一种容性绝缘设备介质损耗角的计算方法

摘要

本发明公开了监测技术领域的一种容性绝缘设备介质损耗角的计算方法。其技术方案是，首先构建Blackman自卷积窗，并采集待测设备的电流和电压信号，并对电流和电压信号的进行离散采样；其次采用构建的Blackman自卷积窗对离散信号序列进行加窗截断，得到加窗截断后离散信号的离散频谱函数；接着对加窗截断后离散信号的离散频谱函数进行分析，得到主瓣宽度与旁瓣特性；最后采用四谱线插值修正理论求解出电压、电流基波信号相位角进而求出介损角。本发明利用Blackman自卷积窗极好的抑制频谱泄露效应，利用四谱线插值进行频谱校正，解决非同步采样下基于FFT理论的介损角测量误差，测量精度高，硬件要求小。

主权项

一种容性绝缘设备介质损耗角的计算方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤1：构建Blackman自卷积窗；步骤2：采集待测设备的电流和电压信号，并对电流和电压信号进行离散采样，得到电流和电压信号的离散数字信号序列；步骤3：采用步骤1中构建的Blackman自卷积窗对离散信号序列进行加窗截断，并进行快速傅里叶变换FFT，从而得到加窗截断后离散信号的离散频谱函数；步骤4：在步骤3的基础上，对加窗截断后离散信号的离散频谱函数进行分析，得到主瓣宽度与旁瓣特性；步骤5：通过分析加窗截断信号经FFT后离散频谱，比较并找出基波频点准确位置附近里所有离散谱线幅值最大的四根谱线，采用四谱线插值修正理论求解出电压、电流基波信号相位角进而求出介损角；所述步骤3中的具体过程为：步骤301：对电流、电压离散序列加窗截断后，加窗截断信号为：$x\left(n\right)=\underset{h=0}{\overset{H}{\Sigma }}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{A}_{h}sin(2\pi \frac{h·f_0}{f_s}n+{\phi }_h)W_{BP}\left(n\right)$其中，A_h为h次谐波分量幅值；f_s为采样频率；φ_h为h次谐波分量初相角；f₀为基波频率；H为所能采集的最高次谐波次数；N为离散Blackman自卷积窗的长度；W_BP(n)为P阶Blackman自卷积窗的频率特性函数；步骤302：根据快速傅里叶变换FFT的基本性质，加窗截断信号经FFT后，离散频谱为：$X\left(k\right)=\underset{h=1}{\overset{H}{\Sigma }}\frac{1}{2j}\left(A_h{e}^{{\mathrm{j\phi }}_m}{W}_{BP}\right(k-{\mathrm{hk}}_0)+A_h{e}^{-{\mathrm{j\phi }}_h}{W}_{BP}(k+{\mathrm{hk}}_0\left)\right)$其中，k₀＝f₀N/f_s，为基波频点准确位置；步骤303：根据离散傅里叶变换的基本性质，长度为N的P阶Blackman自卷积窗其离散频谱函数为：$W_{BP}\left(k\right)={\left\{sin\left(\frac{k}{P}\pi \right)e^{-j\frac{k\pi }{P}}\underset{h=0}{\overset{2}{\Sigma }}\frac{{(-1)}^h{a}_{h}sin\frac{2\pi k}{N}}{2sin\left[\pi (\frac{k}{N}-\frac{h}{M})\right]sin\left[\pi (\frac{k}{N}+\frac{h}{M})\right]}\right\}}^P$其中，M为原Blackman窗的长度。