CN111812573B - 一种特高压cvt谐波测试误差特性分析方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种特高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析方法和系统，方法包括：获取具备运行比对分析条件的CVT电压测试信号与标准源电压测试信号；经谐波分析后得到带时标的各次谐波含有率分析样本，基于剩余样本数量以及样本概率分布区间跨度对分析样本进行递进筛选，并获取谐波误差分析有效数据；基于MLE对有效数据进行分析，求取该CVT的谐波误差特性。本发明提出的CVT谐波误差特性分析方法无需停电，不涉及CVT设备改造或增加额外分压测量装置，安全风险相对传统分析方法非常小。相比实验室分析或出厂试验方法，本发明提出的CVT谐波误差特性分析方法能够计及现场安装条件、电磁环境等实际运行环境的影响，能够体现现场运行CVT的实际谐波误差特性。

Description

一种特高压CVT谐波测试误差特性分析方法及系统
技术领域
本发明涉及电容式电压互感器谐波测量技术领域，具体涉及一种特高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析方法及系统。
背景技术
特高压直流输电具有输送大容量、远距离等优点，能够有效提高远距离输电效率，降低输电损耗，直流输电大功率电力电子设备的使用也使其成为系统中的主要谐波源之一。目前，山东电网发展为以“三直五交”八大外来电源为支点、500kV密集环网为核心、地区220kV骨干网架为支撑的交直流混联大电网，与此同时系统中电力电子技术的应用、非线性负荷的持续增长使得系统谐波问题日益严重，并呈现跨区域跨电压等级传递特性，对交流系统设备及稳定性产生较大影响，并可能引起直流系统换相失败故障。准确掌控电网谐波指标对于电力系统运行维护至关重要。
电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer，简称CVT)相比电磁式电压互感器(Potential Transformers，简称PT)具有体积小、重量轻、造价低的优点；避免了传统PT存在的铁芯饱和引起的电网谐振问题；电容分压器可兼作载波通信的耦合电容器，对削弱雷电波波头有一定作用。目前CVT在110kV及以上的变电站中占有率高达90％，但由于CVT固有特性，在测量谐波时存在较大误差。《电能质量公用电网谐波GB/T 14549-1993》附录D中明确规定：
“电容式电压互感器不能用于谐波测量”。目前CVT在电力系统中广泛应用，但无法进行谐波的准确测量，已经成为当前开展电能质量分析的主要问题。
目前，针对谐波准确测量问题已有较多研究成果。其中具有专用测量端的CVT谐波测量方法在CVT接地端安装谐波测量用电容，可精确测量2kHz及以下的谐波电压幅值，但其无法解决系统存量CVT的谐波测试误差问题；变压器高压套管或电流互感器(CurrentTransformers，简称CT)末屏分压测量方法、电容分压器测量方法均可实现谐波准确测量，但均涉及设备停电，无法应用于特高压电容电压互感器测量，且准确测量时间较短，无法实现长时间监测；在设备厂家出厂前或者实验室开展测试试验能够获取CVT谐波传递特性，但由于特高压CVT设备现场安装与运行条件与试验条件存在较大差异，试验结果无法反映CVT现场运行的真实谐波传递特性；部分现有技术通过设置CVT宽频模型参数，提出基于建模仿真的CVT误差分析方法，但由于部分杂散电容等关键参数的缺失与参数测量困难，该类方法目前难以实现工程应用。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种特高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析方法。
该方法以特高压CVT的谐波测量误差特性为实施对象，提出了运行CVT的谐波误差特性分析试验方案，提出谐波误差特性有效数据的筛选方法与分析方法，并应用于实际特高压CVT进行验证，验证结果证明了提出方法的准确性与有效性。
本发明采用如下的技术方案。一种特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，包括以下步骤：
步骤1，选取具备相同一次电压信号源的特高压CVT与PT，开展CVT谐波误差特性试验，以Vcvt信号表示CVT二次电压信号，作为谐波误差分析对象，以Vpt信号表示PT二次电压信号，作为标准源信号；CVT是指电容式电压互感器，PT是指电磁式电压互感器；
步骤2，对Vcvt信号与Vpt信号分别进行谐波分析，分别得到Vcvt信号与Vpt信号带时标的各次谐波含有率采样分析数据；
步骤3，对CVT与PT的全部谐波含有率采样分析数据进行初步筛选，以Cth表示谐波误差特性分析有效数据筛选阈值，设定初始Cth，以HRUn(CVT)表示每个时标对应分析时间间隔的CVT的n次谐波含有率，以HRUn(PT)表示每个时标对应分析时间间隔的PT的n次谐波含有率，以HRUn(CVT)和HRUn(PT)作为一个分析样本；
如果HRUn(CVT)<Cth或HRUn(PT)<Cth，则认为该样本为无效数据，无法用于CVT的n次谐波传递特性分析；
如果HRUn(CVT)≥Cth且HRUn(PT)≥Cth，则认为该样本为有效数据，可以用于CVT的n次谐波传递特性分析；
步骤4，以Smin表示误差分析所需的最小样本数量，以Svalid表示有效数据样本数量，判断Svalid是否大于或等于Smin；
如果Svalid≥Smin，继续执行步骤5；
如果Svalid<Smin，则认为现有样本不足以完成n次谐波误差特性分析，分析过程结束；
步骤5，对n次谐波的有效数据样本数据进行误差分析，以En表示该CVT的n次谐波传递特性，以如下公式计算En：
Figure BDA0002531380980000031
得到全部分析时间间隔的En的样本，取En样本数据的设定的概率区间，并以概率区间跨度值α，以αth表示设定的概率区间跨度阈值，计算α；
如果α>αth，继续执行步骤6；
如果α≤αth，继续执行步骤7；
步骤6，以Cstep表示谐波误差特性分析有效数据筛选阈值Cth的递进步长，设定Cstep，按照递进步长增加筛选阈值，表示为Cth:＝Cth+Cstep，然后重复步骤3-5；
步骤7，对应Cth＝Cthv，Cthv确定为最终分析有效数据筛选阈值，经分析有效数据筛选阈值Cthv筛选后的剩余样本确定为谐波误差特性分析有效数据；
步骤8，基于最大似然估计法对误差特性En的有效数据进行分析，求取该CVT的n次谐波误差特性Env。
优选地，步骤1中，Vcvt与Vpt信号采样精度不小于2.5kHz，对20次以下CVT谐波误差特性进行分析。
优选地，步骤1中，PT准确级不大于0.5。
优选地，步骤2中，采用的谐波分析方法为快速傅里叶变换，CVT谐波数据分析时间间隔不超过30s。
优选地，步骤3中，将初始谐波误差特性分析有效数据筛选阈值Cth设置为大于0的值。
优选地，步骤4中，最小样本数量Smin＝200。
优选地，步骤5中，设定的概率区间为95％概率区间。
优选地，步骤5中，将概率区间跨度阈值αth设置为0.05。
优选地，步骤6中，将递进步长Cstep设置为0.1。
优选地，步骤8中，经有效数据筛选后的CVT误差特性En在各分析间隔的样本服从正态分布，基于最大似然估计方法求取正态分布的概率密度函数，取期望值确定为谐波误差特性值Env，对CVT的谐波进行数据校正。
优选地，步骤8中，采用谐波误差特性值Env对同厂家相同参数CVT的谐波进行数据校正，校正后谐波数据＝测试时间段统计数据或实时采样分析间隔数据/谐波误差特性值Env。
本发明还提供了一种运行所述特高压CVT谐波测试误差特性分析方法的特高压CVT谐波测试误差特性分析系统，其包括：特高压CVT、PT和电能质量分析装置，CVT是指电容式电压互感器，PT是指电磁式电压互感器，以Vcvt信号表示CVT二次电压信号，作为谐波误差分析对象，以Vpt信号表示PT二次电压信号，作为标准源信号，Vcvt和Vpt输入至电能质量分析装置，电能质量分析装置包括：谐波误差特性分析有效数据筛选模块，n次谐波误差特性分析模块和显示模块；谐波误差特性分析有效数据筛选模块，用于设定误差分析所需的最小样本数量，以Smin表示误差分析所需的最小样本数量；并筛选出不少于Smin的有效数据；n次谐波误差特性分析模块，用于误差特性的有效数据进行分析，获得谐波误差特性值；显示模块用于显示分析过程和结果。
优选地，Vcvt与Vpt信号输入的电能质量分析装置的采样精度应大于2.5kHz。
优选地，当Vcvt与Vpt信号输入至不同电能质量分析装置时，两台装置应通过GPS对时确保采样点时标一致。
优选地，所述特高压CVT谐波测试误差特性分析系统还包括安装在不同相上的PT，其中至少一台PT用作CVT谐波误差特性分析标准源，利用求取的谐波误差特性对其它相线路CVT进行谐波误差校正，并将校正后的谐波与该相上安装的PT谐波测量值进行比较，以验证提出方法的有效性，PT准确级不大于0.5。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比：
(1)本发明提出的CVT谐波误差特性分析方法无需停电，不涉及CVT设备改造或增加额外分压测量装置；分析接线均在二次，安全风险相对传统分析方法非常小。
(2)相比实验室分析或出厂试验方法，本发明提出的CVT谐波误差特性分析方法能够计及现场安装条件、电磁环境等实际运行环境的影响，能够体现现场运行CVT的实际谐波误差特性。
(3)本发明提出的方法的分析频率范围能够根据测试谐波含有率的大小进行扩充，即便区域电网出现新的污染源，导致谐波频谱发生显著变化，提出方法也能够在短时间内得到新增特征次谐波的测量误差特性结果。
附图说明
图1是本发明一种特高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析流程图；
图2是特高压CVT谐波测试误差分析系统结构框图；
图3是1000kV母线5次谐波含有率标准源趋势图；
图4是1000kV母线11次谐波含有率标准源趋势图；
图5是1000kV CVT 5次谐波误差特性概率分布图；
图6是1000kV CVT 5次谐波测量校正前后数据对比图；
图7是1000kV CVT 11次谐波误差特性概率分布图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
实施例1：一种特高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析方法
如图1所示，本发明提供了一种特高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1：选取具备相同一次电压信号源的特高压CVT与电磁式电压互感器PT，在运行温度、湿度与电磁环境变化不大的时间周期内，开展相应条件下的CVT谐波误差特性试验，其中CVT二次电压信号Vcvt为谐波误差分析对象，PT二次电压信号Vpt作为标准源信号。Vcvt与Vpt信号输入至电能质量分析装置。分析系统结构框图如图2所示。本领域技术人员可以清楚地认识到，PT准确级不大于0.5即可，准确级导致的数据分布分散问题还可以通过后续的有效数据筛选机制解决。
所述步骤1中，由于PT对于1kHz以内的谐波具有较好的频率特性，因此本方法主要针对20次以下CVT谐波误差特性进行分析。Vcvt与Vpt信号输入的电能质量分析装置的采样精度应不小于2.5kHz。每一组PT与CVT谐波数据的时标应严格对应，当Vcvt与Vpt信号输入至不同电能质量分析装置时，两台装置应通过GPS对时确保采样点时标一致。
步骤2：对Vcvt与Vpt信号分别进行谐波分析，分别得到Vcvt与Vpt信号带时标的各次谐波含有率采样分析数据。采用的谐波分析方法包括但不限于快速傅里叶变换等。
值得注意的是，所属领域技术人员可以清楚地认识到，谐波分析数据非一时间断面数据，而是时间段内的分析数据。根据CVT谐波数据获取途径的不同其采样分析数据的时间间隔长短不同，如现场测试可选200ms时间间隔进行分析；但受通信条件制约，现阶段大多谐波在线监测主站最高仅能做到实时数据3秒钟一次刷新，即满足3s分析时间间隔。现场数据分析统计结果显示，对于小于等于30s分析时间间隔的测试、监测数据，均可用于本发明提出的特高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析方法。
步骤3：设定谐波误差特性分析有效数据筛选初始阈值Cth，Cth一般设置为0即可，本领域技术人员可以清楚地认识到，初始阈值Cth可以根据试验其他参数进行适应性调整，例如但不限于，为减少迭代次数，针对1000kV CVT，基于大量试验数据得到的经验值，可以优选地将初始值设置为0.1。对CVT与PT的全部谐波含有率采样分析数据进行初步筛选。将每个时标对应分析时间间隔的CVT的n次谐波含有率HRUn(CVT)和PT的n次谐波含有率HRUn(PT)作为一个分析样本，取任意分析样本，若该样本中HRUn(CVT)或HRUn(PT)小于Cth，则认为该样本为无效数据，无法用于CVT的n次谐波传递特性分析。
步骤4：经过数据筛选后，首先判断剩余样本数量是否满足不少于分析所需的最小样本数量Smin，在本方法中Smin取值为200。若剩余样本数量小于Smin，则表明现有分析样本过少不足以支撑获取该CVT的n次谐波误差特性。分析流程结束。
步骤5：在剩余样本数据量大于Smin的情况下，对n次谐波的剩余样本数据进行误差分析，将每一个相同分析时间间隔的HRUn(CVT)和HRUn(PT)做比差，该CVT的n次谐波传递特性
Figure BDA0002531380980000071
得到全部分析时间间隔的En的样本，取En样本数据的95％概率区间，并计算该区间跨度值α。若α大于设定区间跨度阈值αth，则表明当前HRUn(CVT)和HRUn(PT)数据的值在步骤3筛选后仍较小，其本身含有率的测试误差值在数量级上接近测试值本身，导致En概率分布过于分散，样本数据概率分布无法体现实际谐波测试误差水平，现有分析样本仍不足以支撑获取该CVT的n次谐波误差特性，进入步骤6。若α小于设定区间跨度阈值αth，则进入步骤7。所属领域技术人员可以清楚地认识到，区间跨度阈值αth可以根据试验其他参数进行适应性调整，例如但不限于，为确保95％概率区间内的CVT测数据样本经数据校正后相对误差小于2.5％，优选地将区间跨度阈值αth设置为0.05。
步骤6：设定有效分析数据有效阈值Cth的递进步长Cstep，若步骤5中α大于设定阈值αth，则按照递进步长增加筛选阈值，表示为Cth:＝Cth+Cstep，之后重复步骤3-5。所属领域技术人员可以清楚地认识到，递进步长Cstep可以根据试验其他参数进行适应性调整，例如但不限于，为针对1000kV CVT，基于大量试验数据得到的经验值，优选地将Catep设置为0.1。
步骤7：步骤5中若α小于设定阈值αth，对应Cth＝Cthv，Cthv确定为最终分析数据有效阈值，经有效阈值Cthv筛选后的剩余样本确定为谐波误差特性分析有效数据。
步骤8：基于最大似然估计法(Maximum Likelihood Estimate，简称MLE)对误差特性En的有效数据进行分析，求取该CVT的n次谐波误差特性Env。所述步骤8中，由于单台CVT设备在一定运行条件下具有稳定的谐波误差特性，经有效数据筛选后的CVT误差特性En在各分析间隔的样本基本服从正态分布，基于MLE方法求取正态分布的概率密度函数，取期望值确定为谐波误差特性值Env。在运行工况相近的情况下，可采用该误差特性对同厂家相同参数CVT的谐波进行数据校正，校正后谐波数据＝测试时间段统计数据或实时采样分析间隔数据/谐波误差特性值Env。
实施例2：一种特高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析系统
如图2所示，本发明还提供了一种运行实施例1所述特高压CVT谐波测试误差特性分析方法的高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析系统，其包括：特高压CVT、PT和电能质量分析装置，CVT是指电容式电压互感器，PT是指电磁式电压互感器，以Vcvt信号表示CVT二次电压信号，作为谐波误差分析对象，以Vpt信号表示PT二次电压信号，作为标准源信号，Vcvt和Vpt输入至电能质量分析装置。
Vcvt与Vpt信号输入的电能质量分析装置的采样精度应大于2.5kHz，当Vcvt与Vpt信号输入至不同电能质量分析装置时，两台装置应通过GPS对时确保采样点时标一致。电能质量分析装置包括：谐波误差特性分析有效数据筛选模块，n次谐波误差特性分析模块和显示模块；谐波误差特性分析有效数据筛选模块，用于设定误差分析所需的最小样本数量，以Smin表示误差分析所需的最小样本数量；并筛选出不少于Smin的有效数据；n次谐波误差特性分析模块，用于误差特性的有效数据进行分析，获得谐波误差特性值；显示模块用于显示分析过程和结果。
所述特高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析系统还包括安装在不同相上的PT，其中至少一台PT用作CVT谐波误差特性分析标准源，利用求取的谐波误差特性对其它相线路CVT进行谐波误差校正，并将校正后的谐波与该相上安装的PT谐波测量值进行比较，以验证提出方法的有效性，PT准确级不大于0.5。
验证实例：
以下针对山东省某特高压变电站1000kV CVT设备进行分析与验证。
该变电站采用1000kV CVT用于线路测和主变测电能计量、电压测量及系统保护，再GIS中I母和II母的A、B、C相各安装了一台1000kV母线罐式电磁式电压互感器(以下简称母线PT)，准确级为0.5。现有研究表明，PT对于1kHz以下谐波具有较好的频率特性，在本发明验证工作中，将GIS II母的A相PT作为20次以内的CVT谐波误差特性分析标准源，应用本发明提出方法获取线路A相CVT的谐波误差特性。对于同厂家相同参数的CVT，其谐波误差特性基本相同，利用求取的谐波误差特性对B相线路CVT进行谐波误差校正，并将校正后的谐波与其相应标准源，即GIS II母的PT谐波测量值，进行比较，以验证提出方法的有效性。
采用一台电能质量分析装置的两个通道同时测试1000kV线路CVT A相谐波与GIS母线A相谐波电压，确保数据时标严格对应，分析间隔为3s。测量结果显示，该变电站1000kV主要背景谐波为5次与11次谐波，其中11次谐波伴随滤波装置投入状态呈现周期性变化。1000kV母线5次及11次谐波含有率标准源信号如图3、图4所示。
设定谐波误差特性分析有效数据筛选初始阈值Cth＝0.1％，对分析时段内CVT与PT的全部谐波含有率采样分析数据进行初步筛选。设定误差分析所需的最小样本数量Smin＝200，初步筛选后，5次谐波误差分析剩余样本数量为1168组，11次谐波误差分析剩余样本数量为232组。经过数据筛选后，11次谐波误差分析样本仅保留了PT和CVT谐波分析的波峰数据。5次与11次谐波样本剩余数量均大于误差分析所需的最小样本数量200组。而其余各次谐波经筛选后，剩余样本数量均小于200组，其分析样本过少不足以支撑获取该CVT相应次谐波误差特性。
对于5次谐波误差分析样本，将每一个相同分析时间间隔的HRU5(CVT)和HRU5(PT)做比差，该CVT的5次谐波传递特性E5，得到全部分析时间间隔的E5的样本，其概率分布如图5所示。由图可以看出，现场运行CVT的谐波误差特性呈现正态分布特征，取其95％概率区间，95％概率区间最小比差值为1.116，最大比差值为1.125，取设定阈值αth＝0.05，E5分析样本跨度值α＝0.009，远小于设定阈值，E5样本数据分布较为集中，样本数据概率分布能够体现实际谐波测试误差水平。E5样本数据分布期望值μ＝1.1205，该1000kV A相CVT的5次谐波误差特性为1.205倍放大。
将该结论应用于B相CVT谐波测量结果进行校正，将应用本发明校正所得的谐波数据与标准源测量所得数据，即GIS母线B相PT测量值，进行比较，得到全部分析间隔数据对比图如图6所示。可以看到，基于本发明提出方法能够应用与同厂家、同参数CVT的谐波测量误差分析，B相CVT 5次谐波测试数据经过误差特性分析结果校正后，所得数据与标准源测量数据非常接近，校正后平均相对误差仅为0.3％，校正之前的平均相对误差为10.75％。
与获取5次谐波误差特性分析方法类似，对A相CVT 11次谐波误差特性进行分析，其概率分布如图7所示。由图可以看出，现场运行CVT的谐波误差特性呈现正态分布特征，取其95％概率区间，95％概率区间最小比差值为0.945，最大比差值为0.962，取设定阈值α＝0.05，E11分析样本跨度值α＝0.017，远小于设定阈值，E11样本数据分布较为集中，样本数据概率分布能够体现实际谐波测试误差水平。E11样本数据分布期望值μ＝0.953，该1000kV A相CVT的11次谐波误差特性为0.953倍缩小。将该结果应用于B相CVT谐波测量结果进行校正，将应用本发明校正所得的谐波数据与标准源测量所得数据(GIS母线B相PT测量值)进行比较，校正后平均相对误差为0.8％，校正之前的平均相对误差为1.3％。由于该CVT在11次谐波本身误差不大，误差校正后在准确度方面有小幅提升，可确保CVT谐波测试相对误差处于较小范围。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，
(1)本发明提出的CVT谐波误差特性分析方法无需停电，不涉及CVT设备改造或增加额外分压测量装置；分析接线均在二次，安全风险相对传统分析方法非常小。
(2)相比实验室分析或出厂试验方法，本发明提出的CVT谐波误差特性分析方法能够计及现场安装条件、电磁环境等实际运行环境的影响，能够体现现场运行CVT的实际谐波误差特性。
(3)本发明提出的方法的分析频率范围能够根据测试谐波含有率的大小进行扩充，即便区域电网出现新的污染源，导致谐波频谱发生显著变化，提出方法也能够在短时间内得到新增特征次谐波的测量误差特性结果。
缩略语：
CVT：电容式电压互感器，Capacitor Voltage Transformers，简称CVT；
PT：电压互感器，Potential Transformers，简称PT；
CT：电流互感器，Current Transformers，简称CT；
MLE：最大似然估计，Maximum Likelihood Estimate，简称MLE
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，选取具备相同一次电压信号源的特高压CVT与PT，开展CVT谐波误差特性试验，以Vcvt信号表示CVT二次电压信号，作为谐波误差分析对象，以Vpt信号表示PT二次电压信号，作为标准源信号；CVT是指电容式电压互感器，PT是指电磁式电压互感器；
步骤2，对Vcvt信号与Vpt信号分别进行谐波分析，分别得到Vcvt信号与Vpt信号带时标的各次谐波含有率采样分析数据；
步骤3，对CVT与PT的全部谐波含有率采样分析数据进行初步筛选，以Cth表示谐波误差特性分析有效数据筛选阈值，设定初始Cth，以HRUn(CVT)表示每个时标对应分析时间间隔的CVT的n次谐波含有率，以HRUn(PT)表示每个时标对应分析时间间隔的PT的n次谐波含有率，以HRUn(CVT)和HRUn(PT)作为一个分析样本；
如果HRUn(CVT)<Cth或HRUn(PT)<Cth，则认为该样本为无效数据，无法用于CVT的n次谐波传递特性分析；
如果HRUn(CVT)≥Cth且HRUn(PT)≥Cth，则认为该样本为有效数据，可以用于CVT的n次谐波传递特性分析；
步骤4，以Smin表示误差分析所需的最小样本数量，以Svalid表示有效数据样本数量，判断Svalid是否大于或等于Smin；
如果Svalid≥Smin，继续执行步骤5；
如果Svalid<Smin，则认为现有样本不足以完成n次谐波误差特性分析，分析过程结束；
步骤5，对n次谐波的有效数据样本数据进行误差分析，以En表示该CVT的n次谐波传递特性，以如下公式计算En：
Figure FDA0003827036630000011
得到全部分析时间间隔的En的样本，取En样本数据的设定的概率区间，并以概率区间跨度值α，以αth表示设定的概率区间跨度阈值，计算α；
如果α>αth，继续执行步骤6；
如果α≤αth，继续执行步骤7；
步骤6，以Cstep表示谐波误差特性分析有效数据筛选阈值Cth的递进步长，设定Cstep，按照递进步长增加筛选阈值，表示为Cth:＝Cth+Cstep，然后重复步骤3-5；
步骤7，对应Cth＝Cthv，Cthv确定为最终分析有效数据筛选阈值，经分析有效数据筛选阈值Cthv筛选后的剩余样本确定为谐波误差特性分析有效数据；
步骤8，基于最大似然估计法对误差特性En的有效数据进行分析，求取该CVT的n次谐波误差特性Env。
2.根据权利要求1所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，其特征在于：
步骤1中，Vcvt与Vpt信号采样精度不小于2.5kHz，对20次以下CVT谐波误差特性进行分析。
3.根据权利要求1所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，其特征在于：
步骤1中，PT准确级不大于0.5。
4.根据权利要求1所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，其特征在于：
步骤2中，采用的谐波分析方法为快速傅里叶变换，CVT谐波数据分析时间间隔不超过30s。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，其特征在于：
步骤3中，将初始谐波误差特性分析有效数据筛选阈值Cth设置为大于0的值。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，其特征在于：
步骤4中，最小样本数量Smin＝200。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，其特征在于：
步骤5中，设定的概率区间为95％概率区间。
8.根据权利要求7所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，其特征在于：
步骤5中，将概率区间跨度阈值αth设置为0.05。
9.根据权利要求7所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，其特征在于：
步骤6中，将递进步长Cstep设置为0.1。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，其特征在于：
步骤8中，经有效数据筛选后的CVT误差特性En在各分析间隔的样本服从正态分布，基于最大似然估计方法求取正态分布的概率密度函数，取期望值确定为谐波误差特性值Env，对CVT的谐波进行数据校正。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析方法，其特征在于：
步骤8中，采用谐波误差特性值Env对同厂家相同参数CVT的谐波进行数据校正，校正后谐波数据＝测试时间段统计数据或实时采样分析间隔数据/谐波误差特性值Env。
12.一种运行权利要求1所述特高压CVT谐波测试误差特性分析方法的特高压CVT谐波测试误差特性分析系统，其包括：特高压CVT、PT和电能质量分析装置，CVT是指电容式电压互感器，PT是指电磁式电压互感器，以Vcvt信号表示CVT二次电压信号，作为谐波误差分析对象，以Vpt信号表示PT二次电压信号，作为标准源信号，Vcvt和Vpt输入至电能质量分析装置，特高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析系统的特征在于，
电能质量分析装置包括：谐波误差特性分析有效数据筛选模块，n次谐波误差特性分析模块和显示模块；
谐波误差特性分析有效数据筛选模块，用于设定误差分析所需的最小样本数量，以Smin表示误差分析所需的最小样本数量；并筛选出不少于Smin的有效数据；
n次谐波误差特性分析模块，用于误差特性的有效数据进行分析，获得谐波误差特性值；
显示模块用于显示分析过程和结果。
13.根据权利要求12所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析系统，其特征在于，
Vcvt与Vpt信号输入的电能质量分析装置的采样精度应大于2.5kHz。
14.根据权利要求12所述的特高压电容式电压互感器谐波测试误差特性分析系统，其特征在于，
当Vcvt与Vpt信号输入至不同电能质量分析装置时，两台装置应通过GPS对时确保采样点时标一致。
15.根据权利要求12至14任一项所述的特高压CVT谐波测试误差特性分析系统，其特征在于，
所述特高压CVT谐波测试误差特性分析系统还包括安装在不同相上的PT，其中至少一台PT用作CVT谐波误差特性分析标准源，利用求取的谐波误差特性对其它相线路CVT进行谐波误差校正，并将校正后的谐波与该相上安装的PT谐波测量值进行比较，以验证提出方法的有效性，PT准确级不大于0.5。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112345994A (zh) * 2020-10-29 2021-02-09 国网新疆电力有限公司喀什供电公司 基于云平台的cvt谐波测量误差自校准系统及其校准方法
CN115219975B (zh) * 2022-07-07 2023-04-11 中广核新能源安徽有限公司 一种电容式电压互感器谐波误差测量修正装置及修正方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5426541A (en) * 1994-03-31 1995-06-20 International Business Machines Corporation Self-equalization method for partial-response maximum-likelihood disk drive systems
CN109239638A (zh) * 2018-08-17 2019-01-18 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 电容式电压互感器谐波误差测量修正装置
CN109406877A (zh) * 2018-09-28 2019-03-01 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 电容式电压互感器谐波传递系数的测量方法及装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7567881B2 (en) * 2007-03-30 2009-07-28 General Electric Company Self-adjusting voltage filtering technique compensating for dynamic errors of capacitive voltage transformers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5426541A (en) * 1994-03-31 1995-06-20 International Business Machines Corporation Self-equalization method for partial-response maximum-likelihood disk drive systems
CN109239638A (zh) * 2018-08-17 2019-01-18 国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司 电容式电压互感器谐波误差测量修正装置
CN109406877A (zh) * 2018-09-28 2019-03-01 国网江苏省电力有限公司常州供电分公司 电容式电压互感器谐波传递系数的测量方法及装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Influencing Factor and Error Analysis of Operating Capacitor Voltage Transformer Harmonic Measurement;yan Zhang 等;《Journal of Physics: Conference Series》;20211002;全文 *
基于暂态量的EHV/UHV输电线路超高速保护研究现状与展望;罗四倍等;《电网技术》;20061130(第22期);全文 *
电容式电压互感器谐波测量特性研究;王昕等;《电测与仪表》;20160808;全文 *
高压电力系统的建模及仿真分析;丁换换等;《国外电子测量技术》;20171215(第12期);全文 *

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