CN115754468A - 一种电流二次回路波形畸变的监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流二次回路波形畸变的监测方法及系统，涉及在线监测技术领域。该方法包括：采集并分析历史谐波负荷数据，并构建谐波畸变分析模型；实时监测并采集谐波参数，并基于谐波畸变分析模型对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析，生成谐波畸变分析数据；实时采集并对电流互感器磁饱和情况数据进行分析，生成磁饱和分析信息；根据谐波畸变分析数据和磁饱和分析信息生成在线监测信息。本发明对二次电流总谐波畸变率、饱和区间进行实时有效的监测，对谐波超标、磁饱和程度进行高效预警。

Description

一种电流二次回路波形畸变的监测方法及系统

技术领域

本发明涉及在线监测技术领域，具体而言，涉及一种电流二次回路波形畸变的监测方法及系统。

背景技术

电流互感器是电力系统运行及电能计量中的重要组成设备，是交流电路中一次系统和二次系统间联络元件，用于传递信息给测量仪表、保护和控制装置等。

电流互感器二次回路故障将直接影响电能计量的准确性，甚至导致电力安全事故。在实际应用中，电能计量装置容易因电力电子装置、电弧性负荷、铁路牵引负荷、中高频整流负荷、电动汽车充电桩等谐波负荷产生谐波畸变；以及超容或互感器变比配置过小、二次回路端子虚接以及运行中产生非周期分量等原因导致互感器磁饱和而产生电流波形畸变的问题。

因此，如何对电流互感器二次回路的电流波形畸变进行全面精准的监测成为一个亟需解决的问题。

发明内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种电流二次回路波形畸变的监测方法及系统，可对二次电流总谐波畸变率、饱和区间进行实时有效的监测，对谐波超标、磁饱和程度进行高效预警。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种电流二次回路波形畸变的监测方法，包括以下步骤：

采集并分析历史谐波负荷数据，并构建谐波畸变分析模型；

实时监测并采集谐波参数，并基于谐波畸变分析模型对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析，生成谐波畸变分析数据；

实时采集并对电流互感器磁饱和情况数据进行分析，生成磁饱和分析信息；

根据谐波畸变分析数据和磁饱和分析信息生成在线监测信息。

针对电能计量装置容易因电力电子装置、电弧性负荷、铁路牵引负荷、中高频整流负荷、电动汽车充电桩等谐波负荷产生谐波畸变；以及超容或互感器变比配置过小、二次回路端子虚接以及运行中产生非周期分量等原因导致互感器磁饱和而产生电流波形畸变的问题，本方法对电力电子装置、电弧性负荷、铁路牵引负荷、中高频整流负荷、电动汽车充电桩等谐波负荷带来的谐波畸变对电流互感器的影响进行建模及实测。对考虑谐波因数的互感器频率特性进行研究，提高计量装置整体精度，并辅助于电网谐波污染的治理。采样分析电流互感器磁饱和程度和波形失真状况，可依据用电性质，负荷大小，电流平衡度等信息判定故障类型，及时处理避免电量损失。本发明通过分析电流二次波形，研判整流方式窃电、开断或虚接电流二次端子窃电等方式导致磁饱和，防范客户窃电行为。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述基于谐波畸变分析模型对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析的方法包括以下步骤：

根据实时采集的谐波参数基于谐波畸变分析模型结合电流互感器的频率特性对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，上述对电流互感器磁饱和情况数据进行分析，生成磁饱和分析信息的方法包括以下步骤：

根据电流互感器磁饱和情况数据对饱和区间和饱和程度进行检测分析，生成磁饱和分析信息。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该电流二次回路波形畸变的监测方法，还包括以下步骤：

进行谐波与磁饱和检测分析，实时采集并根据谐波与磁饱和测试数据对谐波与磁饱和测试之间的相互影响进行分析，生成互作用分析数据。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该电流二次回路波形畸变的监测方法，还包括以下步骤：

根据在线监测数据和预置的故障预警指标判断是否存在故障，如存在，则生成并发送预警信息。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该电流二次回路波形畸变的监测方法，还包括以下步骤：

根据预警信息中的饱和程度数据确定故障类型，并自动计算一次电流实际值，作为退补电量依据。

第二方面，本发明实施例提供一种电流二次回路波形畸变的监测系统，包括：模型构建模块、谐波畸变分析模块、磁饱和分析模块以及监测汇总模块，其中：

模型构建模块，用于采集并分析历史谐波负荷数据，并构建谐波畸变分析模型；

谐波畸变分析模块，用于实时监测并采集谐波参数，并基于谐波畸变分析模型对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析，生成谐波畸变分析数据；

磁饱和分析模块，用于实时采集并对电流互感器磁饱和情况数据进行分析，生成磁饱和分析信息；

监测汇总模块，用于根据谐波畸变分析数据和磁饱和分析信息生成在线监测信息。

针对电能计量装置容易因电力电子装置、电弧性负荷、铁路牵引负荷、中高频整流负荷、电动汽车充电桩等谐波负荷产生谐波畸变；以及超容或互感器变比配置过小、二次回路端子虚接以及运行中产生非周期分量等原因导致互感器磁饱和而产生电流波形畸变的问题，本系统通过模型构建模块、谐波畸变分析模块、磁饱和分析模块以及监测汇总模块等多个模块的配合，对电力电子装置、电弧性负荷、铁路牵引负荷、中高频整流负荷、电动汽车充电桩等谐波负荷带来的谐波畸变对电流互感器的影响进行建模及实测。对考虑谐波因数的互感器频率特性进行研究，提高计量装置整体精度，并辅助于电网谐波污染的治理。采样分析电流互感器磁饱和程度和波形失真状况，可依据用电性质，负荷大小，电流平衡度等信息判定故障类型，及时处理避免电量损失。本发明通过分析电流二次波形，研判整流方式窃电、开断或虚接电流二次端子窃电等方式导致磁饱和，防范客户窃电行为。

基于第二方面，在本发明的一些实施例中，该电流二次回路波形畸变的监测系统还包括预警模块，用于根据在线监测数据和预置的故障预警指标判断是否存在故障，如存在，则生成并发送预警信息。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器。当一个或多个程序被处理器执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。

本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明实施例提供一种电流二次回路波形畸变的监测方法及系统，对电力电子装置、电弧性负荷、铁路牵引负荷、中高频整流负荷、电动汽车充电桩等谐波负荷带来的谐波畸变对电流互感器的影响进行建模及实测。对考虑谐波因数的互感器频率特性进行研究，提高计量装置整体精度，并辅助于电网谐波污染的治理。采样分析电流互感器磁饱和程度和波形失真状况，可依据用电性质，负荷大小，电流平衡度等信息判定故障类型，及时处理避免电量损失。本发明通过分析电流二次波形，研判整流方式窃电、开断或虚接电流二次端子窃电等方式导致磁饱和，防范客户窃电行为。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例一种电流二次回路波形畸变的监测方法的流程图；

图2为本发明实施例一种电流二次回路波形畸变的监测方法中进行谐波与磁饱和检测分析的完整流程图；

图3为本发明实施例一种电流二次回路波形畸变的监测方法中预警的完整流程图；

图4为本发明实施例一种电流二次回路波形畸变的监测系统的原理框图；

图5为本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图。

附图标记说明：100、模型构建模块；200、谐波畸变分析模块；300、磁饱和分析模块；400、监测汇总模块；500、预警模块；101、存储器；102、处理器；103、通信接口。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

实施例：

如图1所示，第一方面，本发明实施例提供一种电流二次回路波形畸变的监测方法，包括以下步骤：

S1、采集并分析历史谐波负荷数据，并构建谐波畸变分析模型；对电力电子装置、电弧性负荷、铁路牵引负荷、中高频整流负荷、电动汽车充电桩等谐波负荷带来的谐波畸变对电流互感器的影响进行建模及实测。对考虑谐波因数的互感器频率特性进行研究，提高计量装置整体精度，并辅助于电网谐波污染的治理。

S2、实时监测并采集谐波参数，并基于谐波畸变分析模型对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析，生成谐波畸变分析数据；

进一步地，包括：根据实时采集的谐波参数基于谐波畸变分析模型结合电流互感器的频率特性对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析。

在本发明的一些实施例中，通过分析谐波对互感器频率响应的影响，提高计量精度。通过分析电流二次波形，判断饱和程度，自动筛查研判非周期分量、超容、二次端子虚接等状况，并自动计算一次实际电流，可作为退补电量判据。通过分析电流二次波形，研判整流方式窃电、开断或虚接电流二次端子窃电等方式导致磁饱和，防范客户窃电行为。

S3、实时采集并对电流互感器磁饱和情况数据进行分析，生成磁饱和分析信息；

进一步地，包括：根据电流互感器磁饱和情况数据对饱和区间和饱和程度进行检测分析，生成磁饱和分析信息。

在本发明的一些实施例中，对基于极值变化、谐波比、差分法、小波变换等参数和方法进行类比研究，分析选择对磁饱和可靠稳定的检测方式进行磁饱和检测分析，进而得到更为精准的磁饱和检测数据，为后续分析提供更为精准的数据。

S4、根据谐波畸变分析数据和磁饱和分析信息生成在线监测信息。基于上述检测分析数据得到一个全面的在线监测信息，对二次电流总谐波畸变率、饱和区间进行全面检测。

针对电能计量装置容易因电力电子装置、电弧性负荷、铁路牵引负荷、中高频整流负荷、电动汽车充电桩等谐波负荷产生谐波畸变；以及超容或互感器变比配置过小、二次回路端子虚接以及运行中产生非周期分量等原因导致互感器磁饱和而产生电流波形畸变的问题，本方法对电力电子装置、电弧性负荷、铁路牵引负荷、中高频整流负荷、电动汽车充电桩等谐波负荷带来的谐波畸变对电流互感器的影响进行建模及实测。对考虑谐波因数的互感器频率特性进行研究，提高计量装置整体精度，并辅助于电网谐波污染的治理。采样分析电流互感器磁饱和程度和波形失真状况，可依据用电性质，负荷大小，电流平衡度等信息判定故障类型，及时处理避免电量损失。本发明通过分析电流二次波形，研判整流方式窃电、开断或虚接电流二次端子窃电等方式导致磁饱和，防范客户窃电行为。

如图2所示，基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该电流二次回路波形畸变的监测方法，还包括以下步骤：

A1、进行谐波与磁饱和检测分析，实时采集并根据谐波与磁饱和测试数据对谐波与磁饱和测试之间的相互影响进行分析，生成互作用分析数据。

分析谐波与磁饱和测试的相互影响，消除谐波负荷影响饱和检测的精度问题。基于生成的互作用分析数据、谐波畸变分析数据和磁饱和分析信息生成一个更为全面精准的在线监测信息，进而为后续预警提供更为详细的参考信息。

如图3所示，基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该电流二次回路波形畸变的监测方法，还包括以下步骤：

S5、根据在线监测数据和预置的故障预警指标判断是否存在故障，如存在，则生成并发送预警信息。

通过磁饱和在线监测，及时发现磁饱和并预警，避免二次开路等造成的饱和现象以及导致的互感器动热稳定性能劣化，严重时导致绝缘击穿危及人员和设备的安全。本发明对电流互感器二次电流波形产生畸变进行实时监测，对谐波和磁饱和造成少计电量和线损增大的后果进行及时的预警。

基于第一方面，在本发明的一些实施例中，该电流二次回路波形畸变的监测方法，还包括以下步骤：

根据预警信息中的饱和程度数据确定故障类型，并自动计算一次电流实际值，作为退补电量依据。

通过分析谐波对互感器频率响应的影响，提高计量精度。通过分析电流二次波形，判断饱和程度，自动筛查研判非周期分量、超容、二次端子虚接等状况，并自动计算一次实际电流，可作为退补电量判据。

如图4所示，第二方面，本发明实施例提供一种电流二次回路波形畸变的监测系统，包括：模型构建模块100、谐波畸变分析模块200、磁饱和分析模块300以及监测汇总模块400，其中：

模型构建模块100，用于采集并分析历史谐波负荷数据，并构建谐波畸变分析模型；

谐波畸变分析模块200，用于实时监测并采集谐波参数，并基于谐波畸变分析模型对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析，生成谐波畸变分析数据；

磁饱和分析模块300，用于实时采集并对电流互感器磁饱和情况数据进行分析，生成磁饱和分析信息；

监测汇总模块400，用于根据谐波畸变分析数据和磁饱和分析信息生成在线监测信息。

针对电能计量装置容易因电力电子装置、电弧性负荷、铁路牵引负荷、中高频整流负荷、电动汽车充电桩等谐波负荷产生谐波畸变；以及超容或互感器变比配置过小、二次回路端子虚接以及运行中产生非周期分量等原因导致互感器磁饱和而产生电流波形畸变的问题，本系统通过模型构建模块100、谐波畸变分析模块200、磁饱和分析模块300以及监测汇总模块400等多个模块的配合，对电力电子装置、电弧性负荷、铁路牵引负荷、中高频整流负荷、电动汽车充电桩等谐波负荷带来的谐波畸变对电流互感器的影响进行建模及实测。对考虑谐波因数的互感器频率特性进行研究，提高计量装置整体精度，并辅助于电网谐波污染的治理。采样分析电流互感器磁饱和程度和波形失真状况，可依据用电性质，负荷大小，电流平衡度等信息判定故障类型，及时处理避免电量损失。本发明通过分析电流二次波形，研判整流方式窃电、开断或虚接电流二次端子窃电等方式导致磁饱和，防范客户窃电行为。

如图4所示，基于第二方面，在本发明的一些实施例中，该电流二次回路波形畸变的监测系统还包括预警模块500，用于根据在线监测数据和预置的故障预警指标判断是否存在故障，如存在，则生成并发送预警信息。

如图5所示，第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。

还包括通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。

其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器（Random Access Memory，RAM），只读存储器（Read Only Memory，ROM），可编程只读存储器（Programmable Read-OnlyMemory，PROM），可擦除只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM），电可擦除只读存储器（Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM）等。

处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器，包括中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、网络处理器（NetworkProcessor，NP）等；还可以是数字信号处理器（Digital Signal Processing，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（Field－Programmable Gate Array，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。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法及系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的方法及系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。所述功能如果以软件功能模块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，本申请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）执行本申请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 AccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种电流二次回路波形畸变的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

采集并分析历史谐波负荷数据，并构建谐波畸变分析模型；

实时监测并采集谐波参数，并基于谐波畸变分析模型对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析，生成谐波畸变分析数据；

实时采集并对电流互感器磁饱和情况数据进行分析，生成磁饱和分析信息；

根据谐波畸变分析数据和磁饱和分析信息生成在线监测信息。

2.根据权利要求1所述的一种电流二次回路波形畸变的监测方法，其特征在于，所述基于谐波畸变分析模型对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析的方法包括以下步骤：

根据实时采集的谐波参数基于谐波畸变分析模型结合电流互感器的频率特性对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析。

3.根据权利要求1所述的一种电流二次回路波形畸变的监测方法，其特征在于，所述对电流互感器磁饱和情况数据进行分析，生成磁饱和分析信息的方法包括以下步骤：

根据电流互感器磁饱和情况数据对饱和区间和饱和程度进行检测分析，生成磁饱和分析信息。

4.根据权利要求1所述的一种电流二次回路波形畸变的监测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

进行谐波与磁饱和检测分析，实时采集并根据谐波与磁饱和测试数据对谐波与磁饱和测试之间的相互影响进行分析，生成互作用分析数据。

5.根据权利要求1所述的一种电流二次回路波形畸变的监测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据在线监测数据和预置的故障预警指标判断是否存在故障，如存在，则生成并发送预警信息。

6.根据权利要求5所述的一种电流二次回路波形畸变的监测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

根据预警信息中的饱和程度数据确定故障类型，并自动计算一次电流实际值，作为退补电量依据。

7.一种电流二次回路波形畸变的监测系统，其特征在于，包括：模型构建模块、谐波畸变分析模块、磁饱和分析模块以及监测汇总模块，其中：

模型构建模块，用于采集并分析历史谐波负荷数据，并构建谐波畸变分析模型；

谐波畸变分析模块，用于实时监测并采集谐波参数，并基于谐波畸变分析模型对谐波畸变对电流互感器的影响进行分析，生成谐波畸变分析数据；

磁饱和分析模块，用于实时采集并对电流互感器磁饱和情况数据进行分析，生成磁饱和分析信息；

监测汇总模块，用于根据谐波畸变分析数据和磁饱和分析信息生成在线监测信息。

8.根据权利要求7所述的一种电流二次回路波形畸变的监测系统，其特征在于，还包括预警模块，用于根据在线监测数据和预置的故障预警指标判断是否存在故障，如存在，则生成并发送预警信息。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储一个或多个程序；

处理器；

当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。

10.一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，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。

Images