CN108508280B - 线路零序参数计算方法、装置及电子设备 - Google Patents

线路零序参数计算方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种线路零序参数计算方法、装置及电子设备，涉及线路参数技术领域，该方法包括获取待测量线路的线路结构，以及待测量线路的零序电压采样值和零序电流采样值；对零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，得到拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流；根据待测量线路的线路结构以及拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流，计算待测量线路的零序参数。本发明能够较准确地计算出线路的零序参数。

Description

线路零序参数计算方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及线路参数技术领域，尤其是涉及一种线路零序参数计算方法、装置及电子设备。
背景技术
在电力系统中，线路零序参数是电力系统潮流计算、短路计算和继电保护整定以及故障分析的基础数据，因此准确地计算线路零序参数对电力系统正常运行具有重要意义，而且国内规程要求高压输电线路的正、零序阻抗和电容必须实测。然而，传统的线路零序参数计算方法对线路零序参数的计算结果精度不够高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种线路零序参数计算方法、装置及电子设备，以较准确地计算出线路零序参数。
为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种线路零序参数计算方法，该方法包括：在系统电容器中性点注入特定频段的扫频信号，获取待测量线路的线路结构，以及待测量线路的零序电压采样值和零序电流采样值；其中，待测量线路的电容器中性点注入有特定频段的扫频电流信号；零序电压采样值与零序电流采样值均与扫频电流信号相关；对零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，得到拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流；根据待测量线路的线路结构以及拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流，计算待测量线路的零序参数；其中，零序参数至少包括线路对地电容，还包括零序电阻和/或零序电感。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，对零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，得到拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流的步骤，包括：将零序电压采样值和零序电流采样值分别接入多路带通滤波电路，得到与注入的扫频信号同频的滤波后的电压采样值和与注入的扫频信号同频的滤波后的电流采样值；采用最小二乘法对滤波后的电压采样值和滤波后的电流采样值分别进行拟合处理。结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，采用最小二乘法对滤波后的电压采样值进行拟合处理的步骤，包括：采用最小二乘法，按照以下公式对滤波后的电压采样值进行拟合处理：
Figure BDA0001719218700000021
其中，q0为t＝0时的电压直流分量值，λ为直流分量的衰减时间常数的倒数，t为时间，M和N为与注入电流信号同频的电压拟合系数，ωx为注入电流信号的角频率，k表示第k次谐波，qk为第k次电压谐波分量的幅值，ω0为基波角频率，θk为第k次电压谐波的相角。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，采用最小二乘法对滤波后的电流采样值进行拟合处理的步骤，包括：采用最小二乘法，按照以下公式对零序电流采样值进行拟合处理：
Figure BDA0001719218700000022
其中，p0为t＝0时的电流直流分量值，λ为直流分量的衰减时间常数的倒数，t为时间，A和B为与注入电流信号同频的电流拟合系数，ωx为注入电流信号的角频率，k表示第k次谐波，pk为第k次电流谐波分量的幅值，ω0为基波角频率，θk为第k次电流谐波的相角。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，根据待测量线路的线路结构以及拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流，计算待测量线路的零序参数的步骤，包括：将待测量线路的线路结构等效为π型结构；获取与π型结构对应的电压、电流与线路零序参数的关联关系；根据关联关系，以及拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流，计算待测量线路的零序参数。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，π型结构对应的电压、电流与线路零序参数的关联关系为：
Figure BDA0001719218700000031
其中，
Figure BDA0001719218700000032
为拟合后的线路零序电压，
Figure BDA0001719218700000033
为拟合后的线路零序电流，R、L和C分别为线路零序电阻、零序电感和分布电容，ωx为注入电流信号的角频率。
第二方面，本发明实施例还提供一种线路零序参数计算装置，包括：获取模块，用于获取待测量线路的线路结构，以及待测量线路的零序电压采样值和零序电流采样值；其中，待测量线路的电容器中性点注入有特定频段的扫频电流信号；零序电压采样值与零序电流采样值均与扫频电流信号相关；采样值拟合模块，用于对零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，得到拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流；参数计算模块，用于根据待测量线路的线路结构以及拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流，计算待测量线路的零序参数；其中，零序参数至少包括线路对地电容，还包括零序电阻和/或零序电感。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；存储器上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时执行如第一方面至第一方面的第五种可能的实施方式任一项的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面至第一方面的第五种可能的实施方式任一项的方法的步骤。
本发明实施例提供了一种线路零序参数计算方法、装置及电子设备，通过对获取的零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，得到拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流；进而根据获取的待测量线路的线路结构以及拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流，计算待测量线路的零序参数。本实施例采用拟合方式对零序电压采样值和零序电流采样值分别进行处理，能够较准确地计算出线路的零序参数。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的一种线路零序参数计算方法的流程图；
图2示出了本发明实施例所提供的一种线路原理图；
图3示出了本发明实施例所提供的一种滤波电路的原理图；
图4示出了本发明实施例所提供的另一种线路零序参数计算方法的流程图；
图5示出了本发明实施例所提供的一种工频陷波器滤波电路的原理图；
图6示出了本发明实施例所提供的一种线路的π型结构示意图；
图7示出了本发明实施例所提供的一种π型等值电路的示意图；
图8示出了本发明实施例所提供的一种线路零序参数计算装置的结构框图；
图9示出了本发明实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前传统的线路零序参数计算方法计算精度不高，本发明实施例提供了一种线路零序参数计算方法、装置及电子设备，以下对本发明实施例进行详细介绍。
考虑到电力系统中需要获得线路的准确零序参数，而现有技术在对线路零序参数进行计算时，计算精度不高，本实施例提供了一种线路零序参数计算方法、装置及电子设备，能够较准确地计算出线路的零序参数，参见图1所示的一种线路零序参数计算方法的流程图，该方法可以由诸如计算机、手机、线路参数测量设备等电子设备执行，该方法包括以下步骤：
步骤S102，获取待测量线路的线路结构，以及待测量线路的零序电压采样值和零序电流采样值。其中，待测量线路的电容器中性点注入有特定频段的扫频电流信号；零序电压采样值与零序电流采样值均与扫频电流信号相关。
在一种实施方式中，待测量线路的线路结构是用户预先录入至电子设备的，待测量线路的零序电压采样值和零序电流采样值可以是电子设备通过互感器获得。具体应用时，待测量线路的零序电压采样值在电压互感器开口三角处测量获得，待测量线路的零序电流采样值通过电流互感器测量获得，诸如，对电压电流进行采样的频率以注入信号最高频率为基准，可以为每个信号周期采集10个点，采样频率为900Hz，电压互感器和电流互感器将分别采集到的零序电压采样值和零序电流采样值通过通信方式发送给电子设备；依次在待测量线路的电容器中性点注入特定频段的扫频电流信号。图2示出了本发明实施例所提供的一种线路原理图，图2中的待测量线路包括三相电源、Yd11变压器、电容器组、信号源以及分布电容等。零序电压采样值与零序电流采样值均与注入的扫频电流信号相关，在电容器中性点依次注入的电流信号频率理论上可选择与系统频率不同的任意频率信号，考虑带通滤波电路的滤波效果，选择与带通滤波电路通频带宽相同的扫频步长，可以采用步长为10Hz、幅值均为5mA的扫频信号，注入变频信号的扫频范围设置为：fx∈(20,90)Hz。待测量线路的线路结构可以为T型结构或π型结构。
步骤S104，对零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，得到拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流。
具体的，滤波电路分为三部分，分别是工频陷波电路、带通滤波电路、最小二乘方法曲线拟合，原理图如图3所示。图3中的互感器采样信号经过工频陷波电路，将系统50Hz工频量干扰滤除，带通滤波电路由n组构成，分别接入经工频陷波后的信号，数字带通滤波环节个数根据注入信号的频率数确定，由于共注入8个不同频率的信号，并且陷波电路将50Hz信号滤除，则滤波电路共需要7个，每个滤波环节中心频率依次为20Hz、30Hz…90Hz，带宽为10Hz的FIR数字带通滤波器。不同频率的信号分别经过不同的滤波电路滤波后由最小二乘法拟合电路进行拟合处理，得到的都是单频信号。零序电压采样值和零序电流采样值均采用图3所示的滤波电路进行滤波处理。
拟合的方法可以包括最小二乘法、拉格朗日差值法、牛顿插值法等多种拟合方法。在一种实施方式中，可以采用最小二乘法对零序电压采样值和零序电流采样值进行拟合处理，通过此处理方法也可起到滤波作用，计算结果更加精确。经处理后，最终可得到7组电压电流相量，它们的频率是对应相等的。
步骤S106，根据待测量线路的线路结构以及拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流，计算待测量线路的零序参数。其中，零序参数至少包括线路对地电容，还包括零序电阻和/或零序电感。
在实际应用中，无论线路结构是T型结构还是π型结构，不同的线路结构都有各自对应的电压、电流和零序参数的关系式。当只采用一组电流电压信号时，可在忽略电阻电感的情况下，直接计算得到对地电容值，n组方程可得到n个电容值，通过最小二乘法对n个数据进行处理便可得到电容的最可信赖值；当采用三组电流电压信号时，可利用线路零序π型等值，由于仅含有三个未知数，列写三个电压电流方程，便可解得三个线路参数，n组采样值由排列组合理论可知，可计算得
Figure BDA0001719218700000071
组线路参数值，通过最小二乘法对这些数据进行处理便可得到线路零序各参数的最可信赖值。即可以采用一组方程单独计算对地电容，也可以采用多组方程计算除对地电容外的零序电阻和零序电感。
本发明实施例提供的上述线路零序参数计算方法，通过在系统电容器中性点注入特定频段的扫频信号，获取待测量线路的线路结构，以及待测量线路的零序电压采样值和零序电流采样值；对零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，相比于相关技术中在电压电流的处理上都没有考虑谐波影响，导致计算结果精度不够高。本实施例提供的这种拟合处理方式能够起到滤波作用，降低谐波影响，从而较准确地计算出线路的零序参数，提高测量参数的可信赖度。
现有技术中在测量线路零序参数时，绝大多数需要向线路中性点注入信号，但这种技术不适用于10kV线路，原因在于10kV线路没有直接中性点。而本实施例提供的上述线路零序参数计算方法通过待测量线路的电容器中性点注入信号，因而可以直接应用于10kV线路，也即，本实施例提供的上述方式的信号注入点在线路电容器中性点，更具实用性。
为便于理解，以下给出基于本实施例提供的线路零序参数计算方法的一种具体实施方式，参见图4所示的另一种线路零序参数计算方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S402，获取待测量线路的线路结构，以及待测量线路的零序电压采样值和零序电流采样值。其中，待测量线路的电容器中性点注入有特定频段的扫频电流信号；零序电压采样值与零序电流采样值均与扫频电流信号相关。
在具体实施中，可以在电容器中性点注入电流信号，也可以选择在消弧线圈中性点或电压互感器开口三角处进行注入。
步骤S404，将零序电压采样值和零序电流采样值分别接入多路带通滤波电路，得到与注入的扫频信号同频的滤波后的电压采样值和与注入的扫频信号同频的滤波后的电流采样值。
滤波电路分为三部分，分别是工频陷波电路、带通滤波电路、最小二乘方法曲线拟合。以电压滤波电路为例，对滤波电路的三个部分作详细描述。工频50Hz陷波器采用双T型带阻滤波器，其滤波电路原理图如图5所示，图5中R、C分别代表双T型带阻滤波器的双臂电阻与电容，ui为输入电压信号，uf为输出电压信号。对于f0＝50Hz的陷波电路，R和C中一个参数可以任意设定，根据R>100RS，其中Rs为注入信号源内阻，选择合理的R值，由
Figure BDA0001719218700000091
得到合理的C值。电流工频滤波电路与上述形同。
数字带通滤波环节个数可以根据注入信号的频率数确定，由于共注入8个不同频率的信号，并且陷波电路将50Hz信号滤除，则对于电压带通滤波滤波电路共需要7个，每个滤波环节中心频率依次为20Hz、30Hz…90Hz，带宽为10Hz的FIR数字带通滤波器。可以选用阶数为200的FIR数字带通滤波器，200阶FIR数字带通滤波器的滤波计算公式为：
Figure BDA0001719218700000092
式中：
Figure BDA0001719218700000093
为滤波器输入序列，即数字差分滤波的输出序列；λ为数字差分滤波后的校正系数，其数值为差分滤波后注入信号放大倍数的倒数；y(n)为输出序列；h(k)为数字带通滤波器的单位冲击响应，由200个常数组成，可由专门的数字滤波器设计软件计算获得。电流带通滤波电路的设计与上述相同，对经滤波后的电压电流信号按频率大小依次表示UX和IX(x＝1,2...7)。
步骤S406，采用最小二乘法，按照预设的电压拟合公式对滤波后的零序电压采样值进行拟合处理，得到拟合后的线路零序电压。其中，本实施例提供的电压拟合公式如下：
Figure BDA0001719218700000101
其中，q0为t＝0时的电压直流分量值，λ为直流分量的衰减时间常数的倒数，t为时间，M和N为与注入电流信号同频的电压拟合系数，ωx为注入电流信号的角频率，k表示第k次谐波，qk为第k次电压谐波分量的幅值，ω0为基波角频率，ω0＝2πf0(f0＝50Hz)，θk为第k次电压谐波的相角。
具体的，k取1到3，即零序电压采样值拟合时仅拟合到3次谐波，由于高于3次谐波的5次谐波、7次谐波等由于电压谐波分量的幅值太小可忽略不计，因此k仅从1取到3；通过对滤波后的零序电压采样值按照本实施例提供的上述电压拟合公式进行拟合处理，得到拟合后的线路零序电压。
步骤S408，采用最小二乘法，按照预设的电流拟合公式对滤波后的零序电流采样值进行拟合处理，得到拟合后的线路零序电流。其中，本实施例提供的电流拟合公式如下：
Figure BDA0001719218700000102
其中，p0为t＝0时的电流直流分量值，λ为直流分量的衰减时间常数的倒数，t为时间，A和B为与注入电流信号同频的电流拟合系数，ωx为注入电流信号的角频率，k表示第k次谐波，pk为第k次电流谐波分量的幅值，ω0为基波角频率，ω0＝2πf0(f0＝50Hz)，θk为第k次电流谐波的相角。
具体的，零序电流采样值拟合时k也取1到3；通过拟合处理得到拟合后的线路零序电流。
步骤S410，将待测量线路的线路结构等效为π型结构。具体的，该π型结构可以等值为集中参数π型等值电路。
在具体实施中，待测量线路的π型结构如图6所示，图6中的u0、i0即为线路零序参数的电压值和电流值，R、L和C分别为线路零序电阻、零序电感和分布电容，图6中的π型结构用集中参数电路的π型等值电路进行等值，得到如图7所示的集中参数π型等值电路，采用更精确的集中参数π型等值电路，计算精度更高。
步骤S412，π型结构对应的电压、电流与线路零序参数的关联关系为：
Figure BDA0001719218700000111
其中，
Figure BDA0001719218700000112
为拟合后的线路零序电压，
Figure BDA0001719218700000113
为拟合后的线路零序电流，R、L和C分别为线路零序电阻、零序电感和分布电容，ωx为注入电流信号的角频率。
经滤波后的同频电压电流相量即为同一频率注入信号流过线路零序网时产生的电压电流。当只求对地电容忽略零序电阻电感时，采用一组电压电流值，由式
Figure BDA0001719218700000114
及式
Figure BDA0001719218700000115
得
Figure BDA0001719218700000116
式中x为第x组采样值，为第x组电压电流相量的角频率。任意一组电压电流值都可以计算得线路零序阻抗的数值，n组值可计算得n个数据，由最小二乘法可得到电容的最可信赖值；当计算零序网络对地电容及线路零序电阻电感时，需要采用三组电压电流值，公式为：
Figure BDA0001719218700000117
其中，
Figure BDA0001719218700000118
为拟合后的线路零序电压，
Figure BDA0001719218700000119
为拟合后的线路零序电流，R、L和C分别为线路零序电阻、零序电感和分布电容，ωx为注入电流信号的角频率。
由于仅含有三个未知数，列写三个电压电流方程，便可解得三个线路参数，n组采样值由排列组合理论可知，可计算得
Figure BDA00017192187000001110
组线路参数值，通过最小二乘法对这些数据进行处理便可得到线路零序各参数的最可信赖值。根据采用的滤波信号组数，既可以只计算线路对地电容，
也可以计算线路对地电容、零序电阻、零序电感三个参数，并且可用最小二乘法得到上述参数的最优值。
步骤S414，根据关联关系，以及拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流，计算待测量线路的零序参数。
具体的，关联关系表示的等式中有R、L和C三个未知数，需要三组不同的
Figure BDA0001719218700000121
和
Figure BDA0001719218700000122
分别带入三组零序电压电流相量的一组三元方程，联立求解即可得到线路的零序参数R、L、C的数值。对于多种组合形式求解得到的多组线路零序参数，同样由最小二乘法可得到线路各零序参数的最可信赖值。
综上所述，采用本实施例提供的上述线路零序参数计算方法，通过多路滤波电路对零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，该处理方法起到有效滤波作用，并且本实施例采用更精确的集中参数π型等值电路，相比于精度较低的短线路Г模型，集中参数π型等值电路能够更准确地计算出线路的零序参数。
现有技术中计算线路零序参数的方法，在电压电流的处理上都没有考虑线路谐波影响，既无滤波装置，也没有其他滤波措施，计算结果精度不够高。本发明对电压电流采样值运用多组滤波及最小二乘方法进行处理，通过这种拟合处理方法可将直流分量、工频量、注入信号及高次谐波分离，起到滤波作用，计算结果更加精确。
本实施例提供的上述线路零序参数计算方法又可称为基于注入扫频信号法的线路零序参数计算方法，该方法通过在配电线路已有的电容器中性点注入扫频电流信号，对线路的零序参数进行计算，在忽略线路不平衡因素的情况下，在电压互感器开口三角处测得线路零序电压，同时通过高精度零序电流互感器测得线路流过的零序电流，并采用多路滤波电路以及最小二乘法对该电压电流采样值进行滤波和拟合处理，得到仅与注入信号频率相同的电压电流相量，此电流电压分量即为流过线路零序阻抗及分布电容的电流电压。
为便于理解，以下给出了基于注入扫频信号法的线路零序参数计算方法的具体实现方式：
(1)在配电线路电容器中性点处特定频率的扫频电流信号。在电容器中性点依次注入的信号频率理论可选择与系统频率不同的任意频率信号，考虑带通滤波电路的滤波效果，选择与带通滤波电路通频带宽相同的扫频步长，可以采用步长为10Hz、幅值均为5mA的扫频信号，注入变频信号的扫频范围设置为：fx∈(20,90)Hz。
(2)在电压互感器开口三角处测得线路零序电压ux(x＝1,2,n)的采样值，利用线路零序电流互感器测得流过线路的零序电流ix(x＝1,2,n)的采样值。对电压电流进行采样的频率为每个信号周期采集10个点，按注入信号的最高频率确定采样频率为900Hz。
(3)滤波电路分为三部分，分别是工频陷波电路、带通滤波电路、最小二乘方法曲线拟合。电流滤波电路的原理与电压滤波电路的原理相同，以电压滤波电路为例，对滤波电路的三个部分作详细描述。
工频50Hz陷波器采用双T型带阻滤波器，其滤波电路的原理图如图5所示，图5中R、C分别代表双T型带阻滤波器的双臂电阻与电容，ui为输入电压信号，uf为输出电压信号。对于f0＝50Hz的陷波电路，R和C中一个参数可以任意设定，根据R>100RS，其中RS为注入信号源内阻，选择合理的R值，由
Figure BDA0001719218700000131
得到合理的C值。
数字带通滤波环节个数可以根据注入信号的频率数确定，由于共注入8个不同频率的信号，并且陷波电路将50Hz信号滤除，则对于电压带通滤波滤波电路共需要7个，每个滤波环节中心频率依次为20Hz、30Hz…90Hz，带宽为10Hz的FIR数字带通滤波器。可以选用阶数为200的FIR数字带通滤波器，200阶FIR数字带通滤波器的滤波计算公式为：
Figure BDA0001719218700000141
其中：
Figure BDA0001719218700000142
为滤波器输入序列，即数字差分滤波的输出序列；λ为数字差分滤波后的校正系数，其数值为差分滤波后注入信号放大倍数的倒数；y(n)为输出序列；h(k)为数字带通滤波器的单位冲击响应，由200个常数组成，可由专门的数字滤波器设计软件计算获得。电流带通滤波电路的设计与上述相同。对经滤波后的电压电流信号按频率大小依次表示UX、IX(x＝1,2...7)。
采用最小二乘法对滤波后的采样值进行拟合处理，拟合值中既包含注入频率也包含直流分量及高频分量。但通过分析计算可知，直流分量及高频分量幅值较小，可以忽略，因此可认为该拟合值即为流过线路零序阻抗及分布电容的电流电压。
对电压电流信号的每个周期的10个采样值用最小二乘方法进行拟合，电流采样值的拟合公式为：
Figure BDA0001719218700000143
其中，p0为t＝0时的电流直流分量值，λ为直流分量的衰减时间常数的倒数，t为时间，A和B为与注入电流信号同频的电流拟合系数，ωx为注入电流信号的角频率，k表示第k次谐波，pk为第k次电流谐波分量的幅值，ω0为基波角频率，ω0＝2πf0(f0＝50Hz)，θk为第k次电流谐波的相角。
上述公式第一部分为系统干扰的直流分量，第三部分为干扰的工频分量及高频分量，第二部分为与注入信号同频的电压电流量，其中干扰量较小可忽略，只保留第二部分，因此此数学处理方法起到了滤波作用。
电压采样值处理方法与上述相同，具体公式为：
Figure BDA0001719218700000144
其中，q0为t＝0时的电压直流分量值，λ为直流分量的衰减时间常数的倒数，t为时间，M和N为与注入电流信号同频的电压拟合系数，ωx为注入电流信号的角频率，k表示第k次谐波，qk为第k次电压谐波分量的幅值，ω0为基波角频率，ω0＝2πf0(f0＝50Hz)，θk为第k次电压谐波的相角。
(4)将步骤(3)得到的电压电流为电压、电流相量值，此电压电流之比就是线路零序参数的总阻抗，即：
Figure BDA0001719218700000151
当只求对地电容忽略零序电阻电感时，采用一组电压电流值，由式
Figure BDA0001719218700000152
及式
Figure BDA0001719218700000153
得
Figure BDA0001719218700000154
式中x为第x组采样值，为第x组电压电流相量的角频率。任意一组电压电流值都可以计算得线路零序阻抗的数值，n组值可计算得n个数据，由最小二乘法可得到电容的最可信赖值。
当计算零序网络对地电容及线路零序电阻电感时，需要采用三组电压电流值，公式为：
Figure BDA0001719218700000155
采用集中参数电路的π型结构进行等值，根据公式：
Figure BDA0001719218700000156
其中，
Figure BDA0001719218700000157
为拟合后的线路零序电压，
Figure BDA0001719218700000158
为拟合后的线路零序电流，R、L和C分别为线路零序电阻、零序电感和分布电容，ωx为注入电流信号的角频率。
公式中含有R，L，C三个参数，需要三个方程可以解得所有未知数，因此通过注入三个不同频率的信号便可得到一组三元方程，联立求解即可得到线路的零序参数R、L、C的数值。由于采用更精确的π型等值电路，计算结果更加精确。
利用最小二乘法寻求一组数据的最可信赖值，以一组电容为例，具体方法为：记
Figure BDA0001719218700000161
为一组C1，C2…Cn的最可信赖值，σ1，σ2，…σn为数组的标准差，权因子
Figure BDA0001719218700000162
在具体实施时，可以将上述方法应用于10kv线路，10kv线路没有直接中性点，信号注入点在线路电容器中性点，更具实用性；对电压电流采样值运用多路滤波及最小二乘方法进行滤波处理和拟合处理，通过这种拟合处理方法可起到较好的滤波作用，计算结果更加精确；采用更精确的集中参数π型等值电路，计算精度更高。
对应于前述线路零序参数计算方法，本发明实施例提供了一种线路零序参数计算装置，参见图8示出的一种线路零序参数计算装置的结构框图，该装置包括以下模块：
获取模块802，用于获取待测量线路的线路结构，以及待测量线路的零序电压采样值和零序电流采样值；其中，待测量线路的电容器中性点注入有特定频段的扫频电流信号；零序电压采样值与零序电流采样值均与扫频电流信号相关；
采样值拟合模块804，用于对零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，得到拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流；
参数计算模块806，用于根据待测量线路的线路结构以及拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流，计算待测量线路的零序参数；其中，零序参数至少包括线路对地电容，还包括零序电阻和/或零序电感。
本发明实施例提供的上述线路零序参数计算装置，通过对获取的零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，得到拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流；进而根据获取的待测量线路的线路结构以及拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流，计算待测量线路的零序参数。本实施例采用拟合方式对零序电压采样值和零序电流采样值分别进行处理，能够较准确地计算出线路的零序参数。
上述采样值拟合模块804进一步用于：将零序电压采样值和零序电流采样值分别接入多路带通滤波电路，得到与注入的扫频信号同频的滤波后的电压采样值和与注入的扫频信号同频的滤波后的电流采样值；采用最小二乘法对滤波后的电压采样值和滤波后的电流采样值分别进行拟合处理。
本实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
本发明实施例提供了一种电子设备，参见图9所示的一种电子设备的结构示意图，该电子设备包括：处理器90、存储器91、总线92和通信接口93，所述处理器90、通信接口93和存储器91通过总线92连接；处理器90用于执行存储器91中存储的可执行模块，例如计算机程序。
其中，存储器91可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口93(可以是有线或者无线)实现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广域网，本地网，城域网等。
总线92可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图9中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器91用于存储程序，所述处理器90在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的装置所执行的方法可以应用于处理器90中，或者由处理器90实现。
处理器90可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器90中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器90可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器91，处理器90读取存储器91中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行前述实施例任一项的方法的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的线路零序参数计算方法、装置及电子设备的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种线路零序参数计算方法，其特征在于，包括：
获取待测量线路的线路结构，以及所述待测量线路的零序电压采样值和零序电流采样值；其中，所述待测量线路的电容器中性点注入有特定频段的扫频电流信号；所述零序电压采样值与所述零序电流采样值均与所述扫频电流信号相关；
对所述零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对所述零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，得到拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流；
根据所述待测量线路的线路结构以及所述拟合后的线路零序电压和所述拟合后的线路零序电流，计算所述待测量线路的零序参数；其中，所述零序参数至少包括线路对地电容，还包括零序电阻和/或零序电感；
其中，对所述零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对所述零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，得到拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流的步骤，包括：
将所述零序电压采样值和所述零序电流采样值分别接入多路带通滤波电路，得到与注入的扫频信号同频的滤波后的电压采样值和与注入的扫频信号同频的滤波后的电流采样值；
采用最小二乘法对所述滤波后的电压采样值和所述滤波后的电流采样值分别进行拟合处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用最小二乘法对所述滤波后的电压采样值进行拟合处理的步骤，包括：
采用最小二乘法，按照以下公式对所述滤波后的电压采样值进行拟合处理：
Figure FDA0002756140050000021
其中，q0为t＝0时的电压直流分量值，λ为直流分量的衰减时间常数的倒数，t为时间，M和N为与注入电流信号同频的电压拟合系数，ωx为注入电流信号的角频率，k表示第k次谐波，qk为第k次电压谐波分量的幅值，ω0为基波角频率，θk为第k次电压谐波的相角。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用最小二乘法对所述滤波后的电流采样值进行拟合处理的步骤，包括：
采用最小二乘法，按照以下公式对所述滤波后的电流采样值进行拟合处理：
Figure FDA0002756140050000022
其中，p0为t＝0时的电流直流分量值，λ为直流分量的衰减时间常数的倒数，t为时间，A和B为与注入电流信号同频的电流拟合系数，ωx为注入电流信号的角频率，k表示第k次谐波，pk为第k次电流谐波分量的幅值，ω0为基波角频率，θk为第k次电流谐波的相角。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述待测量线路的线路结构以及所述拟合后的线路零序电压和所述拟合后的线路零序电流，计算所述待测量线路的零序参数的步骤，包括：
将所述待测量线路的线路结构等效为π型结构；
获取与所述π型结构对应的电压、电流与线路零序参数的关联关系；
根据所述关联关系，以及所述拟合后的线路零序电压和所述拟合后的线路零序电流，计算所述待测量线路的零序参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述π型结构对应的电压、电流与线路零序参数的关联关系为：
Figure FDA0002756140050000031
其中，
Figure FDA0002756140050000032
为拟合后的线路零序电压，
Figure FDA0002756140050000033
为拟合后的线路零序电流，R、L和C分别为线路零序电阻、零序电感和分布电容，ωx为注入电流信号的角频率。
6.一种线路零序参数计算装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待测量线路的线路结构，以及所述待测量线路的零序电压采样值和零序电流采样值；其中，所述待测量线路的电容器中性点注入有特定频段的扫频电流信号；所述零序电压采样值与所述零序电流采样值均与所述扫频电流信号相关；
采样值滤波拟合模块，用于对所述零序电压采样值先后进行滤波处理和拟合处理，并对所述零序电流采样值先后进行滤波处理和拟合处理，得到拟合后的线路零序电压和拟合后的线路零序电流；
参数计算模块，用于根据所述待测量线路的线路结构以及所述拟合后的线路零序电压和所述拟合后的线路零序电流，计算所述待测量线路的零序参数；其中，所述零序参数至少包括线路对地电容，还包括零序电阻和/或零序电感；
其中，所述采样值滤波拟合模块用于：
将所述零序电压采样值和所述零序电流采样值分别接入多路带通滤波电路，得到与注入的扫频信号同频的滤波后的电压采样值和与注入的扫频信号同频的滤波后的电流采样值；
采用最小二乘法对所述滤波后的电压采样值和所述滤波后的电流采样值分别进行拟合处理。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器；
所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器运行时执行如权利要求1至5任一项所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行上述权利要求1至5任一项所述的方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1737588A (zh) * 2005-09-09 2006-02-22 武汉大学 一种互感线路零序参数带电测量方法及装置
CN102298114B (zh) * 2011-05-19 2013-08-21 北京航空航天大学 一种磁悬浮系统动态测试系统
EP2544014A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-09 ABB Technology AG A method of selecting between faulted and healthy circuits in parallel lines using one-end measurements
CN102508098B (zh) * 2011-10-31 2015-01-07 许继电气股份有限公司 用于交直流混联电网的快速零序方向元件判别方法
CN102495331B (zh) * 2011-11-23 2015-02-04 泉州七星电气有限公司 基于柱上分界开关智能终端的单相接地故障判别方法
CN102928709B (zh) * 2012-10-31 2015-08-12 广东电网公司东莞供电局 基于三相谐波的电容器组故障检测方法及系统
CN103675464A (zh) * 2013-11-13 2014-03-26 国家电网公司 一种配电系统等值对地分布电容测量方法
CN103926469B (zh) * 2014-04-08 2016-01-20 国家电网公司 一种中性点不接地系统电容电流的测试方法
CN104348144B (zh) * 2014-10-31 2017-11-03 国网宁夏电力公司电力科学研究院 一种风电场送出线路的故障检测方法
CN204129107U (zh) * 2014-11-03 2015-01-28 河北工业大学 补偿电网对地电容电流测量系统
CN204989293U (zh) * 2015-10-16 2016-01-20 国家电网公司 中性点外加可调电抗的配电网电容电流测量电路
CN206400038U (zh) * 2016-10-28 2017-08-11 华北电力大学（保定） 一种变压器绕组变形带电检测的信号注入及保护电路

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