一种电能计量箱互感器饱和判别方法及系统与流程

本技术涉及电能计量和电流互感器状态检测，尤其涉及一种电能计量箱互感器饱和判别方法及系统。

背景技术：

1、电能计量箱用于对供电线路中的电能参数进行采集和计量，其中，电流互感器用于按照变比关系将一次侧电流转换为适于电能表及采样电路处理的二次电流；电流互感器正常工作时，二次电流能够在允许误差范围内反映一次侧电流变化；当一次侧出现大电流，或者受到剩磁、二次负荷变化以及非线性负载运行状态影响时，电流互感器铁芯的工作磁通可能进入非线性区域并产生磁饱和，使二次电流不能按照正常变比关系反映一次侧电流；发生饱和后，二次电流波形通常表现出局部平坦、斜率变化、曲率变化、半周不对称或者相位关系改变，从而使电能表依据二次电流得到的电流有效值、功率及电能量产生偏差；因此，对电能计量箱内电流互感器的饱和状态进行识别，是判断对应时间区段电能计量数据有效性的重要基础。

2、现有技术中，可以通过分析二次电流幅值、波形畸变程度、谐波含量或者励磁特性判断电流互感器是否发生饱和，也可以对二次电流进行一阶微分和二阶微分，根据微分波形的过零位置及过零间隔识别斜率变化和曲率变化；相对于依赖电流绝对幅值或者完整励磁曲线的判别方式，利用微分过零时序能够反映二次电流局部波形结构变化；然而，电能计量箱实际运行过程中存在非线性负载产生的周期谐波、接触器动作和负荷投切形成的瞬态扰动以及采样链路产生的短时尖峰，上述干扰同样可能在一阶微分波形或二阶微分波形中产生附加过零事件或者使已有过零事件发生时间迁移，因此，仅根据是否产生微分过零或者过零间隔是否发生变化，难以确定对应变化是否来源于电流互感器饱和。

3、为降低干扰影响，可以在微分处理前对二次电流采样序列进行滤波，但是滤波处理存在波形结构保持与干扰抑制之间的制约关系；当滤波强度增大时，谐波、投切尖峰和采样毛刺能够得到抑制，但弱饱和初期形成的局部斜率变化和曲率变化也可能被同步削弱，使真实过零事件发生偏移甚至消失；当滤波强度减小时，弱饱和形成的局部波形变化能够得到保留，但干扰形成的伪过零事件又可能进入后续过零间隔计算；同时，不同来源的候选过零事件可能具有相近时间位置，仅依靠单一路径、单一微分阶次或者单个半周内的事件信息难以可靠区分；因此，如何在保留弱饱和局部波形变化的同时抑制干扰影响，并利用不同处理条件、不同微分阶次以及相邻半周之间的事件关系识别真实持续结构变化，从而形成可信的有效过零事件并据此判断电流互感器饱和状态，是需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本技术提供了一种电能计量箱互感器饱和判别方法及系统，用于在保留电流互感器弱饱和局部波形变化的同时区分由饱和持续结构变化与谐波、投切瞬态形成的过零事件，并基于有效过零事件的时序关系判断电流互感器的饱和状态。

2、第一方面，本技术提供了一种电能计量箱互感器饱和判别方法，包括：

3、获取电能计量箱内电流互感器输出的二次电流采样序列；

4、基于同一二次电流采样序列形成第一处理序列和第二处理序列，其中，第一处理序列对二次电流采样序列中的局部波形变化的保留程度高于第二处理序列，形成第二处理序列采用的平滑窗口长度大于形成第一处理序列采用的平滑窗口长度；

5、分别生成第一处理序列和第二处理序列的一阶微分波形及二阶微分波形，并提取候选过零事件；

6、根据候选过零事件的发生时间，将第一处理序列中的候选过零事件与第二处理序列中的候选过零事件进行关联；

7、根据关联后的候选过零事件的跨路径存续关系、跨阶配对关系以及跨半周重复关系，确定候选过零事件的事件来源状态；

8、根据事件来源状态，确定候选过零事件是否纳入有效过零事件序列，并从第一处理序列或第二处理序列中确定形成有效过零事件序列的候选过零事件的时间位置；

9、根据有效过零事件序列确定第一过零间隔和第二过零间隔，并根据第一过零间隔和第二过零间隔判断电流互感器的饱和状态。

10、本技术提供了一种电能计量箱互感器饱和判别系统，包括：

11、数据获取单元，用于获取电能计量箱内电流互感器输出的二次电流采样序列；

12、双路径处理单元，用于基于同一二次电流采样序列形成第一处理序列和第二处理序列，其中，第一处理序列对二次电流采样序列中的局部波形变化的保留程度高于第二处理序列，形成第二处理序列采用的平滑窗口长度大于形成第一处理序列采用的平滑窗口长度；

13、微分事件提取单元，用于分别生成第一处理序列和第二处理序列的一阶微分波形及二阶微分波形，并提取候选过零事件；

14、事件关联单元，用于根据候选过零事件的发生时间，将第一处理序列中的候选过零事件与第二处理序列中的候选过零事件进行关联；

15、事件来源状态确定单元，用于根据关联后的候选过零事件的跨路径存续关系、跨阶配对关系以及跨半周重复关系，确定候选过零事件的事件来源状态；

16、协调单元，用于根据事件来源状态，确定候选过零事件是否纳入有效过零事件序列，并从第一处理序列或第二处理序列中确定形成有效过零事件序列的候选过零事件的时间位置；

17、饱和判别单元，用于根据有效过零事件序列确定第一过零间隔和第二过零间隔，并根据第一过零间隔和第二过零间隔判断电流互感器的饱和状态。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果至少如下所述：

19、1.本技术基于同一二次电流采样序列形成第一处理序列和第二处理序列，使第一处理序列侧重保留局部波形变化，第二处理序列侧重抑制波形干扰，并对两条处理路径形成的一阶微分和二阶微分候选过零事件进行关联，由此利用同一波形变化在不同处理条件下的存续差异建立事件判别基础；相对于采用单一滤波强度处理二次电流的方式，本技术能够在抑制谐波、负荷投切及采样尖峰影响的同时保留弱饱和阶段产生的局部斜率变化和曲率变化，降低因增强滤波造成真实饱和特征丢失以及因降低滤波强度造成伪过零事件增加的可能性。

20、2.本技术进一步根据候选过零事件的跨路径存续关系、跨阶配对关系以及跨半周重复关系确定事件来源状态，并依据事件来源状态协调候选过零事件是否进入有效过零事件序列，使持续结构事件得到保留，使孤立瞬态事件和周期谐波事件受到隔离，并使来源不确定事件能够结合后续半周的存续情况和重复情况继续确认；因此，双路径处理、微分事件提取、跨路径关联和事件来源判定在功能上彼此相互支持、存在相互作用关系，共同降低瞬态干扰和周期谐波对有效过零时序的影响，提高真实饱和结构变化与干扰波形之间的区分能力。

21、3.本技术基于经过事件来源协调形成的有效一阶微分过零事件序列和有效二阶微分过零事件序列确定第一过零间隔和第二过零间隔，并结合构成过零间隔的事件来源状态判断电流互感器饱和状态，由此使饱和判别不再仅依赖单个过零位置或者单一间隔变化；同时，根据饱和状态和判别可信状态生成对应时间区段的电能计量数据有效标志，使电流互感器状态检测结果能够进一步用于电能计量数据质量评价，从而提高电流互感器弱饱和识别、抗干扰判别以及电能计量数据有效性判断的可靠性。