一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法与流程

本发明涉及信号处理，具体涉及一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法。

背景技术：

1、散射参数测试法和谐波激励测试法是辨识电压互感器频率特性的两种常见方法。散射参数法即向电压互感器注入散射参数测试信号，并测量每个端口的入射波及反射波，计算得到电压互感器散射参数(s参数)矩阵。然后，通过二端口网络参数变换计算得到对应条件下电压互感器电压传输特性。该方法的优势在于：抗干扰能力较强，能够实现理想的“开路”与“短路”；测试效率高，能够在一次测试中测得电压互感器电压传输特性在上千个不同频率下的取值。然而，有研究表明其测量结果的低频段(<1khz)可能存在较大误差。谐波激励测试法即将耦合有基波及各次谐波的谐波电压注入被测电压互感器一次侧，采用电压探头分别测量一、二次电压的谐波分量之比，计算得到电压互感器电压传输特性在不同频率下的取值。为获得电压互感器在正常工作时的电压传输特性，谐波源输出的基波幅值一般为被测电压互感器额定电压，谐波分量的幅值小于额定电压10％。因此，该方法采用的谐波源须具备高电压、宽频带(需达数khz甚至数百khz)的自定义波形输出能力。谐波激励法的优势在于其测量结果精度高(基波幅值等于电压互感器额定电压，使电压互感器励磁状态与其正常工作时相同)。谐波激励测试法虽然能够非常精确地辨识电压互感器频率特性，但受高电压谐波源功率及频带限制，试验次数多，不适于辨识高频段电压互感器电压传输特性。另外在传统谐波激励法测试方案中，规定了电源输出电压需耦合额定工频电压(cvt额定电压可达1000kv)及各次谐波，以实现极高的测量精度，致使测试方案所需的谐波源成本极高。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法，包括以下步骤：

2、1)对电压互感器开展散射参数测试，获取电压互感器在高频段的电压传输特性hlinear_h。

3、2)对电压互感器开展低压谐波激励测试，获取电压互感器在低频段的电压传输特性hlinear_l。

4、3)对比低频段的电压传输特性hlinear_l和高频段的电压传输特性hlinear_h，若两者出现重合，则进入步骤4)。若两者没有出现重合，则返回步骤2)，并将此次低压谐波激励测试中的最高频率作为下一次低压谐波激励测试中谐波分量的起始频率。

5、4)将低频段的电压传输特性hlinear_l和高频段的电压传输特性hlinear_h进行结合，得到完整的电压传输特性hlinear。

6、进一步，所述低压谐波激励测试的步骤包括：

7、2.1)谐波源将耦合有基波及各次谐波的谐波电压注入被测电压互感器一次侧，并分别测量电压互感器一次电压vp及二次电压vs。

8、2.2)计算得到电压互感器在低频段的电压传输特性hlinear_l。

9、进一步，所述测量电压互感器一次电压vp及二次电压vs的测量工具包括电压探头。

10、进一步，设定低频段的电压传输特性hlinear_l和高频段的电压传输特性hlinear_h出现重合的初始频率为fch。

11、当电压互感器在频率大于初始频率fch时，测试得到的高频段的电压传输特性hlinear_h是准确的。

12、进一步，电压互感器在低压谐波激励测试中产生测量误差的影响因素包括铁心励磁特性、电压互感器一次电压有效值、谐波分量的电压幅值、基波的电压幅值。

13、进一步，所述铁心励磁特性对电压互感器的电压传输特性的影响随频率升高而减小。

14、进一步，在电压互感器误差标准范围要求内，所述低压谐波激励测试中电压互感器一次电压有效值为a％的额定电压有效值，a≥10。

15、进一步，在电压互感器误差标准范围要求内，所述低压谐波激励测试中基波的电压幅值为b％的额定电压幅值，b≥5。

16、进一步，在电压互感器误差标准范围要求内，所述谐波分量的电压幅值为c％的额定电压幅值，0.1＜c＜10。

17、本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明为同时覆盖高低频段的辨识方法，高效准确地辨识测量电压互感器完整的电压传输特性，对电压互感器一二次侧电压关系进行准确表征，进而为电力系统的电压防护、绝缘配合、继电保护、事故分析等方面提供有价值的电压信息。

18、本发明主要用于过电压防护、绝缘配合、继电保护、事故分析等领域，而非高精度的电压计量。因此，为大幅降低测试成本，本方法结合电压互感器的行业标准，采用低压谐波激励测试替代传统谐波激励测试方案。

19、散射参数测试能够在一次试验中辨识上千个频率点，因此，本发明一般仅需开展一次散射参数测试即可。

20、本发明兼具低压谐波激励测试及散射参数测试的优点，测试成本低，参数辨识效率高，只用较少的测试次数便可获得完整的电压互感器电压传输特性，以便准确表征电压互感器一二次侧电压关系，为电力系统的电压防护、绝缘配合、继电保护、事故分析等方面提供有价值的电压信息。

技术特征：

1.一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法，其特征在于，所述低压谐波激励测试的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法，其特征在于，所述测量电压互感器一次电压vp及二次电压vs的测量工具包括电压探头。

4.根据权利要求1所述的一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法，其特征在于，设定低频段的电压传输特性hlinear_l和高频段的电压传输特性hlinear_h出现重合的初始频率为fch；

5.根据权利要求1所述的一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法，其特征在于，电压互感器在低压谐波激励测试中产生测量误差的影响因素包括铁心励磁特性、电压互感器一次电压有效值、谐波分量的电压幅值、基波的电压幅值。

6.根据权利要求5所述的一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法，其特征在于，所述铁心励磁特性对电压互感器的电压传输特性的影响随频率升高而减小。

7.根据权利要求5所述的一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法，其特征在于，在电压互感器误差标准范围要求内，所述低压谐波激励测试中电压互感器一次电压有效值为a％的额定电压有效值，a≥10。

8.根据权利要求5所述的一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法，其特征在于，在电压互感器误差标准范围要求内，所述低压谐波激励测试中基波的电压幅值为b％的额定电压幅值，b≥5。

9.根据权利要求5所述的一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法，其特征在于，在电压互感器误差标准范围要求内，所述谐波分量的电压幅值为c％的额定电压幅值，0.1＜c＜10。

技术总结
一种联合谐波激励测试与散射参数测试的电压互感器频率特性辨识方法，包括以下步骤：1)对电压互感器开展散射参数测试，获取高频段的电压传输特性；2)对电压互感器开展低压谐波激励测试，获取低频段的电压传输特性；3)对比低频段的电压传输特性和高频段的电压传输特性，若两者出现重合，则进入步骤4)。若两者没有出现重合，则返回步骤2)；4)结合低频段和高频段的电压传输特性，得到完整的电压传输特性。本发明兼具低压谐波激励测试及散射参数测试的优点，测试成本低，参数辨识效率高，只用较少的测试次数便可获得完整的电压互感器电压传输特性，为电力系统的电压防护、绝缘配合、继电保护、事故分析等方面提供有价值的电压信息。

技术研发人员：郭树永,戴甲水,郝良收,江海,雷朝煜,唐力,李宁,张镭,彭福琨,司马文霞,杨鸣,朱豪帅,林硕彦
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17