一种电流互感器饱和区间提取方法及装置与流程

本发明涉及智能电网，尤其涉及一种电流互感器饱和区间提取方法及装置。

背景技术：

1、随着清洁能源的发展和应用，新能源逐渐成为电力生产的重要组成部分。在新型电力系统的背景下，由于新能源特点的不同，导致电力系统中直流分量的产生，同时给电网带来严重的谐波污染，现有计量体系无法满足相应要求，严重影响电能计量的精度和准确性。电流互感器是新型电力系统重要组成部分，是电力系统中测量电流的基本单元，广泛应用于电力计量和监控中，其传变特性直接影响测量结果的准确性。

2、新型电力系统背景下，现有计量体系不仅需要面对高额的直流分量与谐波，更需要具备量测间歇性信号和双向测量的能力，否则无法满足量程和精度的相应要求。当电流中存在高频谐波信号时，会对电流互感器的输出造成影响。高频谐波使得电流在电流互感器中产生非线性畸变，该畸变会反过来影响电流互感器的输出。较高幅值的谐波信号会使得电流互感器输出的波形失真，从而导致误差的出现，同时，当电力系统一次侧存在直流分量时，直流分量产生的直流磁通会改变电流互感器的工作点，容易使电流互感器进入饱和工作区域，破坏理想的线性传变特性，导致二次侧电流发生畸变，由此增大电流互感器的比差和角差。当电流互感器在复杂特征电流信号下发生饱和时，对计量用互感器而言，二次侧电流无法正确反应一次侧电流，造成电流计量存在差异，影响计费公平；对保护用电流互感器而言，恶劣工况下的ct饱和可能会导致继电保护原件误动作。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种电流互感器饱和区间提取方法及装置，实现了对电流互感器饱和区间的提取，提高了饱和区间提取的准确性。

2、本发明实施例的第一方面提供了一种电流互感器饱和区间提取方法，方法包括：

3、采集电流互感器的电流信号，对电流信号进行分解，得到多个imf分量，对多个imf分量中进行叠加，得到重构信号；

4、对重构信号进行小波变换分解，得到重构信号的小波系数，根据小波系数，得到小波系数的模极大值；

5、根据模极大值确定电流互感器的饱和区间的开始时间和持续时间估计指标，根据持续时间估计指标得到持续时间，利用持续时间和开始时间确定电流互感器的饱和时间段。

6、在第一方面的一种可能的实现方式中，对电流信号进行分解，得到多个imf分量，具体为：

7、构建分解问题目标函数，得到第一约束问题函数，其中，第一约束问题函数为：

8、

9、

10、式中，f(t)为分解前的信号，uk(t)为分解后的第k个子信号，ωk为第k个信道的中心频率，为梯度算子，δ(t)为单位冲激函数，为希尔伯特变换算子，*为卷积；

11、利用拉格朗日算子法和二次惩罚因子对第一约束问题函数进行转化，得到第二约束问题函数，其中，第二约束问题函数为：

12、

13、式中，<·>为内积运算，uk(t)为分解后的第k个子信号，ωk为第k个信道的中心频率，为梯度算子，δ(t)为单位冲激函数，为希尔伯特变换算子，*为卷积；

14、通过交替方向乘子算法对第二约束问题函数进行求解，得到最优解，根据最优解得到多个imf分量。

15、在第一方面的一种可能的实现方式中，通过交替方向乘子算法对第二约束问题函数进行求解，得到最优解，具体为：

16、求解子信号的极小值和信道的中心频率的极小值；

17、利用约束条件对第二约束问题函数进行迭代计算，得到最优解，其中，约束条件的公式为：

18、

19、

20、

21、式中，为分解后的子信号的极小值，ωk为第k个信道的中心频率。

22、在第一方面的一种可能的实现方式中，对重构信号进行小波变换分解，得到重构信号的小波系数，根据小波系数，得到小波系数的模极大值，具体为：

23、利用小波变换分解公式为重构信号进行多尺度分解，得重构信号的小波系数，其中，小波变换分解公式为：

24、

25、式中，ψ(x)为一个尺度因子是a的母小波，符号*为卷积运算；

26、计算小波系数的模值，根据模值寻找模极大值，得到模极大值。

27、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据模值寻找模极大值，得到模极大值，具体为：

28、当模值满足预设条件，则模值对应的信号采样点为模极大值，其中，预设条件为：

29、waf(t)≤|waf(t0)|

30、式中，waf(t)表示该小波系数的模值，当在信号采样点x0的临域(x0-mδt，x0+mδt)内，waf(t)≤|waf(t0)|成立，则x0为小波系数的模值的极大值点，m为数据窗中包含的采样点个数，δt为采样间隔时间。

31、在第一方面的一种可能的实现方式中，根据持续时间估计指标得到持续时间，具体为：

32、确定持续时间估计指标，根据持续时间估计指标，利用分段函数进行计算得到持续时间，其中，持续时间估计指标的计算公式为：

33、

34、式中，r是饱和区域附近的第一模式的最大绝对值和第二模式的最大绝对值之比；

35、分段函数为：

36、

37、式中，sti表示持续时间。

38、本发明实施例的第二方面提供了一种电流互感器饱和区间提取装置，装置包括采集模块、分解模块和时间段确定模块，

39、其中，采集模块用于采集电流互感器的电流信号，对电流信号进行分解，得到多个imf分量，对多个imf分量中进行叠加，得到重构信号；

40、分解模块用于对重构信号进行小波变换分解，得到重构信号的小波系数，根据小波系数，得到小波系数的模极大值；

41、时间段确定模块用于根据模极大值确定电流互感器的饱和区间的开始时间和持续时间估计指标，根据持续时间估计指标得到持续时间，利用持续时间和开始时间确定电流互感器的饱和时间段。

42、在第二方面的一种可能的实现方式中，对电流信号进行分解，得到多个imf分量，具体为：

43、构建分解问题目标函数，得到第一约束问题函数，其中，第一约束问题函数为：

44、

45、

46、式中，f(t)为分解前的信号，uk(t)为分解后的第k个子信号，ωk为第k个信道的中心频率，为梯度算子，δ(t)为单位冲激函数，为希尔伯特变换算子，*为卷积；

47、利用拉格朗日算子法和二次惩罚因子对第一约束问题函数进行转化，得到第二约束问题函数，其中，第二约束问题函数为：

48、

49、式中，<·>为内积运算，uk(t)为分解后的第k个子信号，ωk为第k个信道的中心频率，为梯度算子，δ(t)为单位冲激函数，为希尔伯特变换算子，*为卷积；

50、通过交替方向乘子算法对第二约束问题函数进行求解，得到最优解，根据最优解得到多个imf分量。

51、本发明实施例的第三方面提供了一种计算设备，包括：

52、存储器，用于存储计算机程序；

53、处理器，用于执行所述计算机程序时实现如第一方面的电流互感器饱和区间提取方法。

54、本发明实施例的第四方面提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面的电流互感器饱和区间提取方法的步骤。