电压互感器幅频响应特性检测方法、装置、设备及介质与流程

1.本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种电压互感器幅频响应特性检测方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.随着发电侧可再生能源并网规模的不断增大以及用电侧负载形式的不断丰富，电网中因输变电系统和用电设备的非线性导致的谐波问题日益凸显，特别是高次谐波明显增加，对电网及设备安全产生严重不良影响，也对电能质量造成严重干扰，有必要对电网谐波进行精确地测量和溯源，进而有针对性地采取谐波抑制措施。电压互感器是电力系统监测的核心设备，也是谐波测量的主要技术手段。当前电网中常见的电压互感器是电容式电压互感器，主要用来测量工频电压，对谐波电压的测量误差很大，特别是高次谐波。电子式电压互感器有良好的幅频响应特性，是电网谐波，特别是高次谐波的有效测量手段，但需要专门设计并经检测确认，目前缺少规范的检测方法，特别是缺少高电压谐波源。
3.现有对电压互感器频响特性校验方法包括两方面：其一，对电压互感器施加不同频率的电压，检测电压互感器二次侧输出的变化规律；其二，对电压互感器施加工频叠加不同谐波的电压，检测电压互感器二次侧输出的变化规律，以检测工频对谐波的影响以及谐波对工频的影响。现有电压互感器幅频响应特性校验方法，由于高电压的绝缘问题，产生基波高电压叠加谐波电压的波形十分困难，现有试验装置的输出电压幅值远低于电压互感器实际工况下的电压幅值，从而导致电压互感器幅频响应特性校验困难。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种电压互感器幅频响应特性检测方法、装置、设备及介质，以解决现有技术中，现有试验装置的输出电压幅值远低于电压互感器实际工况下的电压幅值，从而导致电压互感器幅频响应特性校验困难的问题
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明的第一方面，提供了一种电压互感器幅频响应特性检测方法，包括如下步骤：
7.利用冲击电压发生器分别向标准分压器和待检测电子式电压互感器施加相同的输出电压，得到所述标准分压器的二次侧输出电压波形，以及所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形；
8.采用傅里叶变换分析所述标准分压器的二次侧输出电压波形，得到第一幅频特性；
9.采用傅里叶变换分析所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形，得到第二幅频特性；
10.由第一幅频特性和第二幅频特性计算得到所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线；其中，以所述第一幅频特性为基准；
11.根据所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线，确定所述待检测电子式电压互感器的幅频响应特性。
12.进一步的，所述利用冲击电压发生器分别向标准分压器和待检测电子式电压互感器施加相同的输出电压，得到所述标准分压器的二次侧输出电压波形，以及所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形的步骤中，所述标准分压器的二次侧输出电压波形以及所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形由波形记录仪测量得到。
13.本发明的第二方面，提供了一种用于实现上述电压互感器幅频响应特性检测方法的电压互感器幅频响应特性检测装置，包括：
14.冲击电压发生器，用于分别向标准分压器和待检测电子式电压互感器施加相同的输出电压；
15.标准分压器，用于接收冲击电压发生器的输出电压，在二次侧输出电压波形；
16.波形记录仪，用于分别记录标准分压器的二次侧输出电压波形以及待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形；
17.计算机，用于分别对所述标准分压器的二次侧输出电压波形以及待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形进行傅里叶变换分析，得到第一幅频特性和第二幅频特性；并以所述第一幅频特性为基准，由第一幅频特性和第二幅频特性计算得到所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线；根据所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线，确定所述待检测电子式电压互感器的幅频响应特性。
18.进一步的，所述标准分压器和所述待检测电子式电压互感器并联。
19.进一步的，所述标准分压器包括串联的第一高压臂和第一低压臂，所述第一高压臂用于连接所述冲击电压发生器的电压输出端，所述波形记录仪连接在所述第一高压臂和第一低压臂之间。
20.进一步的，所述标待检测电子式电压互感器包括第二高压臂、第二低压臂、二极管和电子单元，所述第二高压臂和第二低压臂串联，所述二极管的正极连接在第二高压臂和第二低压臂之间；所述二极管的负极连接所述电子单元；所述第二高压臂用于连接所述冲击电压发生器的电压输出端。
21.进一步的，所述波形记录仪连接所述电子单元。
22.本发明的第三方面，提供了一种电压互感器幅频响应特性检测装置，包括：
23.电压波形获取模块，用于利用冲击电压发生器分别向标准分压器和待检测电子式电压互感器施加相同的输出电压，得到所述标准分压器的二次侧输出电压波形，以及所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形；
24.电压波形获取模块中，所述标准分压器的二次侧输出电压波形以及所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形由波形记录仪测量得到。
25.第一分析模块，用于采用傅里叶变换分析所述标准分压器的二次侧输出电压波形，得到第一幅频特性；
26.第二分析模块，用于采用傅里叶变换分析所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形，得到第二幅频特性；
27.计算模块，用于由第一幅频特性和第二幅频特性计算得到所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线；其中，以所述第一幅频特性为基准；
28.评价模块，用于根据所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线，确定所述待检测电子式电压互感器的幅频响应特性。
29.本发明的第四方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现上述的电压互感器幅频响应特性检测方法。
30.本发明的第五方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现上述的电压互感器幅频响应特性检测方法。
31.与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：
32.1)本发明所提供的电压互感器幅频响应特性检测方法，应用冲击电压发生器，向电压互感器施加冲击电压，通过检测、分析电压互感器二次侧输出，获得电压互感器幅频响应特性及谐波测量性能，用冲击电压可以任意幅值，从而达到实际工况的电压幅值，解决了当前电压互感器幅频响应特性检测中试验电压幅值远远低于实际工况的缺点，并且不需要研制专门的试验装置。
33.2)本发明所提供的电压互感器幅频响应特性检测方法，应用冲击电压发生器，一次试验可以得到宽频谱的频响特性，一次试验可同时检测电压互感器在不同频率分量下响应特性。
附图说明
34.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
35.图1为本发明实施例1一种电压互感器幅频响应特性检测方法流程图；
36.图2为本发明实施例2一种电压互感器幅频响应特性检测装置的结构示意图；
37.图3为本发明实施例1中待检测电子式电压互感器检测冲击电压时域波形图；
38.图4为本发明实施例1中待检测电子式电压互感器检测冲击电压频域相对误差曲线图；
39.图5为本发明实施例3一种电压互感器幅频响应特性检测装置的结构示意图；
40.图6为本发明实施例4一种电子设备的结构框图。
具体实施方式
41.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
42.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本技术所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
43.相关术语解释
44.基波：将非正弦周期信号按傅里叶级数展开，频率与原信号频率相同的量。
45.谐波：在复杂的周期性振荡中，其频率等于基波频率的整数倍的正弦波分量称为谐波。
46.电压互感器；将一次侧交流电压按额定电压比转换成可供测量、保护或控制等仪器、仪表或继电保护装置使用的二次侧电压的变压设备。
47.冲击电压发生器：一种产生非周期、单极性脉冲波的高电压发生装置。
48.幅频特性：电压互感器的幅值变比随频率变化的特性。
49.实施例1
50.本发明实施例1提供了一种电压互感器幅频响应特性检测方法，目的是解决目前对电压互感器幅频响应检测方法还未形成规范，由于制造基波电压叠加谐波电压的标准源比较困难的问题。
51.如图1所示，一种电压互感器幅频响应特性检测方法，包括如下步骤：
52.s1、首先确定冲击电压发生器的参数，使其产生符合要求的冲击电压；然后利用冲击电压发生器分别向标准分压器和待检测电子式电压互感器施加相同的输出电压，得到所述标准分压器的二次侧输出电压波形，以及所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形，并记录，如图3所示。
53.具体的，本方案中所述标准分压器的二次侧输出电压波形以及所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形由波形记录仪测量得到。
54.s2、采用傅里叶变换分析所述标准分压器的二次侧输出电压波形，得到第一幅频特性，将第一幅频特性作为基准。
55.s3、采用傅里叶变换分析所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形，得到第二幅频特性。
56.需要说明的是，本方案步骤s2和s3中，采用傅里叶变换对待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形和标准分压器的二次侧输出电压波形进行分析，能够得到标准分压器和待检测电子式电压互感器的幅频特性。
57.s4、由第一幅频特性和第二幅频特性计算得到所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差，形成随频率的变化曲线(误差-频率曲线)；其中，以所述第一幅频特性为基准；
58.s5、根据所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线，据此求得待检测电子式电压互感器的幅频响应特性，同时也求得了待检测电子式电压互感器的谐波测量性能。
59.本方案所采用的冲击电压发生器所产生的冲击电压中包含丰富的频率分量，且高压实验室有现成的冲击电压发生器及标准的冲击电压测量装置(标准分压器、波形记录仪等)，容易组成电压互感器幅频响应特性的测量系统。对待检测电子式电压互感器施加冲击电压，通过傅里叶分析，可以获得不同频率下的响应特性，进而实现对待检测电子式电压互感器谐波测量性能的评价。
60.本方案应用冲击电压发生器，向待检测电子式电压互感器施加冲击电压。冲击电压中包含了丰富的频率分量，且波头越陡，所含高频分量越丰富；波尾越长，所含频域范围越宽。现有高压实验室普遍配置有冲击电压发生器，且波头波尾时间可在一定范围内调整，能够满足对电压互感器频响特性检测的需求。
61.如图4所示，为本方案步骤s4中得到的误差-频率曲线，若谐波测量最大允许误差为5％，从图4可以查得，最大测量频率约为2350hz，即最大可测谐波次数为47次谐波(2350/50＝47)。
62.实施例2
63.如图2所示，一种用于实现实施例1电压互感器幅频响应特性检测方法的电压互感器幅频响应特性检测装置，包括：
64.冲击电压发生器，用于分别向标准分压器和待检测电子式电压互感器施加相同的输出电压；本方案所采用的冲击电压发生器冲击电压可以任意幅值。
65.标准分压器，用于接收冲击电压发生器的输出电压，在二次侧输出电压波形。
66.具体的，所述标准分压器和所述待检测电子式电压互感器并联。所述标准分压器包括串联的第一高压臂和第一低压臂，所述第一高压臂用于连接所述冲击电压发生器的电压输出端，所述波形记录仪连接在所述第一高压臂和第一低压臂之间。所述标待检测电子式电压互感器包括第二高压臂、第二低压臂、二极管和电子单元，所述第二高压臂和第二低压臂串联，所述二极管的正极连接在第二高压臂和第二低压臂之间；所述二极管的负极连接所述电子单元；所述第二高压臂用于连接所述冲击电压发生器的电压输出端，所述波形记录仪连接所述电子单元。
67.波形记录仪，用于分别记录标准分压器的二次侧输出电压波形以及待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形；
68.计算机，用于分别对所述标准分压器的二次侧输出电压波形以及待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形进行傅里叶变换分析，得到第一幅频特性和第二幅频特性；并以所述第一幅频特性为基准，由第一幅频特性和第二幅频特性计算得到所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线；根据所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线，确定所述待检测电子式电压互感器的幅频响应特性。
69.本方案中所采用的冲击电压发生器、标准分压器和波形记录仪等均为高压实验室常见的仪器，有利于本方案的实现。
70.实施例3
71.如图5所示，一种电压互感器幅频响应特性检测装置，包括：
72.电压波形获取模块，用于利用冲击电压发生器分别向标准分压器和待检测电子式电压互感器施加相同的输出电压，得到所述标准分压器的二次侧输出电压波形，以及所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形。
73.电压波形获取模块中，所述标准分压器的二次侧输出电压波形以及所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形由波形记录仪测量得到。
74.第一分析模块，用于采用傅里叶变换分析所述标准分压器的二次侧输出电压波形，得到第一幅频特性。
75.第二分析模块，用于采用傅里叶变换分析所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形，得到第二幅频特性。
76.计算模块，用于由第一幅频特性和第二幅频特性计算得到所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线；其中，以所述第一幅频特性为基准。
77.评价模块，用于根据所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线，确定所述待检测电子式电压互感器的幅频响应特性。
78.实施例4
79.如图6所示，本发明还提供一种用于实现上述的电压互感器幅频响应特性检测方
法的电子设备100；电子设备100包括存储器101、至少一个处理器102、存储在存储器101中并可在至少一个处理器102上运行的计算机程序103及至少一条通讯总线104。存储器101可用于存储计算机程序103，处理器102通过运行或执行存储在存储器101内的计算机程序，以及调用存储在存储器101内的数据，实现实施例1一种电压互感器幅频响应特性检测方法步骤。
80.存储器101可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据电子设备100的使用所创建的数据(比如音频数据)等。此外，存储器101可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。
81.至少一个处理器102可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，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、分立硬件组件等。处理器102可以是微处理器或者该处理器102也可以是任何常规的处理器等，处理器102是电子设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备100的各个部分。
82.电子设备100中的存储器101存储多个指令以实现一种电压互感器幅频响应特性检测方法，处理器102可执行多个指令从而实现：
83.利用冲击电压发生器分别向标准分压器和待检测电子式电压互感器施加相同的输出电压，得到所述标准分压器的二次侧输出电压波形，以及所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形；
84.采用傅里叶变换分析所述标准分压器的二次侧输出电压波形，得到第一幅频特性；
85.采用傅里叶变换分析所述待检测电子式电压互感器的二次侧输出电压波形，得到第二幅频特性；
86.由第一幅频特性和第二幅频特性计算得到所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线；其中，以所述第一幅频特性为基准；
87.根据所述待检测电子式电压互感器的测量幅值误差随频率的变化曲线，确定所述待检测电子式电压互感器的幅频响应特性。
88.实施例5
89.电子设备100集成的模块/单元如果以软件功能单元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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机
存储器及只读存储器(rom，read-only memory)。
90.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。
91.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。
92.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。
93.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。
94.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。