CN113671435A

CN113671435A - 一种直流互感器阶跃响应特性评价方法及装置

Info

Publication number: CN113671435A
Application number: CN202111111263.6A
Authority: CN
Inventors: 朱梦梦; 王登; 邓亚琪; 沈映泉; 朱全聪; 张新; 何兆磊; 赵龙海; 曹璞璘; 廖耀华; 陈叶; 唐标; 马御棠; 高洁
Original assignee: Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Priority date: 2021-09-23
Filing date: 2021-09-23
Publication date: 2021-11-19

Abstract

本申请公开了一种直流互感器阶跃响应特性评价方法及装置，包括：获取阶跃电压电流源或阶跃信号源施加给直流互感器的标准阶跃信号；通过所述标准阶跃信号施加直流互感器一次侧，然后采集被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号；将所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号进行离散插值，得到第一阶跃信号；通过计算分别得出所述标准阶跃信号相对于所述第一阶跃信号的偏离程度和所述第一阶跃信号相对于所述标准阶跃信号的偏离程度；根据所述第一阶跃信号和所述标准阶跃信号偏离程度，通过再次计算得出最终结果，根据最终结果评价直流互感器阶跃响应特性的传变精度并提升了直流互感器阶跃响应特性的准确性。

Description

一种直流互感器阶跃响应特性评价方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，尤其涉及一种直流互感器阶跃响应特性评价方法及装置。

背景技术

直流控制保护系统是直流输电工程的核心，也是直流输电系统安全、可靠、稳定运行的保障。直流输电工程在出现故障或扰动后，其直流控制保护系统是否采取正确工作、故障测距定位是否准确、绝缘在线监测系统是否可靠等，都对直流控制保护系统的正常运行、监测至关重要，直流互感器的测量准确性是保障直流控制保护系统可靠运行的基础环节。特别重要的环节是直流互感器对暂态阶跃信号的传变精度，暂态阶跃特性是衡量在直流输电一次系统电气量发生变化时，直流互感器对原始信号反应及复原的重要参数指标，暂态阶跃信号的传变精度一旦出现失真，直接影响着直流控制保护算法，对电压电流参量的计算也不会准确，这样就会造成直流控制保护系统无法正常运行，极大的影响了直流输电系统的工程实施应用。

目前，相关技术人员对直流互感器的暂态阶跃响应的测试进行了一些研究，一般是通过标准阶跃信号施加到直流互感器一次侧，再通过直流互感器校验仪获取标准阶跃信号和被测直流互感器的二次信号，由于两者的采样频率往往不一致、相差甚远，再加上现场噪声的干扰，所以往往在对其上升时间、延时时间、过冲等指标的提取中会产生误差，这几个指标只是直流互感器在暂态传变过程中的一个很小部分，实质上在直流控制保护系统发生故障后，存在着丰富的暂态分量，且波形复杂，仅仅用几个指标去衡量直流互感器的暂态阶跃特性传变性能的好坏，显然存在不足之处。

现有的直流互感器暂态阶跃响应特性测试方法还不足够全面准确，存在很多误差因素，因此，如何更为准确的衡量、评价直流互感器的暂态阶跃响应特性非常有必要，以提升直流互感器暂态阶跃响应特性的准确性以及综合表征直流互感器暂态阶跃响应特性的传变性能。

发明内容

本发明提供了一种直流互感器阶跃响应特性评价方法及装置，以解决在直流控制保护系统发生故障后，如何更为准确的衡量、评价直流互感器的暂态阶跃响应特性的问题，实现提升直流互感器暂态阶跃响应特性的准确性的同时能够综合表征直流互感器暂态阶跃响应特性的传变性能。

本发明通过以下技术方案来实现：

第一方面，本申请提供了一种直流互感器阶跃响应特性评价方法，所述方法包括：

获取阶跃电压电流源或阶跃信号源施加给直流互感器的标准阶跃信号；

通过所述标准阶跃信号施加直流互感器一次侧，然后采集被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号；

将所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号进行离散插值，得到第一阶跃信号；

通过计算分别得出所述标准阶跃信号相对于所述第一阶跃信号的偏离程度和所述第一阶跃信号相对于所述标准阶跃信号的偏离程度；

根据所述标准阶跃信号的偏离程度和所述第一阶跃信号的偏离程度，再次计算得出最终结果，根据最终结果评价直流互感器暂态阶跃响应特性的传变精度。

进一步地，将所述标准阶跃信号记为S_bz＝{x₁,x₂,…,x_m}，信号时窗长度选取为500ms，采样频率为f_bz；所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号记为S_bc＝{b₁,b₂,…,b_n}，信号时窗长度选取为500ms，采样频率为f_bc。

在一些实施例中，所述信号时窗长度的选取数值不固定，但所述标准阶跃信号的时窗长度选取的数值和所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号的时窗长度选取的数值保持一样。

进一步地，将所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号离散插值后得出，第一阶跃信号记为S_bc＝{y₁,y₂,…,y_n}。

进一步地，根据所述标准阶跃信号与所述第一阶跃信号，计算偏离程度；

其中，x_i为标准暂态阶跃信号的第i个采样点的数值，y_j为第一阶跃信号的第j个采样点的数值，||x_i-y_j||为所述标准暂态阶跃信号与所述第一阶跃信号之间距离；h_d(S_bz,S_bc)为所述标准阶跃信号与所述第一阶跃信号的偏离程度。

进一步地，根据所述第一阶跃信号与所述标准阶跃信号，计算偏离程度；

其中，y_j为第一阶跃信号的第j个采样点的数值，x_i为标准暂态阶跃信号的第i个采样点的数值,‖y_i-x_i‖为所述第一阶跃信号相对于所述标准暂态阶跃信号的之间距离；h_d(S_bc,S_bz)为所述第一阶跃信号相对于所述标准阶跃信号的偏离程度。

进一步地，将计算得到的所述标准阶跃暂态阶跃信号偏离程度与所述第一阶跃信号偏离程度进行比较计算：

H(S_bc,S_bz)＝max[h_d(S_bz,S_bc),h_d(S_bc,S_bz)]；

其中，H(S_bc，S_bz)为根据所述标准阶跃信号偏离程度和所述第一阶跃信号偏离程度计算后得出的结果，如果计算结果为零至一之间，则表示直流互感器暂态阶跃响应信号没有失真传变，如果计算的偏离程度值大于或等于一，则表示直流互感器暂态阶跃响应信号的传变越差。

第二方面，本申请还提供了一种直流互感器阶跃响应特性评价装置，所述装置包括：

阶跃信号获取单元，用于获取阶跃电压电流源或阶跃信号源施加给直流互感器的标准阶跃信号以及被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号；

第一计算单元，用于根据被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号，进行离散插值计算得出第一阶跃信号；

第二计算单元，用于根据所述标准阶跃信号与所述第一阶跃信号，计算偏离程度；

第三计算单元，用于根据所述第一阶跃信号与所述标准阶跃信号，计算偏离程度；

评价分析单元，用于根据所述标准阶跃信号的偏离程度和所述第一阶跃信号的偏离程度计算得出结果，评价直流互感器暂态阶跃响应特性。

本发明通过所述标准阶跃信号与所述第一阶跃信号的偏离程度，进而计算和分析评估得出直流互感器暂态阶跃响应特性的传变性能。采用本申请的方案，能够更为准确的衡量、评价直流互感器的暂态阶跃响应特性；减少因为误差导致评估不准确，本申请不但提升直流互感器暂态阶跃响应特性的准确性还能够综合表征直流互感器暂态阶跃响应特性的传变性能。

本申请的技术方案可应用于常规直流换流站、柔性直流换流站中的直流电压互感器和电流互感器，在直流互感器暂态阶跃响应试验中，评价直流互感器的暂态阶跃响应特性的传变性能，解决了目前无法定量全面评价直流互感器阶跃响应的指标问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种直流互感器阶跃信号响应特性评价方法的流程图；

图2为本申请标准阶跃信号与第一阶跃信号的偏离程度的示意图；

图3为本申请提供的一种直流互感器阶跃信号响应特性评价装置的结构示意图。

具体实施方式

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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作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。

直流互感器暂态阶跃响应特性是衡量在直流输电一次系统电气量发生变化时，直流互感器对原始信号反应及复原的重要参数指标，暂态阶跃信号的传变精度一旦出现失真，直接影响着直流控制保护算法，对电压电流参量的计算也不会准确，这样就会造成直流控制保护系统无法正常运行，极大的影响了直流输电系统的工程实施应用。因此，本申请提供了一种直流互感器暂态阶跃响应特性评价方法及装置，能够更为准确的衡量、评价直流互感器的暂态阶跃响应特性，减少因为误差导致评估不准确，本申请不但提升直流互感器暂态阶跃响应特性的准确性还能够综合表征直流互感器暂态阶跃响应特性的传变性能。下面对本申请技术方案进行详细说明：

参见图1，为本申请提供的一种直流互感器阶跃信号响应特性评价方法的流程图；

由图1可知，本申请提供的一种直流互感器阶跃信号响应特性评价方法，所述方法包括：

步骤S1：获取阶跃电压电流源或阶跃信号源施加给直流互感器的标准阶跃信号，将所述标准阶跃信号记为S_bz＝{x₁,x₂,…,x_m}，信号时窗长度选取为500ms，采样频率为f_bz；

步骤S2：然后通过标准阶跃信号施加直流互感器一次侧，采集被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号；所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号记为S_bc＝{b₁,b₂,…,b_n}，信号时窗长度选取为500ms，采样频率为f_bc。其中所述信号时窗长度的选取数值不固定，但所述标准阶跃信号的时窗长度选取的数值和所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号的时窗长度选取的数值需要保持一样。

步骤S3：将所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号进行离散插值；所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号离散插值后得出的第一阶跃信号记为S_bc＝{y₁,y₂,…,y_n}。

步骤S4：通过计算分别得出所述标准阶跃信号相对于所述第一阶跃信号的偏离程度和所述第一阶跃信号相对于所述标准阶跃信号的偏离程度。

根据所述标准阶跃信号与所述第一阶跃信号，计算偏离程度：

根据所述第一阶跃信号与所述标准阶跃信号，计算偏离程度：

步骤S5：根据所述标准阶跃信号的偏离程度和所述第一阶跃信号的偏离程度，再次计算得出最终结果，根据最终结果评价直流互感器暂态阶跃响应特性的传变精度。将计算得到的所述标准阶跃暂态阶跃信号偏离程度与所述第一阶跃信号偏离程度进行比较计算：

H(S_bc,S_bz)＝max[h_d(S_bz,S_bc),h_d(S_bc,S_bz)]；

其中，H(S_bc，S_bz)为根据所述标准阶跃信号和所述第一阶跃信号的偏离程度计算后得出的结果，如果计算结果为零至一之间，则表示直流互感器暂态阶跃响应信号没有失真传变，如果计算的偏离程度值大于或等于一，则表示直流互感器暂态阶跃响应信号的传变精度越差。

参见图2，为本申请标准阶跃信号与第一阶跃信号的偏离程度的示意图；

举例说明，由图2可知，在本次试验中选取200个采样数据点，根据上述方法进行计算得出所述标准阶跃信号与所述第一阶跃信号最终的偏离程度值为883.402，最终的偏离程度值是超出评估标准的范围，所以可以看出所述标准阶跃信号与所述第一阶跃信号波形的偏离程度较大，说明此时的直流互感器暂态阶跃响应信号的传变精度很差。

本申请的技术方案可应用于常规直流换流站、柔性直流换流站中的直流电压互感器和电流互感器，在直流互感器暂态阶跃响应试验中，评价直流互感器的暂态阶跃响应特性的传变性能，解决了目前无法定量全面评价直流互感器阶跃响应的指标。

由以上可知，本发明实施例提供的一种直流互感器阶跃响应特性评价方法，获取阶跃电压电流源或阶跃信号源施加给直流互感器的标准阶跃信号；通过所述标准阶跃信号施加直流互感器一次侧，然后采集被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号；将所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号进行离散插值；通过计算分别得出所述标准阶跃信号相对于所述第一阶跃信号的偏离程度和所述第一阶跃信号相对于所述标准阶跃信号的偏离程度。

根据所述标准阶跃信号的偏离程与所述第一阶跃信号的偏离程度，再次计算得出最终结果，根据最终结果评价直流互感器暂态阶跃响应特性的传变精度。本申请实现能够更为准确的衡量、评价直流互感器的暂态阶跃响应特性，减少因为误差导致评估不准确，本申请不但提升直流互感器暂态阶跃响应特性的准确性还能够综合表征直流互感器暂态阶跃响应特性的传变性能。

图3为本申请提供的一种直流互感器阶跃信号响应特性评价装置的结构示意图；

由图3可知，本申请还提供了一种直流互感器阶跃响应特性评价装置，所述装置包括：

阶跃信号获取单元11，用于获取阶跃电压电流源或阶跃信号源施加给直流互感器的标准阶跃信号以及通过标准阶跃信号施加直流互感器一次侧，采集被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号；

第一计算单元12，用于根据被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号，进行离散插值计算得出第一阶跃信号；通过所述第一计算单元12将所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号离散插值后得出的所述第一阶跃信号记为S_bc＝{y₁,y₂,…,y_n}。

第二计算单元13用于根据所述标准阶跃信号与所述第一阶跃信号，计算偏离程度。通过所述第二计算单元13得到所述标准阶跃信号的偏离程度具体为：

第三计算单元14，用于根据所述第一阶跃信号与所述标准阶跃信号，计算偏离程度。通过所述第三计算单元14得到所述第一阶跃信号的偏离程度具体为：

评价分析单元15，用于根据所述第一阶跃信号的偏离程度和所述标准阶跃信号的偏离程度计算得出结果，评价直流互感器暂态阶跃响应特性；通过所述评价分析单元15将所述第二计算单元13和所述第三计算单元14得到的所述标准阶跃暂态阶跃信号偏离程度与所述第一阶跃信号偏离程度进行比较分析：

H(S_bc,S_bz)＝max[h_d(S_bz,S_bc),h_d(S_bc,S_bz)]；

其中，H(S_bc，S_bz)为根据所述标准阶跃信号偏离程度和所述第一阶跃信号偏离程度计算后得出的结果，如果计算结果为零至一之间，所述评价分析单元15会表示直流互感器暂态阶跃响应信号没有失真传变，如果计算的偏离程度值大于或等于一，所述评价分析单元15会表示直流互感器暂态阶跃响应信号的传变精度越差。

本申请提出了通过计算分析比较所述标准阶跃信号偏离程度与所述第一阶跃信号的偏离程度，作为一种直流互感器暂态阶跃响应特性评价方法。与现有的一些方法相比，本申请的技术方案能够更为准确的衡量、评价直流互感器的暂态阶跃响应特性；减少因为误差导致评估不准确，本申请不但提升直流互感器暂态阶跃响应特性的准确性还能够综合表征直流互感器暂态阶跃响应特性的传变性能。同时本申请还提供了一种直流互感器暂态阶跃响应特性评价装置。

本申请的技术方案还可应用于常规直流换流站、柔性直流换流站中的直流电压互感器和电流互感器，在直流互感器暂态阶跃响应试验中，评价直流互感器的暂态阶跃响应特性的传变性能，解决了目前无法定量全面评价直流互感器阶跃响应的指标。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种直流互感器阶跃响应特性评价方法，其特征在于，所述方法包括：

通过所述标准阶跃信号施加直流互感器一次侧，采集被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号；

根据所述第一阶跃信号偏离程度和所述标准阶跃信号偏离程度，再次计算得出最终结果，根据最终结果评价直流互感器暂态阶跃响应特性的传变精度。

2.根据权利要求1所述的一种直流互感器阶跃响应特性评价方法，其特征在于，所述标准阶跃信号记为S_bz＝{x₁,x₂,…,x_m}，信号时窗长度选取为500ms，采样频率为f_bz；所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号记为S_bc＝{b₁,b₂,…,b_n}，信号时窗长度选取为500ms，采样频率为f_bc。

3.根据权利要求2所述的一种直流互感器阶跃响应特性评价方法，其特征在于，所述标准阶跃信号的时窗长度选取的数值和所述被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号的时窗长度选取的数值保持一致。

4.根据权利要求1所述的一种直流互感器阶跃响应特性评价方法，其特征在于，所述第一阶跃信号记为S_bc＝{y₁,y₂,…,y_n}。

5.根据权利要求1所述的一种直流互感器阶跃响应特性评价方法，其特征在于，根据所述标准阶跃信号相对于所述第一阶跃信号，计算偏离程度；

6.根据权利要求1所述的一种直流互感器阶跃响应特性评价方法，其特征在于，根据所述第一阶跃信号相对于所述标准阶跃信号，计算偏离程度；

7.根据权利要求1所述的一种直流互感器阶跃响应特性评价方法，其特征在于，将计算得到的所述标准阶跃信号偏离程度与所述第一阶跃信号偏离程度进行比较计算：

H(S_bc,S_bz)＝max[h_d(S_bz,S_bc),h_d(S_bc,S_bz)]；

8.一种直流互感器阶跃响应特性评价装置，其特征在于，所述装置包括：

阶跃信号获取单元，用于获取阶跃电压电流源或阶跃信号源施加给直流互感器的标准阶跃信号以及通过所述标准阶跃信号施加直流互感器一次侧，然后采集被测直流互感器的合并单元输出的阶跃信号；

评价分析单元，用于根据所述第一阶跃信号偏离程度和所述标准阶跃信号偏离程度计算得出结果，评价直流互感器阶跃响应特性。