一种用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种数据采样方法，尤其是涉及一种用于变压器绕组状态在线监测的 电压电流采样方法。
【背景技术】
[0002] 变压器是电力系统中最重要的电气设备之一，对于确保整个电网安全运行具有重 大的意义。而根据历年来变压器事故的统计资料，35kV及以上等级的电力变压器因短路故 障而损坏占事故总数的50%。根据检修情况，该事故造成了绝大部分变压器绕组不同程度 的变形和绝缘破坏。随着我国经济快速发展，电网容量日益扩大，系统短路容量也随之增 大，因短路故障造成变压器损坏的统计数也逐年上升。因此，绕组故障已经成为变压器故障 和电力系统故障的最主要原因之一，如何监测变压器运行过程中绕组的轻微变形，跟踪绕 组状态，在其出现严重变形之前做出预警，使它们能够更好的抵御短路电流及其产生的电 磁暂态过程的冲击是变压器绕组故障监测中亟需解决的关键科学技术问题。
[0003] 在变压器绕组变形在线监测的实施过程中，需要从运行变压器的电流互感器和电 压互感器获取变压器实际运行的电压电流值，在信号经过霍尔传感器或者电量变送器后， 进行有效的低通滤波能使信号中其他谐波分量明显降低，以稳定最后的被采样波形，这一 过程中，需注意的仅仅是所采用的滤波电路带来的相位差需要在计算程序中进行补偿。在 硬件准确度得到保证的前提下，得到准确电压电流数据的关键就在于信号采集系统的采样 准确率。实际运行过程中，电压电流信号的频率会随着电网有功的变化而不断变化，其频率 值并非广义认知上的"50Hz"，而目前对电力系统电压电流的采样方法很多是基于50Hz的分 辨率的，这种采样手段会引入一定的误差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效提高数据 采集和在线监测准确性的用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] -种用于变压器绕组状态在线监测的电压电流采样方法，该方法首先获取由互感 器采集的变压器的电压或电流信号，对所述电压或电流信号进行处理，获得待采样波形，该 方法还包括以下步骤：
[0007] 1)设定采样频率fs和采样点数N，对所述待采样波形进行采样，获得N点时域序列X (η)；
[0008] 2)对所述时域序列χ(η)进行时域频域变换，获得对应的频域信号波形；
[0009] 3)根据所述频域信号波形的第一幅值最大点设定目标频率范围；
[0010] 4)采用频率细化算法对所述目标频率范围内的频率进行细化处理，获得第二幅值 最大点，即为最终幅值最大点。
[0011] 所述步骤2)中，对时域序列χ(η)进行时域频域变换具体为：
[0012] 获取时域序列x (η)的傅里叶系数为
[0013]
[0014]对于每个分辨频率k △ f处幅值谱矢量表达式为ak-jbk，即ak和bk分别对应频谱幅 值的实部和虚部，Af = fs/N。
[0015] 所述步骤3)中，以第一幅值最大点所对应的频率为中心设定目标频率范围。
[0016] 所述步骤4)中，频率细化算法具体为：
[0017] 在目标频率范围[Π，f 2]内，将ak和bk的表达式中的k看作连接变化的实变量f，则 获得：
[0018]
[0019] 其中，Π 和f2分别为目标频率范围的两个边界，且fl〈f2,根据a(f)和b(f)的表达 式，取Μ个取样点数，获得目标频率范围内的连续频谱曲线，根据所述连接频谱曲线获得第 二幅值最大点。
[0020] 所述频率细化算法的频率分辨率Δ f'满足Δ f' = (f2-f 1 )/(Μ_1)。
[0021 ]与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0022] 1)本发明方法能准确获取系统电压电流，进而提高绕组状态监测的准确性。
[0023] 2)本发明采用目标频率范围内频率细化算法，在获取准确电压电流值的同时，有 效减少了计算量，提高了数据处理效率。
[0024] 3)本发明对目标频率范围进行细化，能较准确得出信号的实际值和相位，对短路 电抗的计算准确性有很大的提升。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明的流程示意图；
[0026] 图2为现有方法获得的频域信号图；
[0027] 图3为本发明频率细化算法获得的频域信号图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案 为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于 下述的实施例。
[0029] 在监测变压器绕组状态的过程中，变压器的电压电流信号首先需经过电压以及电 流互感器变换，再由霍尔传感器以及滤波电路对其进一步处理以达到数字采样的门限，采 样过程中首先以fs为采样频率对时域信号x(t)进行采样，之后将采样得到Ν点时域序列X (1) (η)以奇偶分为两个等长的序列，BP
[0030]
[0031 ]设因子％ = ￡)-令，计算其频域值
[0032](2) 1 \ / ' j\ z： \ /
[0033] 对于k = N/2，N/2+l……N-1时的表达式，根据1^-+Λ'/21 = ，有
[0034]
(3)
[0035] 同理 X2(k+N/2)=X2(k)
[0036] 根据咬?Η ^ = -r力则有 Γη/Τ57? (4) 1 '、 ， i.V.
[0038] 上述过程中X(k)即为对应信号的频域值，通过其实部、虚部值大小即可知道其时 域值，其所能达到的采样分辨率A f = fs/N，受到采样频率fs和采样点数N的限制，在采样频 率不变的前提下，要提高频率分辨率，就必须增加采样点数，但增加采样点数就会增加上述 过程的计算量，本发明为了不增加计算量，采用目标频率范围内频率细化算法