CN116087863A - 雷电冲击作用下cvt一次雷电波形获取方法和装置 - Google Patents

雷电冲击作用下cvt一次雷电波形获取方法和装置 Download PDF

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刘慧林
刘一民
彭珑
陈瑞
董鹏
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刘弈辰
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Abstract

本发明提供了雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法和装置，涉及电力系统技术领域,所述方法包括：基于CVT等效电气连接原理图得到CVT内部四级端口的等效阻抗；基于电压在串联阻抗上的分压关系以及所述四级端口的等效阻抗得到一次电压UP和二次电压US的传递函数；利用空载实验获得雷电过电压作用下所述传递函数中补偿电抗的电感参数L(i)；利用所述传递函数基于反推法获得雷电冲击作用下CVT一次雷电波形。本发明可以有效的获得在雷电过电压下的CVT的传递特性，保证了在事故后可以采用反推法实现由二次波形计算得到一次雷电波形，帮助故障分析判断。

Description

雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法和装置
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法和装置。
背景技术
电网运行中多次发生线路故障后保护动作不一致的情况，经分析均为雷击所致，且雷击并未造成相间或接地故障，故障电流在开关跳开前即消失，但由于双重化配置的纵联电流差动保护因原理不同导致不同的动作行为，这对保护动作行为分析评价造成困难。雷击干扰识别可以保证故障分析的正确性，故障类型识别有利于制定针对性的防护措施。通过对雷电的一次波形识别可以有效的辨别雷击故障类型，保证故障分析的可靠性与正确性。
电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transform，CVT)可以为35kV及以上电力系统的测量、保护和控制装置提供可靠的电压信号。然而，由于CVT内部储能元件和非线性元件的存在，使得CVT的传输特性极为复杂，一旦系统发生暂态过程，CVT内部电磁单元铁芯饱和，打破正常运行状态下高压侧与低压则的线性关系，会导致低压侧输出电压波形畸变。这也就导致了在雷电冲击作用下CVT无法通过固定变比计算获得真实的一次雷电波形，因此急需一种可以在雷电冲击作用下获取CVT一次雷电波形的方法，复现非故障性雷击情况，为保护装置的动作行为提供数据来源。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法和装置，以解决上述提及的至少一个问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下方案：
根据本发明的第一方面，本发明实施例提供了一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法，所述方法包括：基于CVT等效电气连接原理图得到CVT内部四级端口的等效阻抗；基于电压在串联阻抗上的分压关系以及所述四级端口的等效阻抗得到一次电压UP和二次电压US的传递函数；利用空载实验获得雷电过电压作用下所述传递函数中补偿电抗的电感参数L(i)；利用所述传递函数基于反推法获得雷电冲击作用下CVT一次雷电波形。
优选的，本发明实施例中利用空载实验获得雷电过电压作用下所述传递函数中补偿电抗的电感参数L(i)包括：将CVT内的一次绕组和剩余绕组开路且末端出线端子接地；在CVT的二次侧输入50Hz的正弦波，将所述正弦波的额定电压从100V的10％不断升压至110％，获得二次侧的电压-电流U-I曲线；将所述U-I曲线转换成分段线性电流-磁链i-ψ曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
优选的，本发明实施例中将所述U-I曲线转换成分段线性电流-磁链
Figure BDA0003994549650000021
曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)包括：将补偿电抗的非线性特性分成n个直线段来替代原有的线性特性；在每段直线上得到一个不同的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)；将离散的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)转换为点A’1(ψ1，I1)、A’2(ψ2，I2)......A’n(ψn，In)；其中Un代表非线性特性上各个点的电压值，Un代表非线性特性上各个点的电流值，ψn代表将非线性特性上各个点的电压转换为磁通后的磁通量；将点A’1(ψ1，I1)、A’2(ψ2，I2)......A’n(ψn，In)拟合成电流-磁链
Figure BDA0003994549650000022
曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
优选的，本发明实施例中的方法还包括：通过搭建实验回路来验证利用空载实验获得的电感参数L(i)。
优选的，本发明实施例中通过搭建实验回路来验证利用空载实验获得的电感参数L(i)包括：对每个直线段的实验结果和计算结果进行比对来确定传递函数的拟合度；当拟合度大于阈值时，则认为利用空载实验获得的电感参数L(i)真实可靠；当拟合度小于等于阈值时，则需要重新划分直线段或重新选择直线段上的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)。
根据本发明的第二方面，本发明实施例提供了一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取装置，所述装置包括：等效阻抗获取单元，用于基于CVT等效电气连接原理图得到CVT内部四级端口的等效阻抗；传递函数获取单元，用于基于电压在串联阻抗上的分压关系以及所述四级端口的等效阻抗得到一次电压UP和二次电压US的传递函数；电感参数获取单元，用于利用空载实验获得雷电过电压作用下所述传递函数中补偿电抗的电感参数L(i)；雷电波形获取单元，用于利用所述传递函数基于反推法获得雷电冲击作用下CVT一次雷电波形。
优选的，本发明实施例中电感参数获取单元包括：空载回路搭建模块，用于将CVT内的一次绕组和剩余绕组开路且末端出线端子接地；正弦波输入模块，用于在CVT的二次侧输入50Hz的正弦波，将所述正弦波的额定电压从100V的10％不断升压至110％，获得二次侧的电压-电流U-I曲线；转换模块，用于将所述U-I曲线转换成分段线性电流-磁链i-ψ曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
优选的，本发明实施例中转换模块具体用于：将补偿电抗的非线性特性分成n个直线段来替代原有的线性特性；在每段直线上得到一个不同的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)；将离散的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)转换为点A’1(ψ1，I1)、A’2(ψ2，I2)......A’n(ψn，In)；其中Un代表非线性特性上各个点的电压值，In代表非线性特性上各个点的电流值，ψn代表将非线性特性上各个点的电压转换为磁通后的磁通量；将点A’1(ψ1，I1)、A’2(ψ2，I2)......A’n(ψn，In)拟合成电流-磁链
Figure BDA0003994549650000031
曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
优选的，本发明实施例额装置还包括：验证单元，用于通过搭建实验回路来验证利用空载实验获得的电感参数L(i)。
优选的，本发明实施例中验证单元具体用于：对每个直线段的实验结果和计算结果进行比对来确定传递函数的拟合度；当拟合度大于阈值时，则认为利用空载实验获得的电感参数L(i)真实可靠；当拟合度小于等于阈值时，则需要重新划分直线段或重新选择直线段上的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)。
根据本发明的第三方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
根据本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
根据本发明的第五方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其所述计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明所提出的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法和装置，可以有效的获得在雷电过电压下的CVT的传递特性，保证了在事故后可以采用反推法实现由二次波形计算得到一次雷电波形，帮助故障分析判断。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。在附图中：
图1是本申请实施例提供的一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的CVT内部原理图；
图3是本申请实施例提供的CVT等效电气连接原理图；
图4是本申请实施例提供的获取传递函数中补偿电抗的电感参数的流程示意图；
图5是本申请实施例提供的空载实验回路的接线图；
图6是本申请实施例提供的另一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法的流程示意图；
图7是本申请实施例提供的仿真实验回路连接示意图；
图8是波峰数值为856kV雷电冲击电压下一次雷电压波形和CVT二次波形示意图；
图9是波峰数值为856kV雷电冲击电压下CVT一二次变比传递特性曲线图；
图10是本申请实施例提供的一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取装置的结构示意图；
图11是本申请实施例提供的电感参数获取单元的结构示意图；
图12是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
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明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示为本申请实施例提供的一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：
步骤S101：基于CVT等效电气连接原理图得到CVT内部四级端口的等效阻抗。
CVT的内部包含有变压器一次绕组、二次绕组及剩余绕组，一次电容分压器单元，阻尼器，补偿电抗器等。整体可以看为前端一个电容分压器，后端一个低电压等级下工作的电压互感器(Potential transformer，PT)，整体结构如上图2所示。CVT电容分压器单元包括高压C1、低压电容C2，N为电容分压器的低压端点；Lk为补偿电抗器，内部串联有补偿电抗器电阻(未显示)；B是避雷器，在进行等效时可近似为开路，E为地点；T为CVT中的电磁单元，即包含一个中压变压器，其中剩余绕组在由于并不起到测量作用可忽略；二次端子箱中1a、1n，2a、2n，da、dn分别为一、二次绕组以及剩余绕组的端子出口；Z为CVT二次侧的速饱和阻尼器。由于CVT在雷电过电压的作用下，一次侧出现的振荡电压会传递到二次侧绕组。一、二次侧电压出现振荡，此现象应该与绕组间的耦合电容、对地杂散电容密切相关，在等效电气连接原理图中应考虑耦合电容、对地杂散电容的影响。
CVT的内部结构的等效电气连接原理图如图3所示。图中，C1、C2为高压和中压电容；L为补偿电抗；Zm为中间变压器激磁阻抗(变压器一次侧值)；ZD为阻尼器等效阻抗(变压器一次侧值)；ZL为负载阻抗(变压器一次侧值)；R1为中间变压器漏电阻；R2为补偿电抗器电阻；CS为中间变压器一次侧等值杂散电容；CS1为补偿电抗器等值杂散电容；U1(s)为一次侧电压；U2(s)、U3(s)为中间节点电压；U4(s)为输出电压(归算至变压器一次侧)；Z1～Z4为四级端口对应的等效阻抗。
经过本步骤获得四级端口等效阻抗值如下式(1)-(4)所示：
Z4(s)＝Zm(s)//ZD(s)//ZL(s)            (1)
Z3(s)＝(1/sCS)//(R1+Z4(s))            (2)
Z2(s)＝[Z3(s)+(R2+sL)//(1/CS1)]//(1/C2)  (3)
Z1(s)＝(1/sC1)+Z2(s)     (4)
步骤S102：基于电压在串联阻抗上的分压关系以及所述四级端口的等效阻抗得到一次电压UP和二次电压US的传递函数。
具体来说，最后得到的一次电压UP和二次电压US的传递函数可表示为下式(5)-(7)：
Figure BDA0003994549650000061
Figure BDA0003994549650000062
Figure BDA0003994549650000063
上式中：
Figure BDA0003994549650000064
N表示变压器一二次绕组间匝数比值。
步骤S103：利用空载实验获得雷电过电压作用下所述传递函数中补偿电抗的电感参数L(i)。
雷电过电压作用下会使CVT的励磁系统在一瞬间达到饱和的状态，铁芯中的励磁线圈会呈现非线性电感的相关特性，此时的电感元件即图3中的补偿电抗L具备非线性、饱和的特性，两端电压U及电流i的关系式如下式(8)所示：
Figure BDA0003994549650000065
由上述公式(3)中可得到一次电压UP和二次电压US的传递函数中有sL，其是补偿电抗的负阻抗计算值。由于雷电幅值可能会超过变电站CVT额定运行电压的数倍及以上。其入侵变电站的过程，会使CVT的励磁系统在一瞬间达到饱和的状态，铁芯中的励磁线圈会呈现非线性电感的相关特性，此时磁链与励磁电流的关系应具备非线性、饱和的特性。为了得到雷电冲击作用下CVT一次雷电波形，需要确定雷电过电压作用下补偿电抗L的非线性电感参数L(i)。
优选的，如图4所示，本步骤具体可以包括如下步骤：
步骤S1031：将CVT内的一次绕组和剩余绕组开路且末端出线端子接地。
在本实施例中，空载实验回路的接线图可以如图5所示，如图5中右侧所示，将被试的CVT一次绕组和剩余绕组开路且末端出线端子接地。
步骤S1032：在CVT的二次侧输入50Hz的正弦波，将所述正弦波的额定电压从100V的10％不断升压至110％，获得二次侧的U-I曲线。
这里CVT的二次侧即图5中左侧部分所示，利用调压器可以将正弦波的额定电压从100V的10％不断升压至110％，然后记录该过程中二次侧的U-I曲线。
步骤S1033：将所述U-I曲线转换成分段线性i-ψ曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
优选的，本步骤具体可以包扩如下子步骤：将补偿电抗的非线性特性分成n个直线段来替代原有的线性特性；在每段直线上得到一个不同的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)；将离散的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)转换为点A’1(ψ1，I1)、A’2(ψ2，I2)......A’n(ψn，In)；其中Un代表非线性特性上各个点的电压值，In代表非线性特性上各个点的电流值，ψn代表将非线性特性上各个点的电压转换为磁通后的磁通量；将点A’1(ψ1，I1)、A’2(ψ2，I2)......A’n(ψn，In)拟合成电流-磁链
Figure BDA0003994549650000071
曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
步骤S104：利用所述传递函数基于反推法获得雷电冲击作用下CVT一次雷电波形。
本发明所提出的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法，可以有效的获得在雷电过电压下的CVT的传递特性，保证了在事故后可以采用反推法实现由二次波形计算得到一次雷电波形，帮助故障分析判断。
如图6所示为本申请实施例提供的另一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：
步骤S601：基于CVT等效电气连接原理图得到CVT内部四级端口的等效阻抗。
步骤S602：基于电压在串联阻抗上的分压关系以及所述四级端口的等效阻抗得到一次电压UP和二次电压US的传递函数。
步骤S603：将CVT内的一次绕组和剩余绕组开路且末端出线端子接地。
步骤S604：在CVT的二次侧输入50Hz的正弦波，将所述正弦波的额定电压从100V的10％不断升压至110％，获得二次侧的U-I曲线。
步骤S605：将所述U-I曲线转换成分段线性i-ψ曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
本步骤具体可以包扩如下子步骤：将补偿电抗的非线性特性分成n个直线段来替代原有的线性特性；在每段直线上得到一个不同的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)；将离散的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)转换为点A’1(ψ1，I1)、A’2(ψ2，I2)......A’n(ψn，In)；其中Un代表非线性特性上各个点的电压值，In代表非线性特性上各个点的电流值，ψn代表将非线性特性上各个点的电压转换为磁通后的磁通量；将点A’1(ψ1，I1)、A’2(ψ2，I2)......A’n(ψn，In)拟合成电流-磁链
Figure BDA0003994549650000072
曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
步骤S606：通过搭建实验回路来得到每个直线段的实验结果，对每个直线段的实验结果和计算结果进行比对来确定传递函数的拟合度。
在本实施例中，如图7所示，搭建的实验回路可以由冲击电压发生器、互感器试品以及测量回路组成，图7中虚线框内为互感器试品，虚线框左侧电路部分为冲击电压发生器，测量回路由分压器和示波器连接互感器试品构成。
通过搭建上述实验回路进行实验可以获得实际一二次电压关系，用来验证步骤S505的电感参数L(i)结果是否正确合理。
CVT的传递特性可以通过一次电压与二次电压的比值k来表示，计算公式如下式(9)所示：
Figure BDA0003994549650000081
其中，k为变比，U1代表一次侧电压有效值，U2代表二次侧电压有效值。
冲击电压发生器平台可以产生标准操作冲击电压、标准雷电冲击电压，该平台主电路为一个双边三级高效Marx回路，采用串联高压脉冲电容器的方式，模拟标准雷电冲击波。其中C为充电电容，大小为2μF，额定电压100kV；R为充电电阻，大小1.8kΩ；球间隙采手动触发，测量回路采样频率为100000kHz。
对一次侧施加波前时间3.3μs，半波时间45μs，波峰数值为856kV的雷电冲击电压，得到如图8和图9的试验结果，其中图8从上至下分别为施加的一次雷电压波形和CVT二次波形示意图，图9为对应的雷电压下CVT一二次变比传递特性曲线图。
通过式(5)、(6)、(7)可以得到传递函数的特性曲线分段采用线性回归模型进行分析，对每直线段的实验数据与计算数据进行对比判断拟合效果。以每直线段电感对电流的线性拟合函数为L(i)＝A+Bi+e为例，则每直线段传递函数为Y＝A+BX+E，其中e、E为随机误差。则拟合优度R2计算公式为下式(10)：
Figure BDA0003994549650000082
其中：
Figure BDA0003994549650000083
Figure BDA0003994549650000084
上式中：SST为总平方和。SSE为残差平方和。Li为拟合函数电感值，
Figure BDA0003994549650000085
为根据拟合函数计算得到的电感平均值。
步骤S607：判断传递函数的拟合度是否大于阈值，若是，则认为利用空载实验获得的电感参数L(i)真实可靠，并进入步骤S509，否则，进入步骤S508。
步骤S608：则重新划分直线段或重新选择直线段上的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)并返回步骤S505。
在本实施例中，对于拟合度R2阈值的设定及判断可以根据精度需求进行设定，比如也可以设定如下判断方式：
当拟合度R2≥0.95时，认为传递函数是真实可靠的；当0.8＜R2＜0.95时，认为传递函数是可以在一定程度是准确的，需要更多次试验可以获得多次实际一二次电压关系进行修正。当R2≤0.8时，认为传递函数是可以需对非线性元件建模进行修正，分段需要更加精确，即需要重新划分直线段或重新选择直线段上的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)。
步骤S609：利用所述传递函数基于反推法获得雷电冲击作用下CVT一次雷电波形。
由上所述，本发明所提出的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法，可以有效的获得在雷电过电压下的CVT的传递特性，保证了在事故后可以采用反推法实现由二次波形计算得到一次雷电波形，帮助故障分析判断，另外本发明还可对CVT的传递特性计算结果进行纠正，使得最后得到的一次雷电波形更为精准。
如图10所示为本申请实施例提供的一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取装置的结构示意图，该装置包括：等效阻抗获取单元910、传递函数获取单元920、电感参数获取单元930和雷电波形获取单元940，他们之间依次相连。
等效阻抗获取单元910用于基于CVT等效电气连接原理图得到CVT内部四级端口的等效阻抗。
传递函数获取单元920用于基于电压在串联阻抗上的分压关系以及所述四级端口的等效阻抗得到一次电压UP和二次电压US的传递函数。
电感参数获取单元930用于利用空载实验获得雷电过电压作用下所述传递函数中补偿电抗的电感参数L(i)。
雷电波形获取单元940用于利用所述传递函数基于反推法获得雷电冲击作用下CVT一次雷电波形。
优选的，如图11所示，电感参数获取单元930可以包括：空载回路搭建模块931、正弦波输入模块932和转换模块933，其中正弦波输入模块932分别和空载回路搭建模块931及转换模块933相连。
空载回路搭建模块931用于将CVT内的一次绕组和剩余绕组开路且末端出线端子接地。
正弦波输入模块932用于在CVT的二次侧输入50Hz的正弦波，将所述正弦波的额定电压从100V的10％不断升压至110％，获得二次侧的电压-电流U-I曲线。
转换模块933用于将所述U-I曲线转换成分段线性电流-磁链i-ψ曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
优选的，上述转换模块933具体可以用于：将补偿电抗的非线性特性分成n个直线段来替代原有的线性特性；在每段直线上得到一个不同的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)；将离散的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)转换为点A’1(ψ1，I1)、A’2(ψ2，I2)......A’n(ψn，In)；其中Un代表非线性特性上各个点的电压值，In代表非线性特性上各个点的电流值，ψn代表将非线性特性上各个点的电压转换为磁通后的磁通量；将点A’1(ψ1，I1)、A’2(ψ2，I2)......A’n(ψn，In)拟合成电流-磁链
Figure BDA0003994549650000101
曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
优选的，本实施例的装置还包括：验证单元，用于通过搭建实验回路来验证利用空载实验获得的电感参数L(i)。
优选的，上述验证单元具体用于：对每个直线段的实验结果和计算结果进行比对来确定传递函数的拟合度；当拟合度大于阈值时，则认为利用空载实验获得的电感参数L(i)真实可靠；当拟合度小于等于阈值时，则需要重新划分直线段或重新选择直线段上的点A1(U1，I1)、A2(U2，I2)......An(Un，In)。
上述各个单元的详细描述可以参见前述方法实施例中对应部分的描述，在此不再继续赘述。
由上所述，本发明所提出的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取装置，可以有效的获得在雷电过电压下的CVT的传递特性，保证了在事故后可以采用反推法实现由二次波形计算得到一次雷电波形，帮助故障分析判断，另外本发明还可对CVT的传递特性计算结果进行纠正，使得最后得到的一次雷电波形更为精准。
图12是本发明实施例提供的电子设备的示意图。图12所示的电子设备为通用数据处理装置，其包括通用的计算机硬件结构，其至少包括处理器801和存储器802。处理器80l和存储器802通过总线803连接。存储器802适于存储处理器801可执行的一条或多条指令或程序。该一条或多条指令或程序被处理器801执行以实现上述雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法中的步骤。
上述处理器801可以是独立的微处理器，也可以是一个或者多个微处理器集合。由此，处理器801通过执行存储器802所存储的命令，从而执行如上所述的本发明实施例的方法流程实现对于数据的处理和对于其他装置的控制。总线803将上述多个组件连接在一起，同时将上述组件连接到显示控制器804和显示装置以及输入/输出(I/O)装置805。输入/输出(I/O)装置805可以是鼠标、键盘、调制解调器、网络接口、触控输入装置、体感输入装置、打印机以及本领域公知的其他装置。典型地，输入/输出(I/O)装置805通过输入/输出(I/O)控制器806与系统相连。
其中，存储器802可以存储软件组件，例如操作系统、通信模块、交互模块以及应用程序。以上所述的每个模块和应用程序都对应于完成一个或多个功能和在发明实施例中描述的方法的一组可执行程序指令。
本发明实施例还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以实现上述雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法的步骤。
综上所述，本发明所提出的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法和装置，可以有效的获得在雷电过电压下的CVT的传递特性，保证了在事故后可以采用反推法实现由二次波形计算得到一次雷电波形，帮助故障分析判断，另外本发明还可对CVT的传递特性计算结果进行纠正，使得最后得到的一次雷电波形更为精准。
以上参照附图描述了本发明的优选实施方式。这些实施方式的许多特征和优点根据该详细的说明书是清楚的，因此权利要求旨在覆盖这些实施方式的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施方式限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法，其特征在于，所述方法包括：
基于CVT等效电气连接原理图得到CVT内部四级端口的等效阻抗；
基于电压在串联阻抗上的分压关系以及所述四级端口的等效阻抗得到一次电压UP和二次电压US的传递函数；
利用空载实验获得雷电过电压作用下所述传递函数中补偿电抗的电感参数L(i)；
利用所述传递函数基于反推法获得雷电冲击作用下CVT一次雷电波形。
2.如权利要求1所述的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法，其特征在于，所述利用空载实验获得雷电过电压作用下所述传递函数中补偿电抗的电感参数L(i)包括：
将CVT内的一次绕组和剩余绕组开路且末端出线端子接地；
在CVT的二次侧输入50Hz的正弦波，将所述正弦波的额定电压从100V的10％不断升压至110％，获得二次侧的电压-电流U-I曲线；
将所述U-I曲线转换成分段线性电流-磁链i-ψ曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
3.如权利要求2所述的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法，其特征在于，所述将所述U-I曲线转换成分段线性电流-磁链
Figure FDA0003994549640000011
曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)包括：
将补偿电抗的非线性特性分成n个直线段来替代原有的线性特性；
在每段直线上得到一个不同的点A1(U1,I1)、A2(U2,I2)……An(Un,In)；
将离散的点A1(U1,I1)、A2(U2,I2)……An(Un,In)转换为点A′1(ψ1,I1)、A′2(ψ2,I2)……A′n(ψn,In)；
其中Un代表非线性特性上各个点的电压值，In代表非线性特性上各个点的电流值，ψn代表将非线性特性上各个点的电压转换为磁通后的磁通量；
将点A′1(ψ1,I1)、A′2(ψ2,I2)……A′n(ψn,In)拟合成电流-磁链
Figure FDA0003994549640000012
曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
4.如权利要求3所述的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法，其特征在于，所述方法还包括：通过搭建实验回路来验证利用空载实验获得的电感参数L(i)。
5.如权利要求4所述的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取方法，其特征在于，所述通过搭建实验回路来验证利用空载实验获得的电感参数L(i)包括：
对每个直线段的实验结果和计算结果进行比对来确定传递函数的拟合度；
当拟合度大于阈值时，则认为利用空载实验获得的电感参数L(i)真实可靠；
当拟合度小于等于阈值时，则重新划分直线段或重新选择直线段上的点A1(U1,I1)、A2(U2,I2)……An(Un,In)。
6.一种雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取装置，其特征在于，所述装置包括：
等效阻抗获取单元，用于基于CVT等效电气连接原理图得到CVT内部四级端口的等效阻抗；
传递函数获取单元，用于基于电压在串联阻抗上的分压关系以及所述四级端口的等效阻抗得到一次电压UP和二次电压US的传递函数；
电感参数获取单元，用于利用空载实验获得雷电过电压作用下所述传递函数中补偿电抗的电感参数L(i)；
雷电波形获取单元，用于利用所述传递函数基于反推法获得雷电冲击作用下CVT一次雷电波形。
7.如权利要求6所述的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取装置，其特征在于，所述电感参数获取单元包括：
空载回路搭建模块，用于将CVT内的一次绕组和剩余绕组开路且末端出线端子接地；
正弦波输入模块，用于在CVT的二次侧输入50Hz的正弦波，将所述正弦波的额定电压从100V的10％不断升压至110％，获得二次侧的电压-电流U-I曲线；
转换模块，用于将所述U-I曲线转换成分段线性电流-磁链i-ψ曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
8.如权利要求7所述的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取装置，其特征在于，所述转换模块具体用于：将补偿电抗的非线性特性分成n个直线段来替代原有的线性特性；在每段直线上得到一个不同的点A1(U1,I1)、A2(U2,I2)……An(Un,In)；将离散的点A1(U1,I1)、A2(U2,I2)……An(Un,In)转换为点A’1(ψ1,I1)、A’2(ψ2,I2)……A’n(ψn,In)；其中Un代表非线性特性上各个点的电压值，In代表非线性特性上各个点的电流值，ψn代表将非线性特性上各个点的电压转换为磁通后的磁通量；将点A’ 1(ψ1,I1)、A’ 2(ψ2,I2)……A’ n(ψn,In)拟合成电流-磁链
Figure FDA0003994549640000031
曲线以获得补偿电抗的电感参数L(i)。
9.如权利要求8所述的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取装置，其特征在于，所述装置还包括：验证单元，用于通过搭建实验回路来验证利用空载实验获得的电感参数L(i)。
10.如权利要求9所述的雷电冲击作用下CVT一次雷电波形获取装置，其特征在于，所述验证单元具体用于：对每个直线段的实验结果和计算结果进行比对来确定传递函数的拟合度；当拟合度大于阈值时，则认为利用空载实验获得的电感参数L(i)真实可靠；当拟合度小于等于阈值时，则重新划分直线段或重新选择直线段上的点A1(U1,I1)、A2(U2,I2)……An(Un,In)。
11.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
12.一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，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
13.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，所述计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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