电路元件参数，计算出补偿电抗器与分压电容器和中 间变压器一次侧杂散电容谐振的谐振频率fi和补偿电抗器内部谐振频率f2;预设模型高于 工频的谐振频率有两个，分别记为f1(:和f2(];
[0010] (2)相应变比K的幅值采用分压比的方式表示如下，
[0011]
[0012] 式中，ω= 2πf，ω为角频率，f为频率，（^和C2分别为电容分压器的高压和中 压电容；I^、L^和以及C&分别为补偿电抗器线圈的电抗、铁芯的电抗和电阻以及杂散 电容；LTf为接入阻尼器绕组的漏抗，Cf为阻尼器对地杂散电容；
[0013] 对幅值Ktaplltude采用201gK线性分度，根据待校正目标的等效电路元件参数，将fi 和f2代入上式中，并采用线性分度得到对应的变比幅值并记为K廊K2;
[0014] (3)根据预设模型高于工频的谐振频率分别为。和f2。，可获得频率差4=64。， 。2 -f2_『20;
[0015] (4)进行幅频响应曲线调整如下，
[0016] i)若1彡F2(lgf1Q)，令匕〇〇 = &，求得对应X的值xn，如果频率差cn = lgffXuS0,则将F2(x)曲线向右平移cn个单位；如果cn〈0,则将F2(x)曲线向左平移cn 个单位；
[0017] ii)若1<Fjlgf^。)，令匕〇〇 = &，求得对应X的值x12，如果频率差c12 = lgffXuS0,则将F2(x)曲线向右平移c12个单位；如果c12〈0,则将F2(x)曲线向左平移c12 个单位；
[0018] iii)若K2>F4(lgf2。)，令F4(x) =K2，求得对应X的值x21;如果频率差c21 = lgf2-x21> 0,则将F4(x)曲线向右平移c21个单位；如果c21〈0,则将F4(x)曲线向左平移c21 个单位；
[0019] iv)若K2<F4 (lgf2。)，令F4(X)=K2，求得对应X的值x22;如果频率差c22 = lgf2-x22> 0,则将F4(x)曲线向右平移c22个单位；如果c22〈0,则将F4(x)曲线向左平移c22 个单位；
[0020] V)对于频率f<f2的频带采用直线拟合，由谐振频率峰值点（Igf1，D和 (lgf2，K2)确定拟合函数F3(x) ^Fjx) = 0 ;
[0021] (5)进行相频响应曲线的拟合也采用平移的方法，设ΡΛ
[0022] i)若。，则将Η2 (X)向左平移|Cl | = |f「f1Q |个单位；若。，则将Η2 (X)向 右平移|c」=个单位；
[0023] ii)若f2〈f2。，则将H4 (X)向左平移Ic21 =If2_f2。I个单位；若f2>f2。，则将H4 (X)向 右平移|c2| = |f2-f2Q|个单位；
[0024] iii)频率处于匕与f2之间的响应曲线H3(x)采用二次函数拟合，曲线顶点纵坐标 取实际数据，两端点分别取况，氏况)），（f2，H4(f2));令氏〇〇 = 0;
[0025] (6)根据变比幅频响应曲线F(x)中变比的测量误差比，得到CVT谐波测量的额定 变比KN与变比K的幅值KAnipllt_的比值，将谐波频率下CVT的电压幅值测量值乘以该比值 4，获得准确的电压幅值测量值；将谐波频率下CVT的电压相角测量值减去H(x)，获得准 A 确的电压相角测量值；完成对谐波频率下CVT测量值的校正。
[0026] 而且，计算谐振频率匕和f2实现方式如下，
[0033] 其中，Xcn和Xu分别为补偿电抗器与分压电容器和中间变压器一次侧杂散电容谐 振电路的等效容抗和感抗；Xu分别为补偿电抗器内部谐振电路的容抗和感抗；ω= 2πf，ω为角频率，f为频率心和C2分别为电容分压器的高压和中压电容；CT1为中间变压 器一次侧对地杂散电容；和C&分别为补偿电抗器线圈的电抗、铁芯的电抗以及杂散 电容；LTf为接入阻尼器绕组的漏抗，Cf为阻尼器对地杂散电容。
[0034] 本发明将电容式电压互感器宽频特性作为衡量电容式电压互感器实际变比的标 准，对谐波频率下电容式电压互感器的测量结果进行校正，解决了电容式电压互感器不能 应用于谐波测量这一问题，相对于瞬时无功理论和小波变换理论等基于算法的谐波测量方 法具有计算方法简单和实时性的优点，避免了一定时间段内大量采集电容式电压互感器测 量结果后才进行数据分析获得谐波结果的问题，扩大了电容式电压互感器的应用带宽。
【附图说明】
[0035] 图1是本发明实施例的采用速饱和型阻尼器的电容式电压互感器电路图；
[0036] 图2是本发明实施例的基于多项式拟合的幅频曲线拟合图；
[0037]图3是本发明实施例的基于多项式拟合和分数拟合的相频曲线拟合图；
[0038] 图4是本发明实施例的变比幅频拟合校正方法流程图。
[0039] 图5是本发明实施例的方法应用示意图。
【具体实施方式】
[0040] 以下结合附图和实施例对本发明技术方案进行具体描述。
[0041] 本发明在采用速饱和型阻尼器的电容式电压互感器一次侧施加不同频率的等电 压值，二次侧测量结果与一次侧施加电压之比为电容式电压互感器实际变比。利用多项式 拟合和分数拟合获得变比频率响应特性曲线的拟合函数。根据电容式电压互感器等效电路 参数，获得各谐振点频率，利用分压公式获得谐振频率下的实际变比值。根据谐振频率和实 际变比值，实现拟合函数的平移与变换，得到准确的电容式电压互感器拟合函数公式。基于 此公式校正电容式电压互