采用變比擬合的電容式電壓互感器諧波測量校正方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電容式電壓互感器電壓測量領域，尤其涉及一種采用變比擬合的電容 式電壓互感器諧波測量校正方法。
【背景技術】
[0002] 電容式電壓互感器（CVT)被廣泛應用于中性點直接接地高壓系統的電壓測量，是 目前高電壓等級系統諧波測量最主要的二次信號來源。但是在國家標準GB/T《電能質量公 用電網諧波》中明確規定"電容式電壓互感器不能用于諧波測量"。
[0003]目前的相關研究多集中于對電容式電壓互感器（CVT)諧波測量誤差的原理分析 方面。通過建立諧波等效電路，給出其對應參數的計算方法，對電容式電壓互感器（CVT)諧 波測量精度的理論研究；通過改變二次側負載和采用不用型號的阻尼器研究電容式電壓互 感器（CVT)的測量精度變化規律；從傳遞函數的角度分析雜散電容和耦合電容對電容式電 壓互感器（CVT)測量誤差的影響。然而現有的研究主要針對于電容式電壓互感器（CVT)的 定性分析，未涉及各誤差峰值點來源的定量分析計算方法，也未給出針對電容式電壓互感 器（CVT)這一誤差特性的校正方法。
[0004] 目前的研究對諧波條件下CVT測量誤差產生的機理研究尚不深入，就不同因素影 響CVT諧波測量誤差的量化分析上仍存在不足，尤其缺乏對具有不同阻尼器CVT諧波測量 誤差的分析。也缺少對CVT諧波測量誤差進行校正。本發明的目的在于利用電容式電壓互 感器的寬頻特性，獲得變比頻率響應的幅頻曲線和相頻曲線，基于曲線對應的變比實際值 實現電容式電壓互感器諧波頻率下的準確測量。
【發明內容】
[0005] 本發明提出了采用速飽和型阻尼器的電容式電壓互感器（CVT)的寬頻特性，獲得 電容式電壓互感器在諧波頻率下的變比畸變值。對該變比的幅頻特性和相頻特性曲線進行 擬合，用獲得的擬合曲線實現電容式電壓互感器諧波測量的校正。
[0006] 本發明的技術方案提供一種采用變比擬合的電容式電壓互感器諧波測量校正方 法，對于同一電壓等級的CVT建立一致的等效電路，首先根據預設模型的等效電路元件參 數進行擬合，然后對其他型號的不同等效電路元件參數基于擬合結果進行校正，所述CVT 為電容式電壓互感器；
[0007] 所述根據預設模型的等效電路元件參數進行擬合，包括根據預設模型的等效電路 元件參數所得的變比幅頻響應曲線F(x)和相頻響應特性曲線H(x)分別進行擬合，得到 Fjx)和嘸―(X)，其中，Fjx)為F(x)中第i段變比幅值誤差，用201gK分度，單位為分貝 (dB)，K為變比的幅值邱⑴為第i段變比相角誤差，單位為度；X為頻率的對數值，i= 1,2, 3,4；
[0008] 所述基于擬合結果進行校正，包括以下步驟，
[0009] (1)根據待校正目標的等效電路元件參數，計算出補償電抗器與分壓電容器和中 間變壓器一次側雜散電容諧振的諧振頻率fi和補償電抗器內部諧振頻率f2;預設模型高于 工頻的諧振頻率有兩個，分別記為f1(:和f2(];
[0010] (2)相應變比K的幅值采用分壓比的方式表示如下，
[0011]
[0012] 式中，ω= 2πf，ω為角頻率，f為頻率，（^和C2分別為電容分壓器的高壓和中 壓電容；I^、L^和以及C&分別為補償電抗器線圈的電抗、鐵芯的電抗和電阻以及雜散 電容；LTf為接入阻尼器繞組的漏抗，Cf為阻尼器對地雜散電容；
[0013] 對幅值Ktaplltude采用201gK線性分度，根據待校正目標的等效電路元件參數，將fi 和f2代入上式中，并采用線性分度得到對應的變比幅值并記為K廊K2;
[0014] (3)根據預設模型高于工頻的諧振頻率分別為。和f2。，可獲得頻率差4=64。， 。2 -f2_『20;
[0015] (4)進行幅頻響應曲線調整如下，
[0016] i)若1彡F2(lgf1Q)，令匕〇〇 = &，求得對應X的值xn，如果頻率差cn = lgffXuS0,則將F2(x)曲線向右平移cn個單位；如果cn〈0,則將F2(x)曲線向左平移cn 個單位；
[0017] ii)若1<Fjlgf^。)，令匕〇〇 = &，求得對應X的值x12，如果頻率差c12 = lgffXuS0,則將F2(x)曲線向右平移c12個單位；如果c12〈0,則將F2(x)曲線向左平移c12 個單位；
[0018] iii)若K2>F4(lgf2。)，令F4(x) =K2，求得對應X的值x21;如果頻率差c21 = lgf2-x21> 0,則將F4(x)曲線向右平移c21個單位；如果c21〈0,則將F4(x)曲線向左平移c21 個單位；
[0019] iv)若K2<F4 (lgf2。)，令F4(X)=K2，求得對應X的值x22;如果頻率差c22 = lgf2-x22> 0,則將F4(x)曲線向右平移c22個單位；如果c22〈0,則將F4(x)曲線向左平移c22 個單位；
[0020] V)對于頻率f<f2的頻帶采用直線擬合，由諧振頻率峰值點（Igf1，D和 (lgf2，K2)確定擬合函數F3(x) ^Fjx) = 0 ;
[0021] (5)進行相頻響應曲線的擬合也采用平移的方法，設ΡΛ
[0022] i)若。，則將Η2 (X)向左平移|Cl | = |f「f1Q |個單位；若。，則將Η2 (X)向 右平移|c」=個單位；
[0023] ii)若f2〈f2。，則將H4 (X)向左平移Ic21 =If2_f2。I個單位；若f2>f2。，則將H4 (X)向 右平移|c2| = |f2-f2Q|個單位；
[0024] iii)頻率處于匕與f2之間的響應曲線H3(x)采用二次函數擬合，曲線頂點縱坐標 取實際數據，兩端點分別取況，氏況)），（f2，H4(f2));令氏〇〇 = 0;
[0025] (6)根據變比幅頻響應曲線F(x)中變比的測量誤差比，得到CVT諧波測量的額定 變比KN與變比K的幅值KAnipllt_的比值，將諧波頻率下CVT的電壓幅值測量值乘以該比值 4，獲得準確的電壓幅值測量值；將諧波頻率下CVT的電壓相角測量值減去H(x)，獲得準 A 確的電壓相角測量值；完成對諧波頻率下CVT測量值的校正。
[0026] 而且，計算諧振頻率匕和f2實現方式如下，
[0033] 其中，Xcn和Xu分別為補償電抗器與分壓電容器和中間變壓器一次側雜散電容諧 振電路的等效容抗和感抗；Xu分別為補償電抗器內部諧振電路的容抗和感抗；ω= 2πf，ω為角頻率，f為頻率心和C2分別為電容分壓器的高壓和中壓電容；CT1為中間變壓 器一次側對地雜散電容；和C&分別為補償電抗器線圈的電抗、鐵芯的電抗以及雜散 電容；LTf為接入阻尼器繞組的漏抗，Cf為阻尼器對地雜散電容。
[0034] 本發明將電容式電壓互感器寬頻特性作為衡量電容式電壓互感器實際變比的標 準，對諧波頻率下電容式電壓互感器的測量結果進行校正，解決了電容式電壓互感器不能 應用于諧波測量這一問題，相對于瞬時無功理論和小波變換理論等基于算法的諧波測量方 法具有計算方法簡單和實時性的優點，避免了一定時間段內大量采集電容式電壓互感器測 量結果后才進行數據分析獲得諧波結果的問題，擴大了電容式電壓互感器的應用帶寬。
【附圖說明】
[0035] 圖1是本發明實施例的采用速飽和型阻尼器的電容式電壓互感器電路圖；
[0036] 圖2是本發明實施例的基于多項式擬合的幅頻曲線擬合圖；
[0037]圖3是本發明實施例的基于多項式擬合和分數擬合的相頻曲線擬合圖；
[0038] 圖4是本發明實施例的變比幅頻擬合校正方法流程圖。
[0039] 圖5是本發明實施例的方法應用示意圖。
【具體實施方式】
[0040] 以下結合附圖和實施例對本發明技術方案進行具體描述。
[0041] 本發明在采用速飽和型阻尼器的電容式電壓互感器一次側施加不同頻率的等電 壓值，二次側測量結果與一次側施加電壓之比為電容式電壓互感器實際變比。利用多項式 擬合和分數擬合獲得變比頻率響應特性曲線的擬合函數。根據電容式電壓互感器等效電路 參數，獲得各諧振點頻率，利用分壓公式獲得諧振頻率下的實際變比值。根據諧振頻率和實 際變比值，實現擬合函數的平移與變換，得到準確的電容式電壓互感器擬合函數公式。基于 此公式校正電容式電壓互