电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法、装置及设备与流程

1.本技术涉及电力技术领域，特别是涉及一种电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法、装置及设备。


背景技术：

2.电力系统中的光伏电池、充电桩等非线性电负载会产生大量谐波，谐波会增加系统的无功功率需求，影响电能计量，还会通过谐波共振，使得电力系统中设备的故障率增加。为了降低谐波问题对电力系统正常运行产生的影响，有必要对电力系统中各关键设备的谐波水平进行监测。cvt(capacitive voltage transformer，电容式电压互感器)是电力系统中用于测量系统电压的关键设备，但直接使用cvt进行系统电压测量时容易受到系统中的谐波影响，因此需要对cvt的谐波传输特性进行准确的检测。
3.传统技术中，对cvt谐波传输特性进行检测的方式是通过在cvt一次侧依次施加不同频率的各次谐波，利用录波器对每个频率的谐波都测量并记录cvt一次侧和二次侧的谐波信号，根据记录的多组谐波信号，确定cvt的谐波传输特性。
4.然而上述cvt的谐波传输特性检测方法的效率较低。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种检测效率高的电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法、装置及设备。
6.第一方面，本技术提供了一种电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法。所述方法包括：
7.向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压，第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各第一谐波电压的频率不同；
8.在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一一次电压，并对电容式电压互感器的二次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一二次电压；
9.根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
10.在其中一个实施例中，多个谐波电压的频率均为基波频率的奇数倍，基波频率为基波电压的频率。
11.在其中一个实施例中，根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性，包括：
12.对第一一次电压进行傅里叶展开处理，得到第一一次电压对应的第一一次幅值序列和第一一次相角序列，并对第一二次电压进行傅里叶展开处理，得到第一二次电压对应的第一二次幅值序列和第一二次相角序列；
13.对第一一次幅值序列和第一二次幅值序列进行除法处理，得到第一幅频序列，并
对第一一次相角序列和第一二次相角序列进行减法处理，得到第一相频序列；
14.对第一幅频序列和第一相频序列进行拟合处理，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
15.在其中一个实施例中，电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法还包括：
16.向一次侧输入第二组测试电压，第二组测试电压包括基波电压和多个第二谐波电压，各第二谐波电压的频率不同，第二谐波电压的幅值与第一谐波电压的幅值不同；
17.在电容式电压互感器被输入第二组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第二组测试电压对应的第二一次电压，并对二次侧的电压信号进行检测，得到第二组测试电压对应的第二二次电压；
18.根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性，包括：
19.根据第一一次电压、第一二次电压、第二一次电压和第二二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
20.在其中一个实施例中，根据第一一次电压、第一二次电压、第二一次电压和第二二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性，包括：
21.对第一一次电压进行傅里叶展开处理，得到第一一次电压对应的第一一次幅值序列和第一一次相角序列，并对第一二次电压进行傅里叶展开处理，得到第一二次电压对应的第一二次幅值序列和第一二次相角序列；
22.对第一一次幅值序列和第一二次幅值序列进行除法处理，得到第一幅频序列，并对第一一次相角序列和第一二次相角序列进行减法处理，得到第一相频序列；
23.对第二一次电压进行傅里叶展开处理，得到第二一次电压对应的第二一次幅值序列和第二一次相角序列，并对第二二次电压进行傅里叶展开处理，得到第二二次电压对应的第二二次幅值序列和第二二次相角序列；
24.对第二一次幅值序列和第二二次幅值序列进行除法处理，得到第二幅频序列，并对第二一次相角序列和第二二次相角序列进行减法处理，得到第二相频序列；
25.对第一幅频序列和第二幅频序列进行加权平均处理，得到平均幅频序列；对第一相频序列和第二相频序列进行加权平均处理，得到平均相频序列；
26.对平均幅频序列和平均相频序列进行拟合处理，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
27.在其中一个实施例中，多个第一谐波电压的幅值的欧几里得范数小于或者等于预设值。
28.第二方面，本技术还提供了一种电容式电压互感器的谐波传输特性检测装置。所述装置包括：
29.信号输入模块，用于向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压，第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各第一谐波电压的频率不同；
30.数据采集模块，用于在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一一次电压，并对电容式电压互感器的二次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一二次电压；
31.数据处理模块，用于根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器
对应的谐波传输特性。
32.第三方面，本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述方法的步骤。
33.第四方面，本技术还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，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实如第一方面所述方法的步骤。
34.第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
35.上述电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法、装置及设备，通过向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压，第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各第一谐波电压的频率不同；在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一一次电压，并对电容式电压互感器的二次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一二次电压；根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性，这样，通过同时向电容式电压互感器的一次侧输入包括基波电压和多个第一谐波电压的第一组测试电压，仅需要对电容式电压互感器一次侧的电压信号和二次侧的电压信号进行一次测量，对测量获得的一组第一一次电压和第一二次电压进行处理即可获得电容式电压互感器对应的谐波传输特性，简化检测步骤，降低数据处理复杂度，从而提高电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的效率。
附图说明
36.图1为一个实施例中电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的应用环境图；
37.图2为一个实施例中电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的流程示意图；
38.图3为一个实施例中电容式电压互感器的内部结构示意图；
39.图4为一个实施例中电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的流程示意图；
40.图5为一个实施例中电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的流程示意图；
41.图6为一个实施例中电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的流程示意图；
42.图7为另一个实施例中电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的流程示意图；
43.图8为一个实施例中电容式电压互感器的谐波传输特性检测装置的结构框图；
44.图9为一个实施例中电容式电压互感器的谐波传输特性检测装置的结构框图；
45.图10为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
46.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
47.本技术实施例提供的电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102通过网络与服务器104进行通信。数据存储系统可以
存储服务器104需要处理的数据。数据存储系统可以集成在服务器104上，也可以放在云上或其他网络服务器上。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备，物联网设备可为智能音箱、智能电视、智能空调、智能车载设备等。便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等。服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
48.终端102用于向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压，第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各第一谐波电压的频率不同；在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一一次电压，并对电容式电压互感器的二次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一二次电压；根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
49.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法，以该方法应用于图1中的应用环境为例进行说明，包括以下步骤：
50.步骤202，向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压。
51.其中，电容式电压互感器的一次侧指的是与高压电路连接的部分，包括高压端子、高压电容、中压电容抽头、低压端子、低压电容、重压变压器、补偿电抗器和接地装置。
52.其中，第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各第一谐波电压的频率不同。
53.示例性的，第一组测试电压中的基波电压的频率为50hz，基波电压的幅值为10kv；第一谐波电压的幅值是基波电压的幅值的a倍，其中，a为1％～5％范围内的任意值，第n个第一谐波电压的频率为n*50hz，其中，n为1～50范围内的各个整数值。
54.又示例性的，第一组测试电压中的基波电压的频率为50hz，基波电压的幅值为10kv；第一谐波电压的幅值是基波电压的幅值的a倍，其中，a为1％～5％范围内的任意值，第n个第一谐波电压的频率为(2n-1)*50hz，其中，n为1～25范围内的各个整数值。
55.可选的，第一组测试电压中的基波电压的频率也可以为60hz。
56.步骤204，在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一一次电压，并对电容式电压互感器的二次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一二次电压。
57.其中，电容式电压互感器的二次侧指的是与低压计量系统连接的部分，包括阻尼装置以及二次端子。
58.示例性的，参考图3，为一种具有两个二次绕组的电容式电压互感器的内部结构示例性示意图。向电容式电压互感器一次侧的高压端子和低压端子输入第一组测试电压，在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中，在高压端子和低压端子之间对一次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一一次电压；对电容式电压互感器二次侧的第二二次端子的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一二次电压，第二二次端子的阻尼装置的可以使互感器的输出波形更加平稳，避免意外产生的高压波形损坏检测设备。
59.步骤206，根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
60.其中，电容式电压互感器对应的谐波传输特性包括谐波幅频传输特性和谐波相频传输特性，谐波的幅频特性指的是谐波经过电容式电压互感器之后，其振幅和频率之间的关系，谐波振幅较大的频率可能会影响电容式电压互感器对系统电压测量结果的准确性，因此需要获取谐波的幅频特性，以对照确定合适的补偿措施；谐波的相频特性指的是谐波的相位和频率之间的关系，谐波传输过程中发生相位迟滞可能会造成电容式电压互感器在测量系统电压时结果不稳定，因此需要获取谐波的相频特性，以对照制定相应的防护措施。
61.示例性的，对第一一次电压进行分析，获取第一组测试电压中的各频点电压，进而获取各频点电压的基波分量和谐波分量；对第一二次电压进行分析，获取第一组测试电压经过电容式电压互感器传输后二次侧各频点电压，进而获取各频点电压的基波分量和谐波分量；根据一次侧和二次侧的各次谐波分量，得到不同频率时二次侧谐波分量与一次侧谐波分量的关系，其中，不同频率时二次侧谐波振幅分量与一次侧谐波振幅分量的关系经过插值处理得到谐波幅频传输特性；不同频率时二次侧谐波相角分量与一次侧谐波相角分量的关系经过插值处理得到谐波相频传输特性。
62.进一步的，可以根据一次侧各频点电压和二次侧各频点电压构建传递函数以表示谐波传输特性。
63.示例性的，谐波传递函数h(jω)可以表示为：
[0064][0065]
其中，u
n1
(jω)表示一次侧各频点电压，u
n2
(jω)表示二次侧各频点电压，n为1～25范围内的各个整数值。
[0066]
上述电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法中，通过向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压，第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各第一谐波电压的频率不同；在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一一次电压，并对电容式电压互感器的二次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一二次电压；根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性，在本实施例中，通过将一组测试电压同时输入电容式电压互感器的一次侧以获取计算谐波传输特性所需的电压信号，简化谐波传输特性的检测过程；仅需对电容式电压互感器的一次侧和二次侧的电压信号进行一次检测得到的检测数据进行分析处理即可获取电容式电压互感器对应的谐波传输特性，降低谐波传输特性的计算复杂度，从而提高了电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的效率。
[0067]
在一个实施例中，基于图2所示的实施例，多个谐波电压的频率均为基波频率的奇数倍，基波频率为基波电压的频率。
[0068]
其中，选取基波频率的奇数倍频率的谐波电压，即奇数次谐波，是因为实际应用场景中奇数次谐波相较于偶数次谐波更容易引起不对称电流，从而引起电容式电压互感器的功率损失，导致电容式电压互感器工作稳定性降低，甚至会造成内部元器件损害。
[0069]
本实施例中，通过设置第一组测试电压中的多个谐波电压的频率均为基波电压频率的奇数倍，相较于同时检测奇数倍频率的谐波电压和偶数倍频率的谐波电压的传输特性，能够在简化检测步骤的同时保证获取的谐波传输特性的可用性。
[0070]
在一个实施例中，基于图2所示的实施例，如图4所示，根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性，包括以下步骤：
[0071]
步骤402，对第一一次电压进行傅里叶展开处理，得到第一一次电压对应的第一一次幅值序列和第一一次相角序列，并对第一二次电压进行傅里叶展开处理，得到第一二次电压对应的第一二次幅值序列和第一二次相角序列。
[0072]
其中，第一一次幅值序列和第一一次相角序列是由第一一次电压进行傅里叶展开处理得到的，第一一次电压是在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中一次侧的电压信号，性质属于复杂的周期性信号，对第一一次电压进行傅里叶展开可以得到第一一次电压的幅值和相位的频域表示，将第一一次电压傅里叶展开式按照频率进行整理，获得第一一次幅值序列和第一一次相角序列；对第一二次电压的处理于第一一次电压相同，对第一二次电压进行傅里叶展开然后按照频率整理即可获得第一二次幅值序列和第一二次相角序列。
[0073]
步骤404，对第一一次幅值序列和第一二次幅值序列进行除法处理，得到第一幅频序列，并对第一一次相角序列和第一二次相角序列进行减法处理，得到第一相频序列。
[0074]
其中，第一幅频序列是按照频率整理的第一二次幅值与第一一次幅值的幅值比；第一相频序列是按照频率整理的第一一次相角与第一二次相角的相角差。
[0075]
步骤406，对第一幅频序列和第一相频序列进行拟合处理，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
[0076]
其中，电容式电压互感器对应的谐波传输特性包括谐波幅频特性和谐波相频特性，谐波幅频特性指的是对第一幅频序列进行插值拟合处理得到的谐波幅频特性曲线；谐波相频特性指的是对第一相频序列进行插值拟合处理得到的谐波相频特性曲线。
[0077]
上述实施例分别对第一一次电压和第一二次电压进行处理，得到第一幅频序列和第一相频序列，进而得到电容式电压互感器谐波传输的幅频特性曲线和相频特性曲线，本实施例中，通过对一组检测数据的处理即可获得电容式电压互感器的谐波传输特性，相较于传统技术中需要对多组检测数据进行处理获取传输特性的检测方法所需数据量更小，能够有效降低电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的计算复杂度。
[0078]
在一个实施例中，基于图2所示的实施例，如图5所示，电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法还包括：
[0079]
步骤502，向一次侧输入第二组测试电压。
[0080]
其中，第二组测试电压包括基波电压和多个第二谐波电压，各第二谐波电压的频率不同，第二谐波电压的幅值与第一谐波电压的幅值不同。
[0081]
示例性的，第一组测试电压中的基波电压的频率为50hz，第一组测试电压中各第一谐波电压的幅值为基波电压的幅值的1％，第n个第一谐波电压的频率为(2n-1)*50hz，其中，n为1～25范围内的各个整数值。
[0082]
第二组测试电压中的基波电压的频率为50hz，第二组测试电压中各第二谐波电压的幅值为基波电压的幅值的2％，第i个第二谐波电压的频率为(2i-1)*50hz，其中，i为1～25范围内的各个整数值。
[0083]
步骤504，在电容式电压互感器被输入第二组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第二组测试电压对应的第二一次电压，并对二次侧的电压信号进行检
测，得到第二组测试电压对应的第二二次电压。
[0084]
根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性，包括：
[0085]
步骤506，根据第一一次电压、第一二次电压、第二一次电压和第二二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
[0086]
其中，根据第一一次电压和第一二次电压，能够得到第一谐波传输数据；根据第二一次电压和第二二次电压，能够得到第二谐波传输数据；对第一谐波传输数据和第二谐波传输数据进行加权平均处理，得到目标谐波传输数据，根据目标谐波传输数据得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
[0087]
在一个可能的实施例中，第二组测试电压可以有多个，各第二组测试电压中第二谐波电压的幅值可以是基波电压幅值的j倍，其中，j为1％～5％范围内的任意值。
[0088]
根据多个第二组测试电压获取多组第二一次电压和多组第二二次电压，根据每组一次电压和二次电压都能够获得一组谐波传输数据，对各组谐波传输数据进行加权平均处理，得到目标谐波传输数据，根据目标谐波传输数据得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
[0089]
本实施例向一次侧输入与第一组测试电压幅值不同的第二组测试电压，通过检测多组一次电压和二次电压，获取多组谐波传输数据，对各组谐波传输数据进行加权平均处理，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性，能够提高电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的准确度。
[0090]
在一个实施例中，基于图5所示的实施例，如图6所示，根据第一一次电压、第一二次电压、第二一次电压和第二二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性，包括：
[0091]
步骤602，对第一一次电压进行傅里叶展开处理，得到第一一次电压对应的第一一次幅值序列和第一一次相角序列，并对第一二次电压进行傅里叶展开处理，得到第一二次电压对应的第一二次幅值序列和第一二次相角序列。
[0092]
其中，对第一一次电压进行傅里叶展开处理可以得到第一一次电压傅里叶展开式，通过提取第一一次电压傅里叶展开式各项的频率和傅里叶系数，求解各频率对应的傅里叶系数的模值，得到第一一次幅值序列；求解各频率对应的傅里叶系数的反切函数值，第一一次相角序列。对第一二次电压进行同样的处理，可以得到第一二次幅值序列和第一二次相角序列。
[0093]
示例性的，对第一一次电压进行傅里叶展开处理，得到第一一次电压傅里叶展开式f(x)可以表示为：
[0094][0095]
其中，a0/2表示第一一次电压的均值，nω0表示谐波分量的频率，an表示余弦谐波分量的傅里叶系数，bn表示正弦谐波分量的傅里叶系数。
[0096]
第一一次幅值序列中的值以及第一一次相角序列中的值可以表示为：
[0097]
[0098][0099]
步骤604，对第一一次幅值序列和第一二次幅值序列进行除法处理，得到第一幅频序列，并对第一一次相角序列和第一二次相角序列进行减法处理，得到第一相频序列。
[0100]
示例性的，第一幅频序列可以表示为：
[0101][0102]
第一相频序列可以表示为：
[0103][0104]
步骤606，对第二一次电压进行傅里叶展开处理，得到第二一次电压对应的第二一次幅值序列和第二一次相角序列，并对第二二次电压进行傅里叶展开处理，得到第二二次电压对应的第二二次幅值序列和第二二次相角序列。
[0105]
其中，对第二一次电压、第二二次电压的处理与对第一一次电压的处理相同。
[0106]
步骤608，对第二一次幅值序列和第二二次幅值序列进行除法处理，得到第二幅频序列，并对第二一次相角序列和第二二次相角序列进行减法处理，得到第二相频序列。
[0107]
其中，对第二一次幅值序列和第二二次幅值序列的处理与对第一一次幅值序列和第一二次幅值序列的处理相同；对第二一次相角序列和第二二次相角序列的处理与对第一一次相角序列和第一二次相角序列的处理相同。
[0108]
步骤610，对第一幅频序列和第二幅频序列进行加权平均处理，得到平均幅频序列；对第一相频序列和第二相频序列进行加权平均处理，得到平均相频序列。
[0109]
其中，对第一幅频序列和第二幅频序列进行加权平均处理是指在计算平均幅频序列中的值时，对各频率对应的第一幅频序列和第二幅频序列中的数值按照其对应的权重来加权，以得到更准确的平均幅频序列。
[0110]
示例性的，可以按照第一组测试电压和第二组测试电压的幅值分配第一幅频序列和第二幅频序列的权重。
[0111]
对第一相频序列和第二相频序列进行加权平均处理的过程与对第一幅频序列和第二幅频序列进行加权平均处理的过程相同。
[0112]
步骤612，对平均幅频序列和平均相频序列进行拟合处理，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
[0113]
其中，对平均幅频序列进行拟合处理指的是利用已知的平均幅频序列，构造出满足平均幅频序列中的值并尽量接近实际数据变化情况的函数，从而可以获得一段连续的谐波幅频特性曲线；基于同样的原理，对平均相频序列进行拟合处理可以得到一段连续的谐波相频特性曲线。
[0114]
示例性的，可以采用线性插值方法，假设平均幅频序列中相邻两个值之间是线性的，通过相邻两个值的斜率来计算未知点的函数值。
[0115]
上述实施例中向一次侧输入与第一组测试电压幅值不同的第二组测试电压，通过第一一次电压和第一二次电压获取第一幅频序列和第一相频序列，通过第二一次电压和第
二二次电压获取第二幅频序列和第二相频序列，对第一幅频序列和第二幅频序列进行加权平均处理，得到平均幅频序列；对第一相频序列和第二相频序列进行加权平均处理，得到平均相频序列，对平均幅频序列和平均相频序列进行拟合处理，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性，这样，通过两次检测电容式电压互感器一次侧和二次侧的电压，避免因设备或线路问题出现数据采集误差使得获取的谐波传输特性随之产生偏差，从而提高电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的准确度。
[0116]
在一个实施例中，基于图2所示的实施例，多个第一谐波电压的幅值的欧几里得范数小于或者等于预设值。
[0117]
其中，预设值可以基于电力系统实际应用场景中的谐波电压的实际情况的确定。
[0118]
示例性的，电力系统工作时可能存在的多个谐波电压的幅值的欧几里得范数一般在基波电压幅值的5％以内，因此，第k个第一谐波电压的幅值u
k，1
与基波电压幅值ub的关系可以表示为：
[0119][0120]
其中，n表示第一谐波电压的个数，n的取值范围是2～50范围内的各个整数值。
[0121]
本实施例中，设置多个第一谐波电压的幅值的欧几里得范数小于预设值，使得获取的谐波传输特性更适应电容式电压互感器在电力系统中工作时的谐波传输情况，提高电容式电压互感器谐波传输特性检测方法的场景适应性。
[0122]
可以理解的是，在一个实施例中，基于图5所示的实施例，多个第二谐波电压的幅值的欧几里得范数小于预设值。根据实际应用情况，第k个第二谐波电压的幅值u
k，2
与基波电压幅值ub的关系可以表示为：
[0123][0124]
其中，i表示第二谐波电压的个数，i的取值范围是2～50范围内的各个整数值。
[0125]
本实施例中，设置多个第一谐波电压的幅值的欧几里得范数和多个第二谐波电压的幅值的欧几里得范数均小于预设值，使得获取的谐波传输特性更适应电容式电压互感器在电力系统中工作时的谐波传输情况，提高电容式电压互感器谐波传输特性检测方法的场景适应性。
[0126]
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法。所述方法包括：
[0127]
步骤702，向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压。
[0128]
其中，第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各第一谐波电压的频率不同。
[0129]
示例性的，第一组测试电压中的基波电压的频率为50hz，基波电压的幅值为10kv；第一谐波电压的幅值基波电压的幅值的a倍，其中，a为1％～5％范围内的任意值，第n个第一谐波电压的频率为(2n-1)*50hz，其中，n为1～25范围内的各个整数值。
[0130]
步骤704，在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一一次电压，并对二次侧的电压信号进行检
测，得到第一组测试电压对应的第一二次电压。
[0131]
步骤706，向一次侧输入第二组测试电压。
[0132]
其中，第二组测试电压包括基波电压和多个第二谐波电压，各第二谐波电压的频率不同，第二谐波电压的幅值与第一谐波电压的幅值不同。
[0133]
示例性的，第二组测试电压中的基波电压的频率为50hz，基波电压的幅值为10kv；第二谐波电压的幅值基波电压的幅值的b倍，其中，b为1％～5％范围内不为a的任意值，第j个第二谐波电压的频率为(2j-1)*50hz，其中，j为1～25范围内的各个整数值。
[0134]
可选的，第二组测试电压可以有多个，各第二组测试电压中第二谐波电压的幅值可以是基波电压幅值的1％～5％。
[0135]
步骤708，在电容式电压互感器被输入第二组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第二组测试电压对应的第二一次电压，并对二次侧的电压信号进行检测，得到第二组测试电压对应的第二二次电压。
[0136]
步骤710，对第一一次电压进行傅里叶展开处理，得到第一一次电压对应的第一一次幅值序列和第一一次相角序列，并对第一二次电压进行傅里叶展开处理，得到第一二次电压对应的第一二次幅值序列和第一二次相角序列。
[0137]
步骤712，对第一一次幅值序列和第一二次幅值序列进行除法处理，得到第一幅频序列，并对第一一次相角序列和第一二次相角序列进行减法处理，得到第一相频序列。
[0138]
步骤714，对第二一次电压进行傅里叶展开处理，得到第二一次电压对应的第二一次幅值序列和第二一次相角序列，并对第二二次电压进行傅里叶展开处理，得到第二二次电压对应的第二二次幅值序列和第二二次相角序列。
[0139]
步骤716，对第二一次幅值序列和第二二次幅值序列进行除法处理，得到第二幅频序列，并对第二一次相角序列和第二二次相角序列进行减法处理，得到第二相频序列。
[0140]
步骤718，对第一幅频序列和第二幅频序列进行加权平均处理，得到平均幅频序列；对第一相频序列和第二相频序列进行加权平均处理，得到平均相频序列。
[0141]
可选的，将平均幅频序列和平均相频序列按照频率整理获取电容式电压互感器二次侧各频率的电压，将二次侧各频率的电压与一次侧对应频率的电压进行除法处理能够获得电容式电压互感器对应的传递函数。
[0142]
步骤720，对平均幅频序列和平均相频序列进行拟合处理，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。上述实施例中，向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压和第二组测试电压，第一组测试电压和第二组测试电压均包括基波电压和多个谐波电压，各谐波电压的频率不同；在电容式电压互感器被输入测试电压的过程中，对一次侧和二次侧的电压信号进行检测、分析和拟合处理，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性，本实施例通过同时输入基波电压和多个谐波电压，简化了电容式电压互感器的谐波传输特性的检测过程，对一次测量获取的检测数据进行分析和拟合即可获得一组谐波传输特性数据，能够有效降获取谐波传输特性的计算复杂度，还可以通过改变测试电压的幅值进行多次检测，对获取的多组谐波传输特性数据进行加权平均处理，获取准确度更高的谐波传输特性，这样，本实施例的电容式电压互感器谐波传输特性检测方法相较于传统技术中的检测方法具有更高的检测效率。
[0143]
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头
的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0144]
基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的电容式电压互感器的谐波传输特性检测装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个电容式电压互感器的谐波传输特性检测装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法的限定，在此不再赘述。
[0145]
在一个实施例中，如图8所示，提供了一种电容式电压互感器的谐波传输特性检测装置，包括：信号输入模块802、数据采集模块804和数据处理模块806，其中：
[0146]
信号输入模块802，用于向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压，第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各第一谐波电压的频率不同；
[0147]
数据采集模块804，用于在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一一次电压，并对电容式电压互感器的二次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一二次电压；
[0148]
数据处理模块806，用于根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
[0149]
在一个实施例中，信号输入模块802输入的多个谐波电压的频率均为基波频率的奇数倍，基波频率为基波电压的频率。
[0150]
在一个实施例中，数据处理模块806对第一一次电压进行傅里叶展开处理，得到第一一次电压对应的第一一次幅值序列和第一一次相角序列，并对第一二次电压进行傅里叶展开处理，得到第一二次电压对应的第一二次幅值序列和第一二次相角序列；对第一一次幅值序列和第一二次幅值序列进行除法处理，得到第一幅频序列，并对第一一次相角序列和第一二次相角序列进行减法处理，得到第一相频序列；对第一幅频序列和第一相频序列进行拟合处理，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
[0151]
在一个实施例中，信号输入模块802还用于向一次侧输入第二组测试电压，第二组测试电压包括基波电压和多个第二谐波电压，各第二谐波电压的频率不同，第二谐波电压的幅值与第一谐波电压的幅值不同；数据采集模块804还用于在电容式电压互感器被输入第二组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第二组测试电压对应的第二一次电压，并对二次侧的电压信号进行检测，得到第二组测试电压对应的第二二次电压；数据处理模块806还用于根据第一一次电压、第一二次电压、第二一次电压和第二二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
[0152]
在一个实施例中，数据处理模块806对第一一次电压进行傅里叶展开处理，得到第一一次电压对应的第一一次幅值序列和第一一次相角序列，并对第一二次电压进行傅里叶展开处理，得到第一二次电压对应的第一二次幅值序列和第一二次相角序列；对第一一次幅值序列和第一二次幅值序列进行除法处理，得到第一幅频序列，并对第一一次相角序列
和第一二次相角序列进行减法处理，得到第一相频序列；对第二一次电压进行傅里叶展开处理，得到第二一次电压对应的第二一次幅值序列和第二一次相角序列，并对第二二次电压进行傅里叶展开处理，得到第二二次电压对应的第二二次幅值序列和第二二次相角序列；对第二一次幅值序列和第二二次幅值序列进行除法处理，得到第二幅频序列，并对第二一次相角序列和第二二次相角序列进行减法处理，得到第二相频序列；对第一幅频序列和第二幅频序列进行加权平均处理，得到平均幅频序列；对第一相频序列和第二相频序列进行加权平均处理，得到平均相频序列；对平均幅频序列和平均相频序列进行拟合处理，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
[0153]
在一个实施例中，多个第一谐波电压的幅值的欧几里得范数小于或者等于预设值。
[0154]
在一个实施例中，如图9所示，提供了一种电容式电压互感器谐波传输特性检测装置，包括信号输入模块802、数据采集模块804和数据处理模块806。
[0155]
其中，信号输入模块802用于向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压，第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各第一谐波电压的频率不同；信号输入模块802包括电压谐波源8022和中压变压器8024，中压变压器8024的原边与电压谐波源8022相连接，中压变压器8024的副边与电容式电压互感器的高压端子和低压端子相连接。数据采集模块804用于在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中，与电容式电压互感器的高压端子和低压端子连接，对一次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一一次电压，与电容式电压互感器的二次端子连接，对二次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一二次电压。数据处理模块806用于获取第一一次电压和第一二次电压，对第一一次电压和第一二次电压进行处理，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。
[0156]
上述电容式电压互感器的谐波传输特性检测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0157]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图10所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口、显示单元和输入装置。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口、显示单元和输入装置通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、移动蜂窝网络、nfc(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法。该计算机设备的显示单元用于形成视觉可见的画面，可以是显示屏、投影装置或虚拟现实成像装置。显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或
鼠标等。
[0158]
本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0159]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
[0160]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
[0161]
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
[0162]
需要说明的是，本技术所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。
[0163]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory，mram)、铁电存储器(ferroelectric random access memory，fram)、相变存储器(phase change memory，pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
[0164]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0165]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法，其特征在于，所述方法包括：向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压，所述第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各所述第一谐波电压的频率不同；在所述电容式电压互感器被输入所述第一组测试电压的过程中，对所述一次侧的电压信号进行检测，得到所述第一组测试电压对应的第一一次电压，并对所述电容式电压互感器的二次侧的电压信号进行检测，得到所述第一组测试电压对应的第一二次电压；根据所述第一一次电压和所述第一二次电压，得到所述电容式电压互感器对应的谐波传输特性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个谐波电压的频率均为基波频率的奇数倍，所述基波频率为所述基波电压的频率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一一次电压和所述第一二次电压，得到所述电容式电压互感器对应的谐波传输特性，包括：对所述第一一次电压进行傅里叶展开处理，得到所述第一一次电压对应的第一一次幅值序列和第一一次相角序列，并对所述第一二次电压进行傅里叶展开处理，得到所述第一二次电压对应的第一二次幅值序列和第一二次相角序列；对所述第一一次幅值序列和所述第一二次幅值序列进行除法处理，得到第一幅频序列，并对所述第一一次相角序列和所述第一二次相角序列进行减法处理，得到第一相频序列；对所述第一幅频序列和第一相频序列进行拟合处理，得到所述电容式电压互感器对应的谐波传输特性。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：向所述一次侧输入第二组测试电压，所述第二组测试电压包括所述基波电压和多个第二谐波电压，各所述第二谐波电压的频率不同，所述第二谐波电压的幅值与所述第一谐波电压的幅值不同；在所述电容式电压互感器被输入所述第二组测试电压的过程中，对所述一次侧的电压信号进行检测，得到所述第二组测试电压对应的第二一次电压，并对所述二次侧的电压信号进行检测，得到所述第二组测试电压对应的第二二次电压；所述根据所述第一一次电压和所述第一二次电压，得到所述电容式电压互感器对应的谐波传输特性，包括：根据所述第一一次电压、所述第一二次电压、所述第二一次电压和所述第二二次电压，得到所述电容式电压互感器对应的谐波传输特性。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一一次电压、所述第一二次电压、所述第二一次电压和所述第二二次电压，得到所述电容式电压互感器对应的谐波传输特性，包括：对所述第一一次电压进行傅里叶展开处理，得到所述第一一次电压对应的第一一次幅值序列和第一一次相角序列，并对所述第一二次电压进行傅里叶展开处理，得到所述第一二次电压对应的第一二次幅值序列和第一二次相角序列；对所述第一一次幅值序列和所述第一二次幅值序列进行除法处理，得到第一幅频序列，并对所述第一一次相角序列和所述第一二次相角序列进行减法处理，得到第一相频序
列；对所述第二一次电压进行傅里叶展开处理，得到所述第二一次电压对应的第二一次幅值序列和第二一次相角序列，并对所述第二二次电压进行傅里叶展开处理，得到所述第二二次电压对应的第二二次幅值序列和第二二次相角序列；对所述第二一次幅值序列和所述第二二次幅值序列进行除法处理，得到第二幅频序列，并对所述第二一次相角序列和所述第二二次相角序列进行减法处理，得到第二相频序列；对所述第一幅频序列和所述第二幅频序列进行加权平均处理，得到平均幅频序列；对所述第一相频序列和所述第二相频序列进行加权平均处理，得到平均相频序列；对所述平均幅频序列和所述平均相频序列进行拟合处理，得到所述电容式电压互感器对应的谐波传输特性。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个第一谐波电压的幅值的欧几里得范数小于或者等于预设值。7.一种电容式电压互感器的谐波传输特性检测装置，其特征在于，所述装置包括：信号输入模块，用于向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压，所述第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各所述第一谐波电压的频率不同；数据采集模块，用于在所述电容式电压互感器被输入所述第一组测试电压的过程中，对所述一次侧的电压信号进行检测，得到所述第一组测试电压对应的第一一次电压，并对所述电容式电压互感器的二次侧的电压信号进行检测，得到所述第一组测试电压对应的第一二次电压；数据处理模块，用于根据所述第一一次电压和所述第一二次电压，得到所述电容式电压互感器对应的谐波传输特性。8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种电容式电压互感器的谐波传输特性检测方法、装置及设备。所述方法包括：向电容式电压互感器的一次侧输入第一组测试电压，第一组测试电压包括基波电压和多个第一谐波电压，各第一谐波电压的频率不同；在电容式电压互感器被输入第一组测试电压的过程中，对一次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一一次电压，并对电容式电压互感器的二次侧的电压信号进行检测，得到第一组测试电压对应的第一二次电压；根据第一一次电压和第一二次电压，得到电容式电压互感器对应的谐波传输特性。采用本方法能够提高电容式电压互感器的谐波传输特性的检测效率。互感器的谐波传输特性的检测效率。互感器的谐波传输特性的检测效率。


技术研发人员：武霁阳 彭光强 国建宝 陈名 陈潜 黄义隆 彭茂兰 杨光源 陈礼昕 黄之笛 龚泽 王振 黄炟超
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司电力科研院
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/25