CN111896837B - 一种暂态电流信号提取方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种暂态电流信号提取方法及装置，所述方法包括：采集配电网电路的电流信号，并获取所述电流信号的低频分量；根据所述电流信号的低频分量确定所述电流信号的暂态特征信号；利用所述电流信号的暂态特征信号提取所述电流信号的暂态电流信号。本发明提供的技术方案，在硬件条件要求不高、CPU运行时间较短的情况下，能够快速提取出暂态电流信号，且方法可靠易实现，为进一步提升小电流接地系统单相接地故障辨识准确性提供了有力技术支撑。

Description

一种暂态电流信号提取方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统分析领域，具体涉及一种暂态电流信号提取方法及装置。

背景技术

目前我国大多数配电网采用的是中性点不接地系统，这类小电流接地系统发生单相接地故障时，故障电流很小且仍然可以保持线电压的对称性，可以正常供电，但这种单相接地故障很容易发展成多相短路，同时接地故障所引起的弧光过电压会损坏电力设备，因此应尽快找出接地故障线路并予以切除。

多年来，广大学者对小电流接地系统接地故障辨识技术进行了大量的研究，提出了很多接地选线的方法，其中的暂态信号分析被认为是最有效的方法之一。但是，暂态分析法需要在复杂的电磁环境下能够可靠的把接地故障发生瞬间产生的暂态电流信号提取出来，尤其是有很大的负荷电流时，高阻接地暂态信号基本淹没在负荷电流里。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提出一种暂态电流信号提取方法及装置，能够在硬件条件要求不高、CPU运行时间较短的情况下，快速提取出暂态电流信号，从而为准确辨识单相接地故障提供数据基础。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种暂态电流信号提取方法，其改进之处在于，所述方法包括：

采集配电网电路的电流信号，并获取所述电流信号的低频分量；

根据所述电流信号的低频分量确定所述电流信号的暂态特征信号；

利用所述电流信号的暂态特征信号提取所述电流信号的暂态电流信号。

优选的，所述采集配电网电路的电流信号，并获取所述电流信号的低频分量，包括：

采用A/D采样的方式采集配电网电路的电流信号X(n)，n为所述电流信号的采点总数量；

采用滑动平均法获得所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量其中，k∈[n-2,n+2]，所述滑动平均的窗口宽度为所述A/D采样的周期的5倍。

优选的，所述根据所述电流信号的低频分量确定所述电流信号的暂态特征信号，包括：

按下式确定第一暂态特征信号C1(n)：

按下式确定第二暂态特征信号C2(n)：

C2(n)＝X(n)-X(n-1)

上式中，k∈[n-2,n+2]，n为所述电流信号的采点总数量，X(n)为所述配电网电路的电流信号，为所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量；

所述第一暂态特征信号和所述第二暂态特征信号构成暂态特征信号。

进一步的，所述利用所述电流信号的暂态特征信号提取所述电流信号的暂态电流信号，包括：

按下式确定所述电流信号的暂态电流信号C3(n)：

C3(n)＝C1(n)+C2(n)。

一种暂态电流信号提取装置，其改进之处在于，所述装置包括：

获取单元，用于采集配电网电路的电流信号，并获取所述电流信号的低频分量；

确定单元，用于根据所述电流信号的低频分量确定所述电流信号的暂态特征信号；

提取单元，用于利用所述电流信号的暂态特征信号提取所述电流信号的暂态电流信号。

优选的，所述获取单元包括：

采集模块，用于采用A/D采样的方式采集配电网电路的电流信号X(n)，n为所述电流信号的采点总数量；

获取模块，用于采用滑动平均法获取所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量其中，k∈[n-2,n+2]，所述滑动平均的窗口宽度为所述A/D采样的周期的5倍。

优选的，所述确定单元包括：

第一确定模块，用于按下式确定第一暂态特征信号C1(n)：

第二确定模块，用于按下式确定第二暂态特征信号C2(n)：

C2(n)＝X(n)-X(n-1)

上式中，k∈[n-2,n+2]，n为所述电流信号的采点总数量，X(n)为所述配电网电路的电流信号，为所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量；

构成模块，用于所述第一暂态特征信号和所述第二暂态特征信号构成所述暂态特征信号。

进一步的，所述提取单元，用于按下式确定所述电流信号的暂态电流信号C3(n)：

C3(n)＝C1(n)+C2(n)。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明提供的技术方案，通过采集配电网电路的电流信号，获取电流信号的低频分量，确定所述电流信号的暂态特征信号，从而利用所述电流信号的暂态特征信号提取所述电流信号的暂态电流信号，能够在硬件条件要求不高和CPU运行时间较短的情况下，快速提取出暂态电流信号，且方法可靠易实现，为进一步提升小电流接地系统单相接地故障辨识准确性提供了有力技术支撑。

附图说明

图1是本发明实施例中一种暂态电流信号提取方法的流程图；

图2是本发明实施例中电流信号X(n)的波形图；

图3是本发明实施例中第一暂态特征信号C1(n)的波形图；

图4是本发明实施例中第二暂态特征信号C2(n)的波形图；

图5是本发明实施例中所述电流信号的暂态电流信号C3(n)的波形图；

图6是本发明实施例中一种暂态电流信号提取装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种暂态电流信号提取方法，如图1所示，所述方法包括：

101.采集配电网电路的电流信号，并获取所述电流信号的低频分量；

102.根据所述电流信号的低频分量确定所述电流信号的暂态特征信号；

103.利用所述电流信号的暂态特征信号提取所述电流信号的暂态电流信号。

进一步的，所述步骤101包括：

采用A/D采样的方式采集配电网电路的电流信号X(n)，n为所述电流信号的采点总数量；

例如，如图2所示的电流信号X(n)的波形图；

采用滑动平均法获得所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量其中，k∈[n-2,n+2]，所述滑动平均的窗口宽度为所述A/D采样的周期的5倍。

进一步的，在获取所述电流信号的低频分量后，所述步骤102包括：

按下式确定第一暂态特征信号C1(n)：

按下式确定第二暂态特征信号C2(n)：

C2(n)＝X(n)-X(n-1)

例如，如图3所示的第一暂态特征信号C1(n)的波形图，如图4所示的第二暂态特征信号C2(n)的波形图；

上式中，k∈[n-2,n+2]，n为所述电流信号的采点总数量，X(n)为所述配电网电路的电流信号，为所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量；

所述第一暂态特征信号和所述第二暂态特征信号构成暂态特征信号。

具体的，在确定所述电流信号的暂态特征信号后，所述步骤103包括：

按下式确定所述电流信号的暂态电流信号C3(n)：

C3(n)＝C1(n)+C2(n)

例如，如图5所示的所述电流信号的暂态电流信号C3(n)的波形图。

本发明提供的一种暂态电流信号提取方法，能够在复杂的电磁环境下可靠的把接地故障发生瞬间产生的暂态电流信号提取出来，且方法可靠易实现，为进一步提升小电流接地系统单相接地故障辨识准确性提供了有力技术支撑。

本发明还提供一种暂态电流信号提取装置，如图6所示，所述装置包括：

获取单元，用于采集配电网电路的电流信号，并获取所述电流信号的低频分量；

确定单元，用于根据所述电流信号的低频分量确定所述电流信号的暂态特征信号；

提取单元，用于利用所述电流信号的暂态特征信号提取所述电流信号的暂态电流信号。

进一步的，所述获取单元包括：

采集模块，用于采用A/D采样的方式采集配电网电路的电流信号X(n)，n为所述电流信号的采点总数量；

获取模块，用于采用滑动平均法获取所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量其中，k∈[n-2,n+2]，所述滑动平均的窗口宽度为所述A/D采样的周期的5倍。

进一步的，所述确定单元包括：

第一确定模块，用于按下式确定第一暂态特征信号C1(n)：

第二确定模块，用于按下式确定第二暂态特征信号C2(n)：

C2(n)＝X(n)-X(n-1)

上式中，k∈[n-2,n+2]，n为所述电流信号的采点总数量，X(n)为所述配电网电路的电流信号，为所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量；

构成模块，用于所述第一暂态特征信号和所述第二暂态特征信号构成暂态特征信号。

具体的，所述提取单元，用于按下式确定所述电流信号的暂态电流信号C3(n)：

C3(n)＝C1(n)+C2(n)。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (4)

1.一种暂态电流信号提取方法，其特征在于，所述方法包括：

采集配电网电路的电流信号，并获取所述电流信号的低频分量；

根据所述电流信号的低频分量确定所述电流信号的暂态特征信号；

利用所述电流信号的暂态特征信号提取所述电流信号的暂态电流信号；

所述根据所述电流信号的低频分量确定所述电流信号的暂态特征信号，包括：

按下式确定第一暂态特征信号C1(n)：

按下式确定第二暂态特征信号C2(n)：

C2(n)＝X(n)-X(n-1)

上式中，k∈[n-2,n+2]，n为所述电流信号的采点总数量，X(n)为所述配电网电路的电流信号，为所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量；

所述第一暂态特征信号和所述第二暂态特征信号构成所述暂态特征信号；

所述利用所述电流信号的暂态特征信号提取所述电流信号的暂态电流信号，包括：

按下式确定所述电流信号的暂态电流信号C3(n)：

C3(n)＝C1(n)+C2(n)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集配电网电路的电流信号，并获取所述电流信号的低频分量，包括：

采用A/D采样的方式采集配电网电路的电流信号X(n)，n为所述电流信号的采点总数量；

采用滑动平均法获得所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量其中，k∈[n-2,n+2]，所述滑动平均的窗口宽度为所述A/D采样的周期的5倍。

3.一种暂态电流信号提取装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于采集配电网电路的电流信号，并获取所述电流信号的低频分量；

确定单元，用于根据所述电流信号的低频分量确定所述电流信号的暂态特征信号；

提取单元，用于利用所述电流信号的暂态特征信号提取所述电流信号的暂态电流信号；

所述确定单元包括：

第一确定模块，用于按下式确定第一暂态特征信号C1(n)：

第二确定模块，用于按下式确定第二暂态特征信号C2(n)：

C2(n)＝X(n)-X(n-1)

上式中，k∈[n-2,n+2]，n为所述电流信号的采点总数量，X(n)为所述配电网电路的电流信号，为所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量；

构成模块，用于所述第一暂态特征信号和所述第二暂态特征信号构成所述暂态特征信号；

所述提取单元，用于按下式确定所述电流信号的暂态电流信号C3(n)：

C3(n)＝C1(n)+C2(n)。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述获取单元包括：

采集模块，用于采用A/D采样的方式采集配电网电路的电流信号X(n)，n为所述电流信号的采点总数量；

获取模块，用于采用滑动平均法获取所述配电网电路的电流信号X(n)的低频分量其中，k∈[n-2,n+2]，所述滑动平均的窗口宽度为所述A/D采样的周期的5倍。