CN115113130A - 基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法及系统 - Google Patents

基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法及系统 Download PDF

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CN115113130A CN202211028721.4A CN202211028721A CN115113130A CN 115113130 A CN115113130 A CN 115113130A CN 202211028721 A CN202211028721 A CN 202211028721A CN 115113130 A CN115113130 A CN 115113130A
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Abstract

本发明公开了一种基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法及系统，包括：获取不同频率下电流互感器的二次回路总阻抗和回路阻抗角；基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗模型；基于所述多维高频矢量阻抗反演模型进行求解，以获取所述电流互感器在工频下的二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值；基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值，确定所述电流互感器的运行状态。本发明将提高电流互感器运行状态监测能力，可大幅减少由电流互感器现场检测带来的计划性停电事件，保证电网安全稳定运行，提高供电可靠性；将推动电流互感器从定周期检定向失准更换模式转变，具有广泛推广应用前景。

Description

基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法及系统
技术领域
本发明涉及电力设备在线监测与状态感知技术领域，并且更具体地，涉及一种基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法及系统。
背景技术
国内外学者研究的状态监测技术主要分为两类：
1、基于物理建模的状态监测技术：利用模型解析的方法，将互感器物理模型抽象为包含多个参量的数学模型。但工程实际中获得的参数精度较低，且易受运行环境影响而发生变化，不足以支持建立满足检测要求的精确电路模型。
2、基于信号处理的状态监测技术：寻找表征电流互感器异常运行状态的特征向量，根据系统异常运行状态与获得的特征向量之间的物理关系，实现运行状态的分析和检测。无需建立精确的数学模型，适用于模型复杂但状态参数可以测量的系统。此类方法的关键是对互感器输出的异常信号特征进行分类、提取和识别。
现有的回路状态巡检技术，通过选择合理有效的特征量来识别电流互感器二次回路异常状态，实现对电流互感器二次回路状态的有效监测。可以有效识别二次回路的TA回路正常连接、TA二次回路开路、TA二次端子分流、TA一次分流、TA回路串接整流设备等异常状态，电流互感器二次回路检测电路模型如图1所示。其技术原理是在CT二次回路中施加频率可调电压US，并通过串接于二次回路的精密电流检测测量二次回路中的电流IS，其中Is为Us产生的电流信号。进而计算二次回路阻抗特征量为：ZS=Us/Is=Zm+Z2+ZL+ZX，其中，Zm为CT折算到二次的励磁阻抗矢量值，Z2为CT二次绕组阻抗值，ZL为电能表电流检测端输入阻抗，Zx为二次回路连接线等效阻抗。其缺点为：二次回路巡检技术依据阻抗特征量，可以有效判断二次回路的TA回路正常连接、TA二次回路开路、TA二次端子分流、TA一次分流、TA回路串接整流设备等异常状态。但由于其判断依据为整个二次回路高频阻抗（包含负荷阻抗和励磁阻抗矢量值），因此无法有效识别与工频负荷阻抗和工频励磁阻抗矢量值单一特征量相关的电流互感器运行状态，如二次端子虚接或锈蚀，铁芯饱和，且无法实现电流互感器误差计算，进而无法准确实现电流互感器的状态监测。
因此，需要一种基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法。
发明内容
本发明提出一种基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法及系统，以解决如何高效地实现电流互感器状态监测的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法，所述方法包括：
获取不同频率下电流互感器的二次回路总阻抗和回路阻抗角；
基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗矩阵模型；
基于所述多维高频矢量阻抗反演模型进行求解，以获取所述电流互感器在工频下的二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值；
基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值，确定所述电流互感器的运行状态。
优选地，其中所述基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗模型，包括：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，二次负荷阻抗矢量值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
和电流互感器励磁阻抗矢量值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
的和为二次回路总阻抗；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE008
为第n种预设频率下的回路阻抗角；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE010
为第n种预设频率；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE014
分别为二次回路等效电阻和等效电感；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE016
为励磁等效电阻；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE018
为励磁等效电感；j表示复数；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE020
为电流互感器励磁频率特性函数。
优选地，其中基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器的运行状态，包括：
基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态；
基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和；
根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态。
优选地，其中所述基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态，包括：
若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE022
满足
Figure 208584DEST_PATH_IMAGE022
≤
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE024
，则确定所述电流互感器的二次回路处于正常状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE025
满足
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE026
＜
Figure 266670DEST_PATH_IMAGE025
≤
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE028
，则确定所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 125036DEST_PATH_IMAGE025
满足
Figure 785824DEST_PATH_IMAGE025
＞
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE030
，则确定所述电流互感器的二次回路处于开路状态；其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE032
和
Figure 204124DEST_PATH_IMAGE030
分别为第一预设二次负荷阻抗矢量值阈值和第二预设二次负荷阻抗矢量值阈值；
所述基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和，包括：
若所述励磁阻抗矢量值
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE034
满足
Figure 88903DEST_PATH_IMAGE034
≥
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE036
，则确定所述电流互感器未处于饱和工作状态；若所述励磁阻抗矢量值
Figure 168986DEST_PATH_IMAGE034
满足
Figure 899045DEST_PATH_IMAGE034
＜
Figure 99082DEST_PATH_IMAGE036
，则确定所述电流互感器处于饱和工作状态；其中，
Figure 623604DEST_PATH_IMAGE036
为预设励磁阻抗矢量值阈值。
优选地，其中所述根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态，包括：
若所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态或开路状态或所述电流互感器处于饱和工作状态，则确定所述电流互感器的运行状态为异常；反之，则确定所述电流互感器的运行状态为正常。
根据本发明的另一个方面，提供了一种基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测系统，所述系统包括：
数据获取单元，用于获取不同频率下电流互感器的二次回路总阻抗和回路阻抗角；
模型确定单元，用于基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗模型；
阻抗矢量值确定单元，用于基于所述多维高频矢量阻抗反演模型进行求解，以获取所述电流互感器在工频下的二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值；
运行状态确定单元，用于基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值，确定所述电流互感器的运行状态。
优选地，其中所述模型确定单元，基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，
其中，二次负荷阻抗矢量值
Figure 190983DEST_PATH_IMAGE025
和电流互感器励磁阻抗矢量值
Figure 459153DEST_PATH_IMAGE034
的和为二次回路总阻抗；
Figure 513697DEST_PATH_IMAGE008
为第n种预设频率下的回路阻抗角；
Figure 225432DEST_PATH_IMAGE010
为第n种预设频率；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure DEST_PATH_IMAGE040
分别为二次回路等效电阻和等效电感；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE041
为励磁等效电阻；
Figure 342423DEST_PATH_IMAGE018
为励磁等效电感；j表示复数；
Figure DEST_PATH_IMAGE042
为电流互感器励磁频率特性函数。
优选地，其中所述运行状态确定单元，基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器的运行状态，包括：
基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态；
基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和；
根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态。
优选地，其中所述运行状态确定单元，基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态，包括：
若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE044
满足
Figure 211022DEST_PATH_IMAGE044
≤
Figure DEST_PATH_IMAGE046
，则确定所述电流互感器的二次回路处于正常状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 667543DEST_PATH_IMAGE044
满足
Figure 533867DEST_PATH_IMAGE046
＜
Figure 793948DEST_PATH_IMAGE044
≤
Figure DEST_PATH_IMAGE048
，则确定所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 685811DEST_PATH_IMAGE044
满足
Figure 449368DEST_PATH_IMAGE044
＞
Figure 752173DEST_PATH_IMAGE048
，则确定所述电流互感器的二次回路处于开路状态；其中，
Figure 984703DEST_PATH_IMAGE046
和
Figure 398366DEST_PATH_IMAGE048
分别为第一预设二次负荷阻抗矢量值阈值和第二预设二次负荷阻抗矢量值阈值；
所述基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和，包括：
若所述励磁阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE050
满足
Figure 813167DEST_PATH_IMAGE050
≥
Figure 31747DEST_PATH_IMAGE036
，则确定所述电流互感器未处于饱和工作状态；若所述励磁阻抗矢量值
Figure 840DEST_PATH_IMAGE050
满足
Figure 952615DEST_PATH_IMAGE050
＜
Figure 690764DEST_PATH_IMAGE036
，则确定所述电流互感器处于饱和工作状态；其中，
Figure 351684DEST_PATH_IMAGE036
为预设励磁阻抗矢量值阈值。
优选地，其中所述运行状态确定单元，根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态，包括：
若所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态或开路状态或所述电流互感器处于饱和工作状态，则确定所述电流互感器的运行状态为异常；反之，则确定所述电流互感器的运行状态为正常。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法中任一项的步骤。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种电子设备，包括：
上述的计算机可读存储介质；以及
一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。
本发明提供了一种基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法及系统，包括：获取不同频率下电流互感器的二次回路总阻抗和回路阻抗角；基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗模型；基于所述多维高频矢量阻抗反演模型进行求解，以获取所述电流互感器在工频下的二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值；基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值，确定所述电流互感器的运行状态。本发明将电流互感器的二次回路总阻抗和回路阻抗角之和作为特征量，建立多维高频矢量阻抗反演模型，实现工频二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值的精确求解，并在此基础上实现电流互感器运行状态的在线监测。本发明将提高电流互感器运行状态监测能力，可大幅减少由电流互感器现场检测带来的计划性停电事件，保证电网安全稳定运行，提高供电可靠性；将有助于降低运行中电流互感器的超差风险、保障电能交易公平公正、避免贸易结算纠纷；同时，将有助于实现批次设备质量评价，及时发现批量设备可能存在的质量隐患；本发明将推动电流互感器从定周期检定向失准更换模式转变，具有广泛推广应用前景。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为电流互感器二次回路检测电路模型；
图2为根据本发明实施方式的基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法200的流程图；
图3为根据本发明实施方式的基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测系统300的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图2为根据本发明实施方式的基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法200的流程图。如图2所示，本发明实施方式提供的基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法，将电流互感器的二次回路总阻抗和回路阻抗角之和作为特征量，建立多维高频矢量阻抗反演模型，实现工频二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值的精确求解，并在此基础上实现电流互感器运行状态的在线监测。本发明将提高电流互感器运行状态监测能力，可大幅减少由电流互感器现场检测带来的计划性停电事件，保证电网安全稳定运行，提高供电可靠性；将有助于降低运行中电流互感器的超差风险、保障电能交易公平公正、避免贸易结算纠纷；同时，将有助于实现批次设备质量评价，及时发现批量设备可能存在的质量隐患；本发明将推动电流互感器从定周期检定向失准更换模式转变，具有广泛推广应用前景。本发明实施方式提供的基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法200，从步骤201处开始，在步骤201获取不同频率下电流互感器的二次回路总阻抗和回路阻抗角。
在本发明的实施方式中，通过高频线圈在低压电流互感器二次回路中注入N种不同频率信号，并采用低信噪比微弱信号检测技术提取返回信号，以测量得到不同频率下电路互感器得到二次回路总阻抗和回路阻抗角；其中，二次回路总阻抗为二次负荷阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE052
和励磁阻抗矢量值
Figure 73652DEST_PATH_IMAGE050
之和。
在步骤202，基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗矩阵模型。
优选地，其中所述基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE054
，
其中，二次负荷阻抗矢量值
Figure 360277DEST_PATH_IMAGE055
和电流互感器励磁阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE056
的和为二次回路总阻抗；
Figure 234823DEST_PATH_IMAGE008
为第n种预设频率下的回路阻抗角；
Figure 784753DEST_PATH_IMAGE010
为第n种预设频率；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE058
和
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE060
分别为二次回路等效电阻和等效电感；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE062
为励磁等效电阻；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE064
为励磁等效电感；j表示复数；
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE066
为电流互感器励磁频率特性函数。
在步骤203，基于所述多维高频矢量阻抗反演矩阵模型进行求解，以获取所述电流互感器在工频下的二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值。
在本发明中，基于高频二次回路特征矢量阻抗（
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE068
+
Figure DEST_PATH_IMAGE070
）和回路阻抗角，建立不同频率维度下的多维高频矢量阻抗模型，包括：
Figure 948013DEST_PATH_IMAGE072
，
其中，二次负荷阻抗矢量值
Figure 507170DEST_PATH_IMAGE068
和电流互感器励磁阻抗矢量值
Figure 970643DEST_PATH_IMAGE070
的和为二次回路总阻抗；
Figure 425896DEST_PATH_IMAGE074
为不同预设频率下的回路阻抗角；
Figure 122456DEST_PATH_IMAGE076
为不同的预设频率；
Figure 219725DEST_PATH_IMAGE078
和
Figure 786973DEST_PATH_IMAGE080
分别为二次回路等效电阻和等效电感；
Figure 429438DEST_PATH_IMAGE082
为励磁等效电阻；
Figure 347715DEST_PATH_IMAGE084
为励磁等效电感；j表示复数；
Figure 248675DEST_PATH_IMAGE086
为电流互感器励磁频率特性函数。
在此基础上求解多维高频矢量阻抗模型，从而获得电流互感器在工频下的二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值。
在步骤204，基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值，确定所述电流互感器的运行状态。
优选地，其中基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器的运行状态，包括：
基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态；
基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和；
根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态。
优选地，其中所述基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态，包括：
若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 670429DEST_PATH_IMAGE068
满足
Figure 749375DEST_PATH_IMAGE068
≤
Figure 889369DEST_PATH_IMAGE088
，则确定所述电流互感器的二次回路处于正常状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 594020DEST_PATH_IMAGE068
满足
Figure 135860DEST_PATH_IMAGE088
＜
Figure 645426DEST_PATH_IMAGE068
≤
Figure DEST_PATH_IMAGE090
，则确定所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 803875DEST_PATH_IMAGE068
满足
Figure 62949DEST_PATH_IMAGE068
＞
Figure 459296DEST_PATH_IMAGE090
，则确定所述电流互感器的二次回路处于开路状态；其中，
Figure 129311DEST_PATH_IMAGE088
和
Figure 243898DEST_PATH_IMAGE090
分别为第一预设二次负荷阻抗矢量值阈值和第二预设二次负荷阻抗矢量值阈值；
所述基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和，包括：
若所述励磁阻抗矢量值
Figure 41084DEST_PATH_IMAGE070
满足
Figure 557516DEST_PATH_IMAGE070
≥
Figure DEST_PATH_IMAGE092
，则确定所述电流互感器未处于饱和工作状态；若所述励磁阻抗矢量值
Figure 680324DEST_PATH_IMAGE070
满足
Figure 282206DEST_PATH_IMAGE070
＜
Figure 866771DEST_PATH_IMAGE092
，则确定所述电流互感器处于饱和工作状态；其中，
Figure 237710DEST_PATH_IMAGE092
为预设励磁阻抗矢量值阈值。
优选地，其中所述根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态，包括：
若所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态或开路状态或所述电流互感器处于饱和工作状态，则确定所述电流互感器的运行状态为异常；反之，则确定所述电流互感器的运行状态为正常。
在本发明的实施方式中，基于以下三个方面中的至少一个确定电流互感器的运行状态，包括：
（1）二次回路状态判断
二次负荷阻抗矢量值由导线阻抗、电能表和终端等效阻抗组成。电流互感器正常工作、二次端子虚接或锈蚀、二次开路时，二次回路负荷阻抗分别为毫欧、欧姆数量级和无穷大值。设计电流互感器二次回路正常、端子虚接或锈蚀、二次开路状态下的二次回路负荷阻抗阈值分别为
Figure 265840DEST_PATH_IMAGE088
和
Figure 89439DEST_PATH_IMAGE090
。并基于实际二次负荷阻抗矢量值
Figure 477695DEST_PATH_IMAGE068
与预设阻抗阈值判断电流互感器实际的二次回路状态。
具体地，若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE093
满足
Figure 985031DEST_PATH_IMAGE093
≤
Figure DEST_PATH_IMAGE094
，则确定所述电流互感器的二次回路处于正常状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE095
满足
Figure 964489DEST_PATH_IMAGE088
＜
Figure 557275DEST_PATH_IMAGE095
≤
Figure DEST_PATH_IMAGE096
，则确定所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 749222DEST_PATH_IMAGE068
满足
Figure 94753DEST_PATH_IMAGE068
＞
Figure 464685DEST_PATH_IMAGE090
，则确定所述电流互感器的二次回路处于开路状态；其中，
Figure 997298DEST_PATH_IMAGE088
和
Figure 727356DEST_PATH_IMAGE090
分别为第一预设二次负荷阻抗矢量值阈值和第二预设二次负荷阻抗矢量值阈值；
（2）电流互感器运行状态判断
在正常情况下，励磁阻抗矢量值随二次励磁电压变化而变化，有：
Figure DEST_PATH_IMAGE098
，
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE099
为励磁阻抗矢量值阈值，通过励磁测试数据可以得到
Figure DEST_PATH_IMAGE101
和
Figure DEST_PATH_IMAGE103
，
Figure 554759DEST_PATH_IMAGE101
和
Figure 95593DEST_PATH_IMAGE103
分别为感应电动势和励磁电流。
当一次电流超过电流互感器额定值或存在直流分量时，电流互感器将进入饱和状态，此时励磁阻抗矢量值减小，励磁阻抗矢量值变化趋势由励磁特性决定。
在本发明中，设计电流互感器正常及饱和工作状态下的励磁阻抗矢量值阈值为
Figure 115501DEST_PATH_IMAGE092
，基于实际励磁阻抗矢量值
Figure 649251DEST_PATH_IMAGE070
与励磁阻抗矢量值阈值可判断电流互感器正常或饱和工作状态。
具体地，若所述励磁阻抗矢量值
Figure 703794DEST_PATH_IMAGE070
满足
Figure 399218DEST_PATH_IMAGE070
≥
Figure 657155DEST_PATH_IMAGE092
，则确定所述电流互感器未处于饱和工作状态；若所述励磁阻抗矢量值
Figure 729016DEST_PATH_IMAGE070
Figure 903646DEST_PATH_IMAGE070
满足
Figure 769971DEST_PATH_IMAGE070
＜
Figure 780783DEST_PATH_IMAGE092
，则确定所述电流互感器处于饱和工作状态。
若所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态或开路状态或所述电流互感器处于饱和工作状态，则确定所述电流互感器的运行状态为异常；反之，则确定所述电流互感器的运行状态为正常。
本发明在异频激励响应方法获得电流互感器二次特征矢量阻抗的基础上，基于电流互感器铁芯励磁阻抗矢量值频率特性，建立以频率为自变量的多维阻抗模型。通过反演求解多维矢量阻抗方程，获得二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值精确值。基于实际二次负荷和励磁矢量阻抗值，实现二次端子虚接或锈蚀、二次开路、电流互感器饱和运行等异常状态识别，同时实现电流互感器计量性能在线监测。本发明方法将推动电流互感器从定周期检定向失准更换模式转变，具有广泛推广应用前景。
图3为根据本发明实施方式的基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测系统300的结构示意图。如图3所示，本发明实施方式提供的基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测系统300，包括：数据获取单元301、模型确定单元302、阻抗矢量值确定单元303和运行状态确定单元304。
优选地，所述数据获取单元301，用于获取不同频率下电流互感器的二次回路总阻抗和回路阻抗角。
优选地，所述模型确定单元302，用于基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗矩阵模型。
优选地，其中所述模型确定单元302，基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE105
，
其中，二次负荷阻抗矢量值
Figure 921914DEST_PATH_IMAGE068
和电流互感器励磁阻抗矢量值
Figure 951050DEST_PATH_IMAGE070
的和为二次回路总阻抗；
Figure DEST_PATH_IMAGE107
为第n种预设频率下的回路阻抗角；
Figure DEST_PATH_IMAGE109
为第n种预设频率；
Figure DEST_PATH_IMAGE110
和
Figure DEST_PATH_IMAGE112
分别为二次回路等效电阻和等效电感；
Figure 348796DEST_PATH_IMAGE082
为励磁等效电阻；
Figure DEST_PATH_IMAGE113
为励磁等效电感；j表示复数；
Figure DEST_PATH_IMAGE114
为电流互感器励磁频率特性函数。
优选地，所述阻抗矢量值确定单元303，用于基于所述多维高频矢量阻抗反演模型进行求解，以获取所述电流互感器在工频下的二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值。
优选地，所述运行状态确定单元304，用于基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值，确定所述电流互感器的运行状态。
优选地，其中所述运行状态确定单元304，基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器的运行状态，包括：
基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态；
基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和；
根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态。
优选地，其中所述运行状态确定单元304，基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态，包括：
若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 158489DEST_PATH_IMAGE068
满足
Figure 322885DEST_PATH_IMAGE068
≤
Figure 206527DEST_PATH_IMAGE088
，则确定所述电流互感器的二次回路处于正常状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 414655DEST_PATH_IMAGE068
满足
Figure 649327DEST_PATH_IMAGE088
＜
Figure 351835DEST_PATH_IMAGE068
≤
Figure 355563DEST_PATH_IMAGE090
，则确定所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 734592DEST_PATH_IMAGE068
满足
Figure 190981DEST_PATH_IMAGE068
＞
Figure 691320DEST_PATH_IMAGE090
，则确定所述电流互感器的二次回路处于开路状态；其中，
Figure 549555DEST_PATH_IMAGE088
和
Figure 99485DEST_PATH_IMAGE090
分别为第一预设二次负荷阻抗矢量值阈值和第二预设二次负荷阻抗矢量值阈值；
所述基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和，包括：
若所述励磁阻抗矢量值
Figure 43170DEST_PATH_IMAGE070
满足
Figure 336748DEST_PATH_IMAGE070
≥
Figure 800222DEST_PATH_IMAGE092
，则确定所述电流互感器未处于饱和工作状态；若所述励磁阻抗矢量值
Figure 52212DEST_PATH_IMAGE070
满足
Figure 483193DEST_PATH_IMAGE070
＜
Figure 331194DEST_PATH_IMAGE092
，则确定所述电流互感器处于饱和工作状态；其中，
Figure 898442DEST_PATH_IMAGE092
为预设励磁阻抗矢量值阈值。
优选地，其中所述运行状态确定单元304，根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态，包括：
若所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态或开路状态或所述电流互感器处于饱和工作状态，则确定所述电流互感器的运行状态为异常；反之，则确定所述电流互感器的运行状态为正常。
本发明的实施例的基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测系统300与本发明的另一个实施例的基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法200相对应，在此不再赘述。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现一种基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法中任一项的步骤。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种电子设备，包括：
上述的计算机可读存储介质；以及
一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
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 (12)

1.一种基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取不同频率下电流互感器的二次回路总阻抗和回路阻抗角；
基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗模型；
基于所述多维高频矢量阻抗反演模型进行求解，以获取所述电流互感器在工频下的二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值；
基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值，确定所述电流互感器的运行状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，
其中，二次负荷阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE004
和电流互感器励磁阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE006
的和为二次回路总阻抗；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为第n种预设频率下的回路阻抗角；
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为第n种预设频率；
Figure DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure DEST_PATH_IMAGE014
分别为二次回路等效电阻和等效电感；
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为励磁等效电阻；
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为励磁等效电感；j表示复数；
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为电流互感器励磁频率特性函数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器的运行状态，包括：
基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态；
基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和；
根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态，包括：
若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE022
满足
Figure 357876DEST_PATH_IMAGE022
≤
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，则确定所述电流互感器的二次回路处于正常状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 353645DEST_PATH_IMAGE022
满足
Figure DEST_PATH_IMAGE026
＜
Figure 195699DEST_PATH_IMAGE022
≤
Figure DEST_PATH_IMAGE028
，则确定所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE030
满足
Figure 935116DEST_PATH_IMAGE022
＞
Figure 15068DEST_PATH_IMAGE028
，则确定所述电流互感器的二次回路处于开路状态；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE031
和
Figure DEST_PATH_IMAGE032
分别为第一预设二次负荷阻抗矢量值阈值和第二预设二次负荷阻抗矢量值阈值；
所述基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和，包括：
若所述励磁阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE034
满足
Figure 712896DEST_PATH_IMAGE034
≥
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，则确定所述电流互感器未处于饱和工作状态；若所述励磁阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE037
满足
Figure 324137DEST_PATH_IMAGE034
＜
Figure 54196DEST_PATH_IMAGE036
，则确定所述电流互感器处于饱和工作状态；其中，
Figure 254233DEST_PATH_IMAGE036
为预设励磁阻抗矢量值阈值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态，包括：
若所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态或开路状态或所述电流互感器处于饱和工作状态，则确定所述电流互感器的运行状态为异常；反之，则确定所述电流互感器的运行状态为正常。
6.一种基于高频矢量阻抗反演的电流互感器状态监测系统，其特征在于，所述系统包括：
数据获取单元，用于获取不同频率下电流互感器的二次回路总阻抗和回路阻抗角；
模型确定单元，用于基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗模型；
阻抗矢量值确定单元，用于基于所述多维高频矢量阻抗反演模型进行求解，以获取所述电流互感器在工频下的二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值；
运行状态确定单元，用于基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值，确定所述电流互感器的运行状态。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述模型确定单元，基于所述二次回路总阻抗和回路阻抗角，建立多维高频矢量阻抗模型，包括：
Figure DEST_PATH_IMAGE039
，
其中，二次负荷阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE041
和电流互感器励磁阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE043
的和为二次回路总阻抗；
Figure DEST_PATH_IMAGE045
为第n种预设频率下的回路阻抗角；
Figure DEST_PATH_IMAGE047
为第n种预设频率；
Figure DEST_PATH_IMAGE049
和
Figure DEST_PATH_IMAGE051
分别为二次回路等效电阻和等效电感；
Figure DEST_PATH_IMAGE053
为励磁等效电阻；
Figure DEST_PATH_IMAGE055
为励磁等效电感；j表示复数；
Figure DEST_PATH_IMAGE057
为电流互感器励磁频率特性函数。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述运行状态确定单元，基于所述二次负荷阻抗矢量值和励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器的运行状态，包括：
基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态；
基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和；
根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述运行状态确定单元，基于所述二次负荷阻抗矢量值确定所述电流互感器的二次回路状态，包括：
若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE058
满足
Figure 602257DEST_PATH_IMAGE058
≤
Figure DEST_PATH_IMAGE060
，则确定所述电流互感器的二次回路处于正常状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure 169636DEST_PATH_IMAGE058
满足
Figure DEST_PATH_IMAGE062
＜
Figure 703385DEST_PATH_IMAGE058
≤
Figure DEST_PATH_IMAGE064
，则确定所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态；若所述二次负荷阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE066
满足
Figure 570978DEST_PATH_IMAGE058
＞
Figure 531981DEST_PATH_IMAGE064
，则确定所述电流互感器的二次回路处于开路状态；其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE067
和
Figure DEST_PATH_IMAGE068
分别为第一预设二次负荷阻抗矢量值阈值和第二预设二次负荷阻抗矢量值阈值；
所述基于所述励磁阻抗矢量值确定所述电流互感器是否饱和，包括：
若所述励磁阻抗矢量值
Figure DEST_PATH_IMAGE069
满足
Figure 383393DEST_PATH_IMAGE069
≥
Figure DEST_PATH_IMAGE071
，则确定所述电流互感器未处于饱和工作状态；若所述励磁阻抗矢量值
Figure 720834DEST_PATH_IMAGE069
满足
Figure 911775DEST_PATH_IMAGE069
＜
Figure 778100DEST_PATH_IMAGE071
，则确定所述电流互感器处于饱和工作状态；其中，
Figure 38180DEST_PATH_IMAGE071
为预设励磁阻抗矢量值阈值。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述运行状态确定单元，根据所述电流互感器的二次回路状态和电流互感器是否饱和，确定所述电流互感器的运行状态，包括：
若所述电流互感器的二次回路处于端子虚接状态或开路状态或所述电流互感器处于饱和工作状态，则确定所述电流互感器的运行状态为异常；反之，则确定所述电流互感器的运行状态为正常。
11.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。
12. 一种电子设备，其特征在于，包括：
权利要求11中所述的计算机可读存储介质；以及
一个或多个处理器，用于执行所述计算机可读存储介质中的程序。
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