一种换流变接地电流谐波检测方法与流程

本发明属于电力设备监测，具体涉及一种换流变接地电流谐波检测方法。

背景技术：

1、电力变压器正常运行时，铁芯必须有一点接地，否则悬浮电压产生的间歇性击穿放电会损伤铁芯，铁芯一点接地后消除了形成铁芯悬浮电位的可能，但当铁芯出现两点以上接地时，不均匀电位会在接地点之间形成环流，造成铁芯局部过热，严重时铁芯局部温升增加，轻瓦斯动作，甚至会造成重瓦斯动作而跳闸的事故。烧熔的局部铁芯形成铁芯片间的短路故障，使铁损变大，严重影响变压器的性能和正常工作，以至必须更换铁芯硅钢片加以修复。

2、某换流站安装了铁芯及夹件接地电流在线监测装置。装置安装投运后，站内运行人员在使用钳形电流表对换流变铁芯和夹件接地电流进行检测时，发现部分换流变铁芯和夹件接地电流检测数据与在线监测数据相差较小，考虑到两种测量方法受到仪器性能、测量位置和电磁环境等因素的影响，属于合理范围内。但还有部分检测数据与在线监测数据存在较大差异，需要分析造成差异的原因，确定在线监测装置测量结果的真实性和有效性。可以采用交直流钳形电流表对异常相铁芯接地引下线的直流分量进行测量，排除直流分量对装置测量结果的影响，再将在线监测装置内置的电流互感器和装置主板接口断开，采用示波器对电流互感器输出信号波形进行测量，判断是否由于较大的高次谐波信号超出了装置控制器的测量范围，进而导致测量结果异常。

3、提高电力系统谐波分析准确度不仅有助于电能质量分析，而且可为谐波的分析和抑制、电能计量、通信和谐波潮流计算等研究提供重要的科学依据。离散傅里叶变换(discrete fourier transform,dft)及快速傅里叶变换(fast fourier transform,fft)是目前电力系统谐波分析最常用的工具，也是国际电工标准委员会推荐用于谐波分析的基本方法。由于实测信号难以做到同步采样，采用dft分析谐波时会产生栅栏效应和频谱泄漏，这将大大降低谐波参数辨识准确度。因此，迫切需要研究更高精确度的谐波检测技术。

4、变压器铁芯、夹件接地电流在线监测装置能够准确地监测铁芯、夹件接地电流变化情况，及时有效地发现变压器铁芯、夹件是否存在多点接地情况以及其他异常状况，已经在电力系统得到广泛应用，并逐渐取代人工巡检变压器铁芯、夹件接地电流的工作。但此类在线监测装置在换流站安装运行后，发现存在设计不够合理，性能检测方案不够完善等问题，特别是对谐波的检测存在检测不出或检测不准确等缺陷，谐波精确检测是治理谐波的前提，也是保障电力系统安全稳定运行的条件。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明通过对换流变压器铁芯和夹件接地电流波形的测量和分析，针对谐波分量造成的换流变铁芯夹件接地电流在线监测结果异常，提出一种换流变接地电流谐波检测方法，以提高谐波检测精度，来减轻高次谐波分量对在线监测结果的影响。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种换流变接地电流谐波检测方法，其特点在于，包括：

4、步骤1：采集谐波信号进行离散化处理形成数量序列；

5、步骤2：利用卷积窗构造新的混合卷积窗，并进行fft运算；

6、步骤3：利用四谱线插值算法推导出新混合卷积窗的四谱线插值校正公式；

7、步骤4：运用四谱线插值校正公式求频率偏移量，并进行谐波幅值和频率校正；

8、步骤5：用新的混合卷积窗对采集的谐波信号进行预处理；

9、步骤6：运用改进apfft算法对预处理后的信号做相位检测与校正。

10、步骤7：最终得到校正过的幅值，频率和相位，完成谐波检测。

11、进一步的，所述步骤1中采样频率为1000hz。

12、进一步的，所述步骤2中构造新的混合卷积窗，卷积窗依据其选用做卷积的不同余弦窗而特性不同，其主瓣和旁瓣性能都会有所优化，本发明选用hanning窗和4项5阶nuttall窗进行混合卷积，然后自卷积得到2阶混合窗。

13、进一步的，所述步骤3中利用四谱线插值算法推导出基于混合卷积窗的四谱线插值校正公式，在非同步采用情况下，搜索频谱峰值一般会有偏差，常采用谱线插值校正来减小误差。四谱线插值算法，采用4根对称谱线信息，能获取足够的具有对称性的信息。

14、进一步的，所述步骤4中采用四谱线来修正幅值和频率。

15、进一步的，所述步骤5中用混合卷积窗对谐波信号进行预处理，其中混合卷积窗选用2阶混合卷积窗，对谐波信号先进行处理。

16、进一步的，所述步骤6中改进apfft，具体是：

17、步骤6.1用归一化卷积窗wc对中心样点x(0)前面和后面(2n-1)长度的数据加权；

18、步骤6.2对数据相隔为n的数据重复做累加；

19、步骤6.3进行数据长度为n的fft变换即得到改进apfft。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果：

21、运用在大电网现场故障监测领域，针对谐波分量造成的换流变铁芯夹件接地电流在线监测结果异常，本发明提出一种换流变接地电流谐波检测方法，采用性能良好的2阶混合卷积窗及四谱线插值算法对谐波幅值和频率进行检测，并考虑实际工程应用中无法获取信号前数据的情况，提出改进apfft算法，使其可应用于任一点的相位获取，并基于混合卷积窗预处理的apfft算法检测相位，使3个参数精确度都提高。同时仿真结果和现场性能测试试验表明，本算法较其他算法精确度和实用性更高。

技术特征：

1.一种换流变接地电流谐波检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的换流变接地电流谐波检测方法，其特征在于，所述步骤1中采样频率为1000hz。

3.根据权利要求1所述的换流变接地电流谐波检测方法，其特征在于，所述新的混合卷积窗为2阶混合卷积窗。

4.根据权利要求1所述的换流变接地电流谐波检测方法，其特征在于，所述步骤6中改进apfft，具体是：

技术总结
本发明通过对换流变压器铁芯和夹件接地电流波形的测量和分析，针对谐波分量造成的换流变铁芯夹件接地电流在线监测结果异常，提出一种换流变接地电流谐波检测方法，采用性能良好的2阶混合卷积窗及四谱线插值算法对谐波幅值和频率进行检测，并考虑实际工程应用中无法获取信号前数据的情况，改进apFFT算法，使其可应用于任一点的相位获取，并基于混合卷积窗预处理的apFFT算法检测相位，使3个参数精确度都提高。最终实现提高谐波检测精度，来减轻高次谐波分量对在线监测结果的影响。

技术研发人员：沙伟燕,何宁辉,李秀广,张佩,郝金鹏,伍弘,张方博
受保护的技术使用者：国网宁夏电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15