[发明专利]一种宽频介损检测装置中的介质损耗角正切计算方法

说明书

本发明公开了一种宽频介损检测装置中的介质损耗角正切计算方法，对宽频介损检测装置中多个频率点的电压数据和电流数据进行处理，使用叠加算法在一定程度消除随机噪声的干扰，利用平滑滤波对电压信号和电流信号的幅值进行计算，利用卡尔曼滤波算法对滤波信号进行校正，重复以上步骤至精度达到一定程度。本发明利用叠加算法进行信号滤波的同时对信号的相位不产生任何影响，同时利用最小二乘算法计算迭代过程中的视在相位角有效消除随机噪声导致信号局部畸变对计算结果的影响，利用卡尔曼滤波算法进行迭代运算实现逐步提升计算精度，进一步降低滤波算法对原始信号的相位偏移，获得较高的测量精度，大幅降低了介损检测设备硬件的复杂程度。

技术领域

本发明涉及电力系设备绝缘状态检测领域，具体的说是一种宽频介损检测装置中的介质损耗角正切计算方法。

背景技术

介质损耗角正切是交流电压下电介质中有功分量和无功分量的比值，常用作电气设备绝缘状态评价指标。它反映了绝缘的劣化程度，能够对绝缘受潮、整体劣化、大的裂隙等整体类型的缺陷实现有效的诊断。当前常用的介质损耗角正切测量设备均为测量基于工频激励下的介质损耗。在工频状态下，介质损耗因数对研究套管绝缘的整体劣化较为灵敏，如均匀受潮的情况，而对于局部缺陷则不够灵敏，且随着绝缘设备体积的增大，其敏感度也会随之下降。同时，绝缘设备的绝缘电阻一般都在MΩ级别，响应电流的幅值在微安级别及以下，微弱的响应电流在检测中干扰十分严重，导致测量得到的响应电流信噪比极低，这些影响又为绝缘状态的分析带来较大的影响。为提升绝缘状态的检测的准确度，将传统的工频激励替换为1mHz-10kHz范围内的激励进行介损检测能够有效的提升检测灵敏度。同时，宽频段的激励下的响应电流频率是相同的，宽频段的响应电流的噪声类型更加繁杂，低信噪比的响应电流导致的介质损耗角计算误差严重影响绝缘状态评价的准确性。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种宽频介损检测装置中的介质损耗角正切计算方法，对宽频介损检测装置中多个频率点的电压数据和电流数据进行处理，使用叠加算法在一定程度消除随机噪声的干扰，利用平滑滤波对电压信号和电流信号的幅值进行计算，利用卡尔曼滤波算法对滤波信号进行校正，重复以上步骤至精度达到一定程度。通过上述信号处理方法实现宽频介损检测装置各个频率点电压信号和电流信号的幅值及相位差。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：一种宽频介损检测装置中的介质损耗角正切计算方法，宽频介质损耗检测装置对检测目标进行多个频率点的扫描测量，在每个频率点处测量获得电信号，电信号包括电压信号和电流信号，包括以下步骤：

S1、获取频率点的离散电信号，电信号包括电流信号和电压信号；

S2、根据激励信号的频率对离散电信号进行整周期截取，获得整周期电信号；

S3、将获得的整周期电信号按照采样点数进行叠加，获得叠加信号；

S4、处理叠加信号得到幅值和视在幅值；

S401、对叠加信号进行随机重采样，获得P个样本点的序号和幅值；

S402、对叠加信号进行平滑滤波，获取波峰和波谷的幅值，且基于波峰和波谷的幅值计算视在幅值；

S5、计算P个重采样样本点的正弦值；

S6、基于最小二乘法计算电信号的视在相位；

S7、将视在幅值和视在相位作为正弦信号初始值获得视在电信号；

S8、以视在电信号作为理论信号，以叠加信号作为观测信号，基于卡尔曼滤波算法进行滤波；

S9、以S8滤波后的信号替换叠加信号重复S4-S8，直至S9中理论信号与观测信号的误差小于阈值，输出电信号相位角，计算电流信号相位角与电压信号相位角的差值，通过差值计算获得介质损耗角正切。

S1的具体步骤包括：