谐波异常诊断方法、装置、计算机设备和存储介质与流程

1.本技术涉及电力诊断技术领域，特别是涉及一种谐波异常诊断方法、装置、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。


背景技术：

2.目前，220kv及以上厂站配置的电压互感器均为电容式电压互感器(cvt)，cvt通过电容分压器将一次电压变成二次电压，再通过电磁单元将二次电压降压和隔离，得到一个标准的测量电压。这种设计使得电磁单元的二次电压与施加到电容分压器上的电压之间呈现线性关系，因此电磁单元的输出电压可以被视为与一次电压成比例。正常运行情况下，cvt对于一次基频电压的测量准确度是令人满意的。
3.随着高比例电力电子设备、高比例新能源接入，主网架结构及系统运行特性发生深刻变化，谐波问题日益突出，对谐波检测也提出了新的要求。但iec 600445-5.instrument transformers-part 5:capacitor voltage transformer、gb 4703电容式电压互感器、gb/t 14549-1993电能质量公用电网谐波等不同标准均指出：cvt仅能反映工频电气量参数，无法正确传递谐波、间谐波等电能质量干扰信号。现场已经多次发生，cvt测量结果显示谐波超标，但实际未超标的情况。可见，cvt谐波监测结果失真已经给电网调度带来的难度，也对电网的稳定运行造成了严重影响。
4.在目前的技术中，采用其他技术路线的电压互感器是解决谐波检测问题的最直接手段，不过该方法存在成本过高的问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种谐波异常诊断方法、装置、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。
6.第一方面，本技术提供了一种谐波异常诊断方法。所述方法包括：
7.确定电网谐波的当前采样周期以及获取所述当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；
8.基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；
9.基于所述一次电压获取所述一次电压对应的基频分量；
10.获取所述基频分量在所述当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取所述一次电压在所述当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；
11.在所述第二电压能量和所述第一电压能量的比值位于所述一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定所述电网谐波处于异常状态。
12.在其中一个实施例中，所述获取所述当前采样周期内对应的当前傅里叶分解时间窗，包括：获取所述当前采样周期的采样频率以及获取所述当前傅里叶分解时间窗内包含的采样点数；将所述采样点数和所述采样频率的比值确定为所述当前傅里叶分解时间窗。
13.在其中一个实施例中，所述获取所述基频分量在所述当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，包括：将所述基频分量的平方的二分之一确定为所述第一电压能量。
14.在其中一个实施例中，所述获取所述一次电压在所述当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量，包括：基于所述一次电压获取所述一次电压对应的直流分量；获取所述一次电压和所述直流分量的差值的平方；将所述差值的平方在所述当前傅里叶分解时间窗内的积分与所述当前傅里叶分解时间窗的时间长度的商值确定为所述第二电压能量。
15.在其中一个实施例中，所述基于电容式电压互感器获取电网谐波的一次电压，包括：获取所述电容式电压互感器的高压电容的第一电容电压和低压电容的第二电容电压；根据所述第一电容电压和所述第二电容电压获取所述电网谐波的一次电压。
16.在其中一个实施例中，所述获取所述电容式电压互感器的高压电容的第一电容电压和低压电容的第二电容电压，包括：获取所述电容式电压互感器的所述高压电容的第一电容电流和所述低压电容的第二电容电流；根据所述第一电容电流获取所述高压电容的第一电容电压，以及根据所述第二电容电流获取所述低压电容的第二电容电压；所述根据所述第一电容电压和所述第二电容电压获取所述电网谐波的一次电压，包括：将所述第一电容电压和所述第二电容电压的和确定为所述一次电压。
17.在其中一个实施例中，所述方法还包括：在所述第二电压能量和所述第一电压能量的比值位于所述一次电压对应的所述预设电压能量区间内的情况下，获取新的当前采样周期以及所述新的当前采样周期对应的新的当前傅里叶分解时间窗，并执行基于所述一次电压获取所述一次电压对应的基频分量的步骤，直到完成针对所述一次电压的所有采样周期。
18.第二方面，本技术提供了一种谐波异常诊断装置。所述装置包括：
19.获取模块，用于确定电网谐波的当前采样周期以及获取所述当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；
20.第一计算模块，用于基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；
21.傅里叶分解模块，用于基于所述一次电压获取所述一次电压对应的基频分量；
22.第二计算模块，用于获取所述基频分量在所述当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取所述一次电压在所述当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；
23.判断模块，用于在所述第二电压能量和所述第一电压能量的比值位于所述一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定所述电网谐波处于异常状态。
24.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以下步骤：
25.确定电网谐波的当前采样周期以及获取所述当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；
26.基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；
27.基于所述一次电压获取所述一次电压对应的基频分量；
28.获取所述基频分量在所述当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取所述一次电压在所述当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；
29.在所述第二电压能量和所述第一电压能量的比值位于所述一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定所述电网谐波处于异常状态。
30.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现以下步骤：
31.确定电网谐波的当前采样周期以及获取所述当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；
32.基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；
33.基于所述一次电压获取所述一次电压对应的基频分量；
34.获取所述基频分量在所述当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取所述一次电压在所述当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；
35.在所述第二电压能量和所述第一电压能量的比值位于所述一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定所述电网谐波处于异常状态。
36.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以下步骤：
37.确定电网谐波的当前采样周期以及获取所述当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；
38.基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；
39.基于所述一次电压获取所述一次电压对应的基频分量；
40.获取所述基频分量在所述当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取所述一次电压在所述当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；
41.在所述第二电压能量和所述第一电压能量的比值位于所述一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定所述电网谐波处于异常状态。
42.上述谐波异常诊断方法、装置、系统、计算机设备、存储介质和计算机程序产品中，可以基于电容式电压互感器对电网谐波进行测量，可以基于电网谐波的电压波形包含的多个采样周期，获取当前采样周期以及获取当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；可以基于一次电压获取一次电压对应的基频分量；接下来，可以获取基频分量在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；最终，可以基于第二电压能量和第一电压能量的比值判断该电网谐波是否存在异常，并在第二电压能量和第一电压能量的比值位于一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定电网谐波处于异常状态。本技术实施例提供的该谐波异常诊断方法，可以解决cvt谐波监测结果失真的问题，同时也可以避免采用其他技术路线的电压互感器进行谐波检测的成本过高的问题。
附图说明
43.图1为一个实施例提供的一种谐波异常诊断方法的流程示意图；
44.图2为另一个实施例提供的一种谐波异常诊断方法的流程示意图；
45.图3为一个实施例提供的一种谐波异常诊断装置的结构框图；
46.图4为一个实施例提供的一种计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
47.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。在一个实施例中，如图1所示，提供了一种谐波异常诊断方法，本实施例以该方法应用于服务器进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于终端，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。本实施例中，该方法包括以下步骤：
48.步骤s101，确定电网谐波的当前采样周期以及获取当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗。
49.其中，该电网谐波可以包括多个采样周期，可以确定当前时间对应的采样周期为当前采样周期，该当前采样周期可以是该多个采样周期中的任意一个。在一些可能的实现方式中，可以针对当前采样周期确定一个当前傅里叶分解时间窗，例如，可以取该当前采样周期之前相邻的20个采样周期，确定为该当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗，即该当前傅里叶分解时间窗的时间长度即为20个采样周期的时间长。可以认为针对该多个采样周期中的每一个采样周期均可以确定一个傅里叶分解时间窗，该当前采样周期对应的傅里叶分解时间窗为当前傅里叶分解时间窗。应理解，可以基于该傅里叶分解时间窗内的电压信号特征标识对应的该采样周期内的电压信号特征。其中，该傅里叶分解时间窗的长度决定频谱图的时间分辨率和频率分辨率，窗长越长，截取的信号越长，信号越长，傅里叶变换后频率分辨率越高，时间分辨率越差；相反，窗长越短，截取的信号就越短，频率分辨率越差，时间分辨率越好。
50.步骤s102，基于电容式电压互感器获取电网谐波在当前傅里叶分解时间窗内的一次电压。
51.其中，电容式电压互感器(cvt)是通过电容分压把高电压变换成低电压，再经中间变压器变压提供给计量、继电保护、自动控制、信号指示。cvt还可以将载波频率耦合到输电线用于通信、高频保护和遥控等。因此与电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器除可防止因电压互感器铁心饱和引起铁磁谐振外，还具有电网谐波监测功能，以及体积小、质量轻、造价低等特点，因此在电力系统中得到了广泛应用。通常，cvt主要由两部分组成，即电容分压器和电磁单元。其中，电容分压器由高压电容器c1(主电容器)和低压电容器c2(分压电容器)组成。分压电容器c2的作用是进行电容分压。分压电容器不能作为输出端直接与测量仪表等相连接，因为二次回路阻抗相对比较小，将影响其准确度，所以要经过一个电磁式降压后再接仪表等二次设备。电磁装置，由电磁式电压互感器和电抗器组成。该电磁装置的作用是将分压电容器上的电压降低到所需的二次电压值。由于分压电容器上的电压会随负荷变化，所以，在分压回路串入电抗器，可以补偿电容器的内阻抗，使二次电压稳定。
52.该电网谐波可以来源于电力系统的电气设备，例如，发电设备和用电设备；例如，电力系统的发电设备的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波，因此，发电设备发出的电压波形不可能是一点不失真的正弦波，正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产
生谐波。主要非线性负载有ups、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。该一次电压为一次电压是该电容式电压互感器中施加于高压整流变压器一次绕组的交流电压(有效值)。通常，电力系统可以包括两种波形，基波和谐波，基波是指电压或电流信号中最低频率的正弦波。在交流电路中，基波频率通常为50hz或60hz，这是由电网的频率决定的。基波的幅值和相位决定了电压或电流信号的基本特性，如电压的大小和相位差等。谐波是指频率是基波频率的整数倍的正弦波。在电力系统中，谐波通常是由非线性负载引起的。例如，电子设备、灯泡和电动机等都是非线性负载，它们会产生谐波。谐波会导致电压和电流波形失真，从而影响电力系统的稳定性和可靠性。
53.步骤s103，基于一次电压获取一次电压对应的基频分量。
54.其中，该基频分量可以是对当前傅里叶分解时间窗内的一次电压的电压信号进行傅里叶分解后，得到的一次分量；该基频分量是指通常的工频分量，一般情况下，工频可以是50hz。
55.步骤s104，获取基频分量在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量。
56.在一些可能的实现方式中，可以将基频分量的平方的二分之一确定为第一电压能量。该第一电压能量可以通过以下公式(1)计算得到：
57.u
ac_50pow
＝(u
ac_50mag
*u
ac_50mag
)/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
58.其中，u
ac_50mag
为一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的基频分量；u
ac_50pow
为该基频分量在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量。
59.在一些可能的实现方式中，可以基于当前傅里叶分解时间窗获取一次电压对应的直流分量；获取一次电压和直流分量的差值的平方；将差值的平方在当前傅里叶分解时间窗内的积分与当前傅里叶分解时间窗的时间长度的商值确定为第二电压能量。可以通过以下公式(2)计算得到：
[0060][0061]
其中，u
ac
(t)为一次电压；u
ac_dc
为一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的直流分量；u
acpow
为该一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量。
[0062]
步骤s105，在第二电压能量和第一电压能量的比值位于一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定电网谐波处于异常状态。
[0063]
可以通过第二电压能量和第一电压能量的比值表示该基频分量在一次电压所占的比重。该预设电压能量区间可以包括异常判断上限和异常判断下限；可以基于第二电压能量和第一电压能量的比值与该预设电压能量区间的关系判断该电网谐波是否处于异常状态。具体地，在第二电压能量和第一电压能量的比值小于或等于该异常判断下限或者第二电压能量和第一电压能量的比值大于或等于该异常判断上限的情况下，判定该电网谐波处于异常状态；在第二电压能量和第一电压能量的比值大于该异常判断下限且小于该异常判断上限的情况下，判定该电网谐波处于正常状态。另外，该电网谐波可以为当前采样周期对应的电网谐波，在该当前采样周期对应的电网谐波处于正常状态的情况下，则可以在多个采样周期中获取新的当前采样周期，并对该新的采样周期的电网谐波进行是否处于异常状态的判断。
[0064]
本实施例的方法中，可以基于电容式电压互感器对电网谐波进行测量，可以基于电网谐波的电压波形包含的多个采样周期，获取当前采样周期以及获取当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；可以基于一次电压获取一次电压对应的基频分量；接下来，可以获取基频分量在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；最终，可以基于第二电压能量和第一电压能量的比值判断该电网谐波是否存在异常，并在第二电压能量和第一电压能量的比值位于一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定电网谐波处于异常状态。本技术实施例提供的该谐波异常诊断方法，可以解决cvt谐波监测结果失真的问题，同时也可以避免采用其他技术路线的电压互感器进行谐波检测的成本过高的问题。
[0065]
在一些实施例中，步骤s102中的获取当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗，可以包括：
[0066]
获取当前采样周期的采样频率以及获取当前傅里叶分解时间窗内包含的采样点数；将采样点数和采样频率的比值确定为当前傅里叶分解时间窗。
[0067]
其中，该采样频率可以是当前采样周期的采样频率，一般为当前采样周期的倒数；该采样点数可以是在该当前傅里叶分解时间窗内包含的数据点。
[0068]
在一些实施例中，步骤s103中的获取基频分量在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，可以包括：
[0069]
将基频分量的平方的二分之一确定为第一电压能量。
[0070]
在一些可能的实现方式中，可以将基频分量的平方的二分之一确定为第一电压能量。该第一电压能量可以通过以下公式(1)计算得到：
[0071]uac_50pow
＝(u
ac_50mag
*u
ac_50mag
)/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0072]
其中，u
ac_50mag
为一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的基频分量；u
ac_50pow
为该基频分量在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量。
[0073]
在一些实施例中，步骤s103中的获取一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量，可以包括：
[0074]
基于当前傅里叶分解时间窗获取一次电压对应的直流分量；获取一次电压和直流分量的差值的平方；将差值的平方在当前傅里叶分解时间窗内的积分与当前傅里叶分解时间窗的时间长度的商值确定为第二电压能量。
[0075]
在一些可能的实现方式中，可以基于当前傅里叶分解时间窗获取一次电压对应的直流分量；获取一次电压和直流分量的差值的平方；将差值的平方在当前傅里叶分解时间窗内的积分与当前傅里叶分解时间窗的时间长度的商值确定为第二电压能量。可以通过以下公式(2)计算得到：
[0076][0077]
其中，u
ac
(t)为一次电压；u
ac_dc
为一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的直流分量；u
acpow
为该一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量。
[0078]
在一些实施例中，步骤s101可以包括：
[0079]
获取电容式电压互感器的高压电容的第一电容电压和低压电容的第二电容电压；
根据第一电容电压和第二电容电压获取电网谐波的一次电压。
[0080]
具体地，获取电容式电压互感器的高压电容的第一电容电流和低压电容的第二电容电流；根据第一电容电流获取高压电容的第一电容电压，以及根据第二电容电流获取低压电容的第二电容电压；将第一电容电压和第二电容电压的和确定为一次电压。
[0081]
其中，cvt主要由两部分组成，即电容分压器和电磁单元。其中，电容分压器由高压电容器c1(主电容器)和低压电容器c2(分压电容器)组成。分压电容器c2的作用是进行电容分压。分压电容器不能作为输出端直接与测量仪表等相连接，因为二次回路阻抗相对比较小，将影响其准确度，所以要经过一个电磁式降压后再接仪表等二次设备。电磁装置，由电磁式电压互感器和电抗器组成。该电磁装置的作用是将分压电容器上的电压降低到所需的二次电压值。由于分压电容器上的电压会随负荷变化，所以，在分压回路串入电抗器，可以补偿电容器的内阻抗，使二次电压稳定。
[0082]
在一些实施例中，本技术实施例提供的该谐波异常诊断方法还可以包括：
[0083]
在第二电压能量和第一电压能量的比值位于一次电压对应的预设电压能量区间内的情况下，获取新的当前采样周期以及新的当前采样周期对应的新的当前傅里叶分解时间窗，并执行基于一次电压获取一次电压对应的基频分量的步骤，直到完成针对一次电压的所有采样周期。
[0084]
其中，该电网谐波可以包括多个采样周期，可以确定当前时间对应的采样周期为当前采样周期，该当前采样周期可以是该多个采样周期中的任意一个。在一些可能的实现方式中，可以针对当前采样周期确定一个当前傅里叶分解时间窗，例如，可以取该当前采样周期之前相邻的20个采样周期，确定为该当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗，即该当前傅里叶分解时间窗的时间长度即为20个采样周期的时间长。可以认为针对该多个采样周期中的每一个采样周期均可以确定一个傅里叶分解时间窗，该当前采样周期对应的傅里叶分解时间窗为当前傅里叶分解时间窗。应理解，可以基于该傅里叶分解时间窗内的电压信号特征标识对应的该采样周期内的电压信号特征。其中，该傅里叶分解时间窗的长度决定频谱图的时间分辨率和频率分辨率，窗长越长，截取的信号越长，信号越长，傅里叶变换后频率分辨率越高，时间分辨率越差；相反，窗长越短，截取的信号就越短，频率分辨率越差，时间分辨率越好。
[0085]
因此，需要针对该多个采样周期内的电网谐波均进行异常诊断。在该当前采样周期对应的电网谐波处于正常状态的情况下，则可以在多个采样周期中获取新的当前采样周期，并对该新的采样周期的电网谐波进行是否处于异常状态的判断。
[0086]
在另一个实施例中，如图2所示，提供了一种谐波异常诊断方法，可以包括：
[0087]
步骤s201，获取电容式电压互感器的高压电容的第一电容电流和低压电容的第二电容电流。
[0088]
步骤s202，根据第一电容电流获取高压电容的第一电容电压，以及根据第二电容电流获取低压电容的第二电容电压。
[0089]
步骤s203，将第一电容电压和第二电容电压的和确定为一次电压。
[0090]
其中，电容式电压互感器(cvt)是通过电容分压把高电压变换成低电压，再经中间变压器变压提供给计量、继电保护、自动控制、信号指示。cvt还可以将载波频率耦合到输电线用于通信、高频保护和遥控等。因此与电磁式电压互感器相比，电容式电压互感器除可防
止因电压互感器铁心饱和引起铁磁谐振外，还具有电网谐波监测功能，以及体积小、质量轻、造价低等特点，因此在电力系统中得到了广泛应用。通常，cvt主要由两部分组成，即电容分压器和电磁单元。其中，电容分压器由高压电容器c1(主电容器)和低压电容器c2(分压电容器)组成。分压电容器c2的作用是进行电容分压。分压电容器不能作为输出端直接与测量仪表等相连接，因为二次回路阻抗相对比较小，将影响其准确度，所以要经过一个电磁式降压后再接仪表等二次设备。电磁装置，由电磁式电压互感器和电抗器组成。该电磁装置的作用是将分压电容器上的电压降低到所需的二次电压值。由于分压电容器上的电压会随负荷变化，所以，在分压回路串入电抗器，可以补偿电容器的内阻抗，使二次电压稳定。
[0091]
该电网谐波可以来源于电力系统的电气设备，例如，发电设备和用电设备；例如，电力系统的发电设备的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波，因此，发电设备发出的电压波形不可能是一点不失真的正弦波，正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有ups、开关电源、整流器、变频器、逆变器等。该一次电压为一次电压是该电容式电压互感器中施加于高压整流变压器一次绕组的交流电压(有效值)。通常，电力系统可以包括两种波形，基波和谐波，基波是指电压或电流信号中最低频率的正弦波。在交流电路中，基波频率通常为50hz或60hz，这是由电网的频率决定的。基波的幅值和相位决定了电压或电流信号的基本特性，如电压的大小和相位差等。谐波是指频率是基波频率的整数倍的正弦波。在电力系统中，谐波通常是由非线性负载引起的。例如，电子设备、灯泡和电动机等都是非线性负载，它们会产生谐波。谐波会导致电压和电流波形失真，从而影响电力系统的稳定性和可靠性。
[0092]
步骤s204，获取当前采样周期的采样频率以及获取当前傅里叶分解时间窗内包含的采样点数。
[0093]
步骤s205，将采样点数和采样频率的比值确定为当前傅里叶分解时间窗。
[0094]
其中，该采样频率可以是当前采样周期的采样频率，一般为当前采样周期的倒数；该采样点数可以是该当前傅里叶分解时间窗包含的数据点。
[0095]
步骤s206，将基频分量的平方的二分之一确定为第一电压能量。
[0096]
在一些可能的实现方式中，可以将基频分量的平方的二分之一确定为第一电压能量。该第一电压能量可以通过以下公式(1)计算得到：
[0097]uac_50pow
＝(u
ac_50mag
*u
ac_50mag
)/2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0098]
其中，u
ac_50mag
为一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的基频分量；u
ac_50pow
为该基频分量在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量。
[0099]
步骤s207，获取一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量。
[0100]
在一些可能的实现方式中，可以获取一次电压对应的直流分量；获取一次电压和直流分量的差值的平方；将差值的平方在当前傅里叶分解时间窗内的积分与当前傅里叶分解时间窗的时间长度的商值确定为第二电压能量。可以通过以下公式(2)计算得到：
[0101][0102]
其中，u
ac
(t)为一次电压；u
ac_dc
为一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的直流分量；u
acpow
为该一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量。
[0103]
步骤s208，在第二电压能量和第一电压能量的比值位于一次电压对应的预设电压
能量区间之外的情况下，确定电网谐波处于异常状态。
[0104]
可以通过第二电压能量和第一电压能量的比值表示该基频分量在一次电压所占的比重。该预设电压能量区间可以包括异常判断上限和异常判断下限；可以基于第二电压能量和第一电压能量的比值与该预设电压能量区间的关系判断该电网谐波是否处于异常状态。具体地，在第二电压能量和第一电压能量的比值小于或等于该异常判断下限或者第二电压能量和第一电压能量的比值大于或等于该异常判断上限的情况下，判定该电网谐波处于异常状态；在第二电压能量和第一电压能量的比值大于该异常判断下限且小于该异常判断上限的情况下，判定该电网谐波处于正常状态。另外，该电网谐波可以为当前采样周期对应的电网谐波，在该当前采样周期对应的电网谐波处于正常状态的情况下，则可以在多个采样周期中获取新的当前采样周期，并对该新的采样周期的电网谐波进行是否处于异常状态的判断。
[0105]
本实施例的方法中，可以基于电容式电压互感器对电网谐波进行测量，可以基于电网谐波的电压波形包含的多个采样周期，获取当前采样周期以及获取当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；可以基于一次电压获取一次电压对应的基频分量；接下来，可以获取基频分量在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；最终，可以基于第二电压能量和第一电压能量的比值判断该电网谐波是否存在异常，并在第二电压能量和第一电压能量的比值位于一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定电网谐波处于异常状态。本技术实施例提供的该谐波异常诊断方法，可以解决cvt谐波监测结果失真的问题，同时也可以避免采用其他技术路线的电压互感器进行谐波检测的成本过高的问题。
[0106]
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。
[0107]
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谐波异常诊断方法的谐波异常诊断装置。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谐波异常诊断装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于谐波异常诊断方法的限定，在此不再赘述。
[0108]
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种谐波异常诊断装置，包括：获取模块301、第一计算模块302、傅里叶分解模块303、第二计算模块304和判断模块305，其中：
[0109]
获取模块301，用于确定电网谐波的当前采样周期以及获取所述当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；
[0110]
第一计算模块302，用于基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；
[0111]
傅里叶分解模块303，用于基于所述一次电压获取所述一次电压对应的基频分量；
[0112]
第二计算模块304，用于获取所述基频分量在所述当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取所述一次电压在所述当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；
[0113]
判断模块305，用于在所述第二电压能量和所述第一电压能量的比值位于所述一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定所述电网谐波处于异常状态。
[0114]
获取模块302，还用于：获取所述当前采样周期的采样频率以及获取所述当前傅里叶分解时间窗内包含的采样点数；将所述采样点数和所述采样频率的比值确定为所述当前傅里叶分解时间窗。
[0115]
第二计算模块304，还用于：将所述基频分量的平方的二分之一确定为所述第一电压能量。
[0116]
第二计算模块304，进一步用于：基于所述一次电压获取所述一次电压对应的直流分量；获取所述一次电压和所述直流分量的差值的平方；将差值的平方在当前傅里叶分解时间窗内的积分与当前傅里叶分解时间窗的时间长度的商值确定为第二电压能量。第一计算模块301，还用于：获取所述电容式电压互感器的高压电容的第一电容电压和低压电容的第二电容电压；根据所述第一电容电压和所述第二电容电压获取所述电网谐波的一次电压。
[0117]
进一步，第一计算模块301，还用于：获取所述电容式电压互感器的所述高压电容的第一电容电流和所述低压电容的第二电容电流；根据所述第一电容电流获取所述高压电容的第一电容电压，以及根据所述第二电容电流获取所述低压电容的第二电容电压；所述根据所述第一电容电压和所述第二电容电压获取所述电网谐波的一次电压，包括：将所述第一电容电压和所述第二电容电压的和确定为所述一次电压。
[0118]
获取模块302，还用于：在所述第二电压能量和所述第一电压能量的比值位于所述一次电压对应的所述预设电压能量区间内的情况下，获取新的当前采样周期以及所述新的当前采样周期对应的新的当前傅里叶分解时间窗，并执行基于所述一次电压获取所述一次电压对应的基频分量的步骤，直到完成针对所述一次电压的所有采样周期。
[0119]
上述谐波异常诊断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。
[0120]
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服务器，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。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和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。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。该计算机设备的数据库用于存储谐波异常诊断数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种谐波异常诊断方法。
[0121]
本领域技术人员可以理解，图4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。
[0122]
在一个实施例中，还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。
[0123]
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，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。
[0124]
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。
[0125]
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。
[0126]
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。
[0127]
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。
[0128]
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：
1.一种谐波异常诊断方法，其特征在于，所述方法包括：确定电网谐波的当前采样周期以及获取所述当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；基于所述一次电压获取所述一次电压对应的基频分量；获取所述基频分量在所述当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取所述一次电压在所述当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；在所述第二电压能量和所述第一电压能量的比值位于所述一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定所述电网谐波处于异常状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述当前采样周期内对应的当前傅里叶分解时间窗，包括：获取所述当前采样周期的采样频率以及获取所述当前傅里叶分解时间窗内包含的采样点数；将所述采样点数和所述采样频率的比值确定为所述当前傅里叶分解时间窗。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述基频分量在所述当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，包括：将所述基频分量的平方的二分之一确定为所述第一电压能量。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述一次电压在所述当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量，包括：基于所述一次电压获取所述一次电压对应的直流分量；获取所述一次电压和所述直流分量的差值的平方；将所述差值的平方在所述当前傅里叶分解时间窗内的积分与所述当前傅里叶分解时间窗的时间长度的商值确定为所述第二电压能量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于电容式电压互感器获取电网谐波的一次电压，包括：获取所述电容式电压互感器的高压电容的第一电容电压和低压电容的第二电容电压；根据所述第一电容电压和所述第二电容电压获取所述电网谐波的一次电压。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述获取所述电容式电压互感器的高压电容的第一电容电压和低压电容的第二电容电压，包括：获取所述电容式电压互感器的所述高压电容的第一电容电流和所述低压电容的第二电容电流；根据所述第一电容电流获取所述高压电容的第一电容电压，以及根据所述第二电容电流获取所述低压电容的第二电容电压；所述根据所述第一电容电压和所述第二电容电压获取所述电网谐波的一次电压，包括：将所述第一电容电压和所述第二电容电压的和确定为所述一次电压。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第二电压能量和所述第一电压能量的比值位于所述一次电压对应的所述预设
电压能量区间内的情况下，获取新的当前采样周期以及所述新的当前采样周期对应的新的当前傅里叶分解时间窗，并执行基于所述一次电压获取所述一次电压对应的基频分量的步骤，直到完成针对所述一次电压的所有采样周期。8.一种谐波异常诊断装置，其特征在于，所述装置包括：获取模块，用于确定电网谐波的当前采样周期以及获取所述当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；第一计算模块，用于基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；傅里叶分解模块，用于基于所述一次电压获取所述一次电压对应的基频分量；第二计算模块，用于获取所述基频分量在所述当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取所述一次电压在所述当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；判断模块，用于在所述第二电压能量和所述第一电压能量的比值位于所述一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定所述电网谐波处于异常状态。9.一种计算机设备，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1-7任一项所述的方法的步骤。10.一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1-6任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本申请实施例提供了一种谐波异常诊断方法，涉及电力诊断技术领域。该方法包括：获取当前采样周期以及获取当前采样周期对应的当前傅里叶分解时间窗；基于电容式电压互感器获取所述电网谐波在所述当前傅里叶分解时间窗内的一次电压；获取一次电压对应的基频分量；获取基频分量在当前傅里叶分解时间窗内的第一电压能量，以及获取一次电压在当前傅里叶分解时间窗内的第二电压能量；在第二电压能量和第一电压能量的比值位于一次电压对应的预设电压能量区间之外的情况下，确定电网谐波处于异常状态。该方法中，可以解决CVT谐波监测结果失真的问题，同时也可以避免采用其他技术路线的电压互感器进行谐波检测的成本过高的问题。电压互感器进行谐波检测的成本过高的问题。电压互感器进行谐波检测的成本过高的问题。


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 陈礼昕 黄之笛 龚泽 李清 丘子岳 邹延生 张沛然
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：2023/10/6