一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法与流程

1.本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法。


背景技术：

2.随着城市化进程的快速发展，具有优良电气绝缘性能和机械特性的交联聚乙烯电力电缆开始广泛地应用于电力系统输配电网络中。然而，随着运行年限的增加，电力电缆由于受到电、热、机械等多重应力及运行环境的影响，开始出现不同程度的绝缘老化问题，部分电缆达到甚至超过当初的设计使用寿命，其绝缘问题开始逐渐显现。因此，为了提高电力电缆的供电可靠性，保证电网安全，需要定期对电力电缆的绝缘状态进行检测，从而评估电力电缆的绝缘状态并实现电力电缆局部缺陷的定位。
3.宽频阻抗谱被广泛应用于电缆状态监测。然而，现有基于宽频阻抗谱实现电缆监测的方法仅有离线监测方法，不能实现电缆状态在线监测，测试时造成不要的停电。现有宽频阻抗仪不能实现在线检测的根本原因在于工频高电压会对其造成损害。采用高压隔离电路可有效隔离电网工频高电压，避免对宽频阻抗仪造成损害。但是，隔离电路会引入额外的频变阻抗，导致测试信号无法有效注入到电缆，致使测试失败。
4.对此，提出一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法。


技术实现要素：

5.为了解决或者改善隔离工频高电压、保护宽频阻抗仪的同时，保证频变测试信号高效注入到电缆中的问题，本发明提供了一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法，具体技术方案如下：
6.本发明提供一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法，将被测电缆与开关电容矩阵，隔离电容和隔离电感连接，所述隔离电感与隔离电容连接，组成测试电路，采用宽频阻抗谱对测试电路发出测试信号；
7.采用最大功率跟踪方程计算出初步功率，找到被注入电缆的测试信号功率最大时的初始开关电容矩阵值；
8.提取测试信号的电压和电流，调整开关电容矩阵值；
9.根据最大功率跟踪方程，计算实时功率，再根据实时功率与初步功率作为对比，找到使得被注入电缆的测试信号功率最大时的开关电容矩阵值。
10.优选的，所述最大功率跟踪方程如下：
[0011][0012]
式中，ω是测试信号角频率，z
l
是电缆特征阻抗，c
t,apro
是最优ct的近似值；c
p
为隔离电容的电容值，l
p
为隔离电感值。
[0013]
优选的，测试信号的功率的最大值与开关电容矩阵的最优值的计算包括以下步
骤：
[0014]
s1，调节开关电容矩阵与计算的初始开关电容矩阵值ct相等；
[0015]
s2，注入测试信号的电压和电流，计算注入测试信号的功率，flag为1，flag是电脑程序中用于记录程序状态的单比特大小的标记；
[0016]
s3，判断flag的值，根据判断结果选择增大或减小开关电容矩阵的值；
[0017]
s4，再次注入测试信号的电压和电流，计算注入测试信号的功率；
[0018]
s5，对比两次注入测试信号的功率，并调整flag的值；
[0019]
s6，根据s5的对比结果，重复循环s3至s5，直至得到开关电容矩阵的最优ct值，此时测试信号的功率为最大值。
[0020]
优选的，测试信号的电压和电流的提取分别采用电流传感器和电压传感器提取，并通过调理电路调整处理电流、电压信号，调理电路用于调整处理电流信号，包括放大/缩小、偏置、移相、滤波，处理过的电流、电压信号就可以计算测试信号的功率。
[0021]
优选的，注入测试信号的电压和电流，计算注入测试信号的功率后，判断flag值是否等于1，若等于1，则增大开关电容矩阵的值，若flag值不等于1，则减小开关电容矩阵的值。
[0022]
优选的，程序运行前需要预设δp,δp为允许两次注入测试信号的功率差值最低的阈值，在运行s5时，需要判断两次注入测试信号是否小于δp，若小于δp，则程序运行结束，若未小于δp，则从s3再次运行程序。
[0023]
优选的，开关电容矩阵包括n个电容元素，记为c
t1
至c
tn
至c
tn
，且c
tn
＝2
n-1
△ct
。
[0024]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法。
[0025]
本发明还提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任意一项所述的宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法。
[0026]
本发明的有益效果为：本发明方案对比传统方案，本发明基于宽频阻抗谱实现电缆监测的方法通过调整开关电容矩阵的值，得到在线测试信号的最大功率，因此可以在线检测，不必要停电检测，并且隔离工频高电压、保护宽频阻抗仪的同时，保证频变测试信号高效注入到电缆中。
附图说明
[0027]
图1是本发明电路结构图；
[0028]
图2是本发明流程示意图。
具体实施方式
[0029]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示
所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0031]
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0032]
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0033]
为了解决隔离工频高电压、保护宽频阻抗仪的同时，保证频变测试信号高效注入到电缆中的问题，提出如图1所示的一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法，将被测电缆与开关电容矩阵，隔离电容和隔离电感连接，所述隔离电感与隔离电容连接，组成测试电路，采用宽频阻抗谱对测试电路发出测试信号；
[0034]
采用最大功率跟踪方程计算出初步功率，找到被注入电缆的测试信号功率最大时的初始开关电容矩阵值；
[0035]
提取测试信号的电压和电流，调整开关电容矩阵值；
[0036]
根据最大功率跟踪方程，计算实时功率，再根据实时功率与初步功率作为对比，找到使得被注入电缆的测试信号功率最大时的开关电容矩阵值。
[0037]
作为本发明的具体实施方式，最大功率跟踪方程如下：
[0038][0039]
式中，ω是测试信号角频率，z
l
是电缆特征阻抗，c
t,apro
是最优c
t
的近似值；c
p
为隔离电容的电容值，l
p
为隔离电感值。
[0040]
为避免系统陷入局部最优解陷阱，根据公式(1)计算出可使被注入电缆的测试信号功率最大的c
t
的近似值c
t,apro
。
[0041]
作为本发明的具体实施方式，测试信号的功率的最大值与开关电容矩阵的最优值的计算包括以下步骤：
[0042]
s1，调节开关电容矩阵与计算的初始开关电容矩阵值ct相等；
[0043]
s2，注入测试信号的电压和电流，计算注入测试信号的功率，flag为1，flag是电脑程序中用于记录程序状态的单比特大小的标记；
[0044]
s3，判断flag的值，根据判断结果选择增大或减小开关电容矩阵的值；
[0045]
s4，再次注入测试信号的电压和电流，计算注入测试信号的功率；
[0046]
s5，对比两次注入测试信号的功率，并调整flag的值；
[0047]
s6，根据s5的对比结果，重复循环s3至s5，直至得到开关电容矩阵的最优ct值，此时测试信号的功率为最大值。测试信号的电压和电流的提取分别采用电流传感器和电压传感器提取，并通过调理电路调整处理电流、电压信号，调理电路用于调整处理电流信号，包括放大/缩小、偏置、移相、滤波，处理过的电流、电压信号就可以计算测试信号的功率。注入测试信号的电压和电流，计算注入测试信号的功率后，判断变量值是否等于1，若等于1，则增大开关电容矩阵的值，若不等于1，则减小开关电容矩阵的值。程序运行前需要预设δp,δp为允许两次注入测试信号的功率差值最低的阈值，在运行s5时，需要判断两次注入测试信号是否小于δp，若小于δp，则程序运行结束，若未小于δp，则从s3再次运行程序。
[0048]
如图2，ct：开关电容矩阵；
[0049]
ct1～ctn～ctn：ct中电容元素，共n个，且ctn＝2n-1
△
ct；
[0050]
s1～sn～sn：控制ct的开关；
[0051]
cp：隔离电容，用于隔离工频高电压，保护宽频阻抗仪；
[0052]
lt：隔离电感，用于为工频泄漏电压电流提供低阻接地通道，进一步保护宽频阻抗仪；
[0053]
电流传感器：用于采集注入信号电流信号；
[0054]
电压传感器：用于采集注入信号电压信号；
[0055]
电流调理电路：用于调整处理电流信号，包括放大/缩小、偏置、移相、滤波等；
[0056]
电压调理电路：用于调整处理电压信号，包括放大/缩小、偏置、移相、滤波等；
[0057]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法。
[0058]
本发明还提供一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任意一项所述的宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法
[0059]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0060]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元可结合为一个单元，一个单元可拆分为多个单元，或一些特征可以忽略等。
[0061]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法，其特征在于：将被测电缆与开关电容矩阵，隔离电容和隔离电感连接，所述隔离电感与隔离电容连接，组成测试电路，采用宽频阻抗谱对测试电路发出测试信号；采用最大功率跟踪方程计算出初步功率，找到被注入电缆的测试信号功率最大时的初始开关电容矩阵值；提取测试信号的电压和电流，调整开关电容矩阵值；根据最大功率跟踪方程，计算实时功率，再根据实时功率与初步功率作为对比，找到使得被注入电缆的测试信号功率最大时的开关电容矩阵值。2.根据权利要求1所述的一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法，其特征在于：所述最大功率跟踪方程如下：式中，ω是测试信号角频率，z
l
是电缆特征阻抗，c
t,apro
是最优c
t
的近似值；c
p
为隔离电容的电容值，l
p
为隔离电感值。3.根据权利要求1所述的一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法，其特征在于：测试信号的功率的最大值与开关电容矩阵的最优值的计算包括以下步骤：s1，调节开关电容矩阵与计算的初始开关电容矩阵值c
t
相等；s2，注入测试信号的电压和电流，计算注入测试信号的功率，flag为1，flag是电脑程序中用于记录程序状态的单比特大小的标记；s3，判断flag的值，根据判断结果选择增大或减小开关电容矩阵的值；s4，再次注入测试信号的电压和电流，计算注入测试信号的功率；s5，对比两次注入测试信号的功率，并调整flag的值；s6，根据s5的对比结果，重复循环s3至s5，直至得到开关电容矩阵的最优c
t
值，此时测试信号的功率为最大值。4.根据权利要求1所述的一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法，其特征在于：测试信号的电压和电流的提取分别采用电流传感器和电压传感器提取，并通过调理电路调整处理电流、电压信号，调理电路用于调整处理电流信号，包括放大/缩小、偏置、移相、滤波，处理过的电流、电压信号就可以计算测试信号的功率。5.根据权利要求3所述的一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法，其特征在于：注入测试信号的电压和电流，计算注入测试信号的功率后，判断flag值是否等于1，若等于1，则增大开关电容矩阵的值，若flag值不等于1，则减小开关电容矩阵的值。6.根据权利要求3所述的一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法，其特征在于：程序运行前需要预设δp,δp为允许两次注入测试信号的功率差值最低的阈值，在运行s5时，需要判断两次注入测试信号是否小于δp，若小于δp，则程序运行结束，若未小于δp，则从s3再次运行程序。7.根据权利要求1所述的一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法，其特征在于：开关电容矩阵包括n个电容元素，记为c
t1
至c
tn
至c
tn
，且c
tn
＝2
n-1
△
c
t
。8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，
其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法。9.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任意一项所述的宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法。

技术总结
本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种宽频阻抗谱在线测试信号最大功率跟踪注入方法，将被测电缆与开关电容矩阵，隔离电容和隔离电感连接，所述隔离电感与隔离电容连接，组成测试电路，采用宽频阻抗谱对测试电路发出测试信号；采用最大功率跟踪方程计算出初步功率，找到被注入电缆的测试信号功率最大时的初始开关电容矩阵值；提取测试信号的电压和电流，调整开关电容矩阵值；计算实时功率，找到使得被注入电缆的测试信号功率最大时的开关电容矩阵值。本发明基于宽频阻抗谱实现电缆监测的方法，可以在线检测，不必要停电检测，并且隔离工频高电压、保护宽频阻抗仪的同时，保证频变测试信号高效注入到电缆中。变测试信号高效注入到电缆中。变测试信号高效注入到电缆中。


技术研发人员：潘绍明 赵坚 苏毅 张镱议 俸波 张磊 韩方源 李锐 陈梁远 张龙飞 芦宇峰 饶夏锦 唐捷
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/18