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适用于CVT的谐波测量方案研究刘耀辉【摘要】随着大量非线性负荷接入电网,使得系统高压侧不可避免的引入谐波.针对电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformers,CVT)广泛应用于系统高压侧的运行现状以及在谐波测量过程中存在的偏差问题,本文通过分析CVT的工作原理以及幅频特性、相频特性曲线,总结CVT频率传递特性,设计了一种适用CVT谐波测量的方案,并对该方案进行可行性分析和测量装置设计,通过现场测试验证方案的可行性.试验结果表明,本文所采用方案的能够准确、高效的实现CVT的谐波电压测量.%With a large number of nonlinear load access the powergrid,harmonics will inevitably be introduced in the high voltage side of the system. Aiming at the operation status of Capacitor Voltage Transformers(CVT),which is widely applied to the high voltage side of the system,and the deviation existing in the harmonic measurement process. In this paper,the principle of CVT operation,the amplitude frequency characteristic and the phase frequency characteristic curve are analyzed,and the frequency transfer characteristic of CVT is summarized,A scheme suitable for CVT harmonic measurement is designed,and the feasibility analysis and design of the measurement plan are carried out,The feasibility of the scheme is verified through field test. The experimental results show that the proposed scheme can accurately and efficiently realize the harmonic voltage measurement of CVT.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)006【总页数】5页(P128-132)【关键词】CVT;LabVIEW;谐波测量;MATLAB;FFT;叠加定理【作者】刘耀辉【作者单位】国网陕西省电力公司宝鸡供电公司陕西宝鸡721004【正文语种】中文【中图分类】TN98近年来随着电力用户越来越多的将电力电子技术应用于日常的生产、生活当中，由于其中含有大量非线性设备，因此不可避免的在电网高压侧引入一定量的谐波[1]。
新型行波故障测距装置在智能变电站中的应用摘要：智能变电站是建设智能电网的重要组成部分，由于现有书店线路行波测距装置应用到智能变电站中存在行波故障信息提起等严重问题，通过应用新型行波故障测距装置，解决电子式互感器中提取行波故障信息的难题，有利于促进智能电站管理水平的提升。
本文简单探讨新型行波故障测距装置在智能变电站中的应用。
关键词：智能变电站；新型行波故障测距装置；行波故障一.引言随着IEC61850标准的提出和智能电子设备的采用，使得智能变电站的建设成为现实。
目前我国正在大力推进智能变电站的建设，智能变电站已成为管理、应用的重点研究对象。
在智能变电站中，由于设备运行方式和常规变电站不同，原有设备无法正常工作，需要进行改进。
输电线路行波测距装置就存在类似的问题。
二．智能变电站故障测距系统概述1.智能电网故障测距系统构成。
智能电网故障测距系统的构成与现有测距系统类似，由变电站内的测距终端装置及测距主站构成。
测距终端装置负责数据的采集、发送，测距主站完成计算、信息发布等功能。
测距主站可以就地配置也可配置在远方，配置远方主站更有利于后期维护与管理。
测距终端装置和测距主站均就地配置时，一般统称为测距装置。
2.智能变电站故障测距装置为了符合智能变电站各项技术要求，智能变电站故障测距装置必须做出较大改动，与传统变电站故障测距装置的区别见（图1，图中ＭＭＳ为多媒体短信服务，ＧＯＯＳＥ为通用面向对象的变电站事件），体现在以下几点：（1）数据的就地采集；（2）装置的ＩＥＣ６１８５０标准通信；（3）算法程序改进，主要体现在增加阻抗法测距及过渡电阻估算等功能。
3. 行波法故障测距的原理及分类近年来，全国电网逐渐升级换代，变电站容量不断增大，作为各变电站间能量传输的通道，高压输电线路在电力系统中地位显得越来越重要，高压输电线路的可靠性相对整个电网的安全运行也具有越来越重要的作用。
随着电压等级从超高压到特高压不断发展，电力系统对电网安全运行的要求越来越高，输电线路发生故障后的影响也将会越来越大，对线路修复的准确性和快速性也提出了更高的要求。
第 21 卷 第 12 期2023 年 12 月太赫兹科学与电子信息学报Journal of Terahertz Science and Electronic Information TechnologyVol.21，No.12Dec.，2023多天线感知通信一体化系统低相关性波形设计张智博，常青*，赵娜，徐昊(北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191)摘要：为实现多天线无线系统中感知和通信的一体化波形设计问题，提出一种基于加权优化的目标函数，在完成数据通信的同时，降低各天线波形之间的互相关性。
利用梯度投影法设计了最优通信波形并作为初始迭代点，而后利用最大化最小化算法得到一体化波形设计结果。
仿真结果表明，设计的一体化波形实现了通信性能和感知性能的权衡，可用于多天线感知通信一体化系统之中。
关键词：感知通信一体化；波形设计；加权优化；梯度投影法；最大化最小化算法中图分类号：TN914 文献标志码：A doi：10.11805/TKYDA2021347Low-correlation waveform design for multi-antenna Integrated Sensing AndCommunication systemsZHANG Zhibo，CHANG Qing*，ZHAO Na，XU Hao(School of Electronic and Information Engineering，Beihang University，Beijing 100191，China)AbstractAbstract：：To realize Integrated Sensing And Communication(ISAC) in multi-antenna wireless systems, the design of integrated waveform is studied. A weighted objective function is proposed toreduce the correlation between waveforms while enabling data communication. The gradient projectionmethod is employed to obtain the initial iteration points, and then the maximization-minimizationalgorithm is applied to get the waveform design results. Simulation results show that the designedintegrated waveform achieves the tradeoff between the performance of communication and sensing, andcan be applied to actual wireless systems.KeywordsKeywords：：Integrated Sensing And Communication；waveform design；weighted optimization；gradient projection；maximization-minimization随着第六代移动通信(6G)技术的逐步演进，6G基站和终端将逐步具备感知环境和数据通信两种功能，演化出通信感知一体化(ISAC)技术[1]。
CVT末屏与二次侧短路引起的异常反思新疆昌吉电业局梁桢前言：电容式电压互感器(CVT 全称Capacitor V oltage Transformer) 由电容分压器和中间电压电磁单元组成, 可兼顾电压互感器和电力线路载波耦合装置中的耦合电容器两种设备的功能。
它主要用于测量、继电保护、同步检测、长距离通信、遥测和监控等。
由于电容式电压互感器(CVT )明显的优点，近年来得到大量地应用，不仅在变电站线路上使用, 而且大量应用在母线上,逐步代替电磁式电压互感器。
但同样也带了一些问题，本文就电压互感器（CVT）末屏引出铜棒和二次接线端子放电短路烧损结合滤波器进行分析，对电压互感器CVT末屏引出铜棒做出了改进，提高了电容式电压互感器CVT的运行可靠率。
一、事故简介:2011年4月8日，某局220kV城西变电220kV西城线由运行转检修，对侧断路器由运行进入运行后，发生高频通道故障。
经检查为线路电容式电压互感器（CVT）末屏引出铜棒与二次接线端子放电短路造成结合滤波器烧损，线路被迫再次停电处理事故。
二、故障检查及分析保护人员进行通道试验时，收发信机并未没有收到对侧的高频信号，但用振荡器外加本线选频高频信号，收发信机收信回路动作；同时用选频表可以接收到本侧所发处的高频信号，这两者证明收发信机自身无故障。
故障点可能出现在高频电缆和高频加工设备上，需要对线路电容式电压互感器（CVT）、结合滤波器及高频电缆进行检查。
按照规程在运行的结合滤波器上工作应先合上结合滤波器接地刀闸。
保护人员在合上结合滤波器接地刀闸的瞬间，接地刀闸动、静触头起弧放电，同时线路电容式电压互感器（CVT）发出巨大异常响声，保护人员迅速拉开接地刀。
根据结合滤波器接地刀动、静触头放电和线路电容式电压互感器（CVT）异常响声的现象分析，线路电容式电压互感器（CVT）内部可能出现绝缘击穿现象，末屏上可能带有高电压。
保护人员迅速测量了线路电容式电压互感器（CVT）二次抽取电压，二次电压数值正常。
输电线路分布式故障精确定位装置的设计摘要：阐述输电工程中的精准定位装置特点，分布式故障精确定位装置现状，输电线路故障精确定位影响与应用，探讨故障精确定位装置软件的设计，包括故障精确定位模块化、数据库表、装置分布。
关键词：输电工程；故障定位装置；软件设引言随着中国经济的快速发展，工矿企业、居民生活对电力的需求逐年攀升，国家大力开展电力基础设计的建设，其中作为电力传送桥梁的输电线路，取得长足的发展，新建线路的电压等级不断提高，先后建设了多条特高压输电线路，输送容量大幅提升。
中国幅员辽阔，自然地理条件复杂，输电线路跨越高山峻岭、江河湖海、高原雪山，环境恶劣，经常面临台风、暴雨、暴雪、高温、极寒等恶劣的气象条件，极易引发线路故障。
如何快速地排查故障点和故障原因，是制约输电线路可靠运行的重大问题。
目前传统故障定位系统多采用变电站行波测距装置，由于无法直接测量故障行波电流、测点少，应用效果不是很好，还需要大量的人工巡查。
1输电线路故障定位研究的意义随着我国经济的快速发展，对电力的需求也与日俱增，大容量，远距离输电和大电网互联是我国电网发展的趋势和特点。
特高压和智能电网已成为我国电网发展的新方向。
电压等级的提高对电力系统输电线路的安全运行也提出了新的挑战。
输电线路是电力系统的重要组成部分，负责电能的输送，它的正常运行关系到整个电力系统的安全和稳定。
由于高压输电线路往往较长，而且途中地理和气候环境比较复杂，故障的发生不可避免。
特别是随着输电线路电压等级和输送容量的不断提高，输电线路故障往往带来巨大的经济损失甚至导致电网的崩溃。
高电压等级的架空输电线路输送容量大，工作环境恶劣，尤其是在环境恶劣的高山丛林地区，山区线路杆塔跨距和导线垂弧大，容易发生风偏短路事故;丛林地段由于地理、气候的原因，雷雨季节经常发生对树枝放电而引起的短路故障。
对于输电线路的故障点的确定，传统的方法是运行人员通过对故障录波信息的分析，确定故障点的可能位置，然后由巡线人员到现场对线路进行巡检，找出故障点位置，这种方法消耗大量的人力物力，而且耗时，不能满足如今社会的电力需求，经济性很差。
基于信息融合的故障行波定位网络算法曾祥君;邓丰;李泽文;李灵;楚湘辉【期刊名称】《电力科学与技术学报》【年(卷),期】2009(024)001【摘要】提出一种基于整个输电网行波信息的故障定位算法.通过分析故障行波到达电网中各变电站的时间关系,运用最短路径原则将复杂的输电网络简化成无环网的辐射型网络,将远端变电站记录的初始行波到达时间折算为故障线路出口侧变电站的初始行波到达时间.通过剔除无效时间数据,并对所有折算得到的有效初始行波到达时间进行融合处理,实现基于整个输电网的故障行波定位.该算法有效解决了电网中某台行波定位装置时间记录不准确或故障导致的故障定位失败问题.仿真结果表明,该算法具有较高的可靠性、准确性,绝对误差不超过100 m.【总页数】7页(P38-44)【作者】曾祥君;邓丰;李泽文;李灵;楚湘辉【作者单位】长沙理工大学,电气与信息工程学院,湖南,长沙,410004;长沙理工大学,电气与信息工程学院,湖南,长沙,410004;长沙理工大学,电气与信息工程学院,湖南,长沙,410004;长沙理工大学,电气与信息工程学院,湖南,长沙,410004;长沙理工大学,电气与信息工程学院,湖南,长沙,410004【正文语种】中文【中图分类】TM711【相关文献】1.基于故障行波传输有向树的网络定位算法 [J], 刘秀军;焦健;周会峰;杜尚昆;曾祥君2.一种基于图论剪枝算法的多分支配电网行波故障定位算法 [J], 贾惠彬;李明舒;张国云3.基于网络通路的区域电网行波故障定位算法 [J], 梁懿4.基于串入式行波的输电线路故障定位优化算法 [J], 高昌龙;赵海龙;李佳鑫;刘思驿;李晨宇5.基于暂态行波分析的配电线路故障精确定位算法研究 [J], 甘小勇;汪远娇;王璐;时国强;董贵全;王晓峰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于CVT 二次信号的实用化行波定位方法甘 磊1,2,张 哲2,叶 睆2,尹项根2,王志华3(1.广西电力工业勘察设计研究院,广西壮族自治区南宁市530023)(2.华中科技大学电气与电子工程学院,湖北省武汉市430074;3.武汉中元华电科技有限公司,湖北省武汉市420079)摘要:根据行波定位的技术要求和电容式电压互感器(CV T )的高频信号传变特点,通过仿真计算,分析了利用CV T 的二次信号进行行波定位的可行性。
结合工程应用实际,提出了自适应门槛消噪、不同电压综合判断和采样坏值处理等实用化处理方法,以提高电压行波波头检测的可靠性和准确性。
最后,通过数字仿真数据和运行现场的实测数据,对所提出的实用化方法进行了验证。
关键词:电容式电压互感器;故障定位;小波变换;行波中图分类号:TM755;TM861收稿日期:2006206216;修回日期:2006210208。
0 引言近年来,随着计算机、通信及信号处理技术的发展,利用输电线路故障后的暂态行波进行故障定位的研究已经取得了很大的进展[1210]。
由于电流互感器具有良好的传变高频信号的能力,当前广泛采用的行波定位技术是利用电流互感器二次侧信号进行波头检测[6]。
但是,采用电流行波信号进行故障定位,需要测量变电站每条线路的电流行波,使定位系统的结构复杂,硬件资源要求高,工程适应性相对较差。
而直接利用电压行波进行故障定位,只需测量变电站母线电压,测量信号少,实现方便,也便于构建全网性的行波定位系统。
超高压输电线路广泛采用电容式电压互感器(CV T )进行电压测量。
以往普遍认为CV T 高频传变特性差,不能满足传变暂态行波信号的要求,所以CV T 在行波定位中的应用一直被忽视。
文献[8]提出了加装特殊传感器提取电压行波波头的解决方案。
加装特殊传感器除增加装置成本外,还需在一次系统附加检测传感器,使其应用受到一定的限制。
文献[9210]提出了直接利用CV T 的二次信号检测行波波头的新思路,若能得到有效应用,将使整个故障定位系统大为简化。
但电力系统情况复杂,基于CV T 的二次信号的行波定位方法走向实用化,还需解决在工程应用中面临的技术困难。
本文分析了利用CV T 的二次信号进行行波定位的可行性。
针对实际运行中可能面临的问题,提出了自适应门槛消噪、相电压线电压综合判断和采样坏值处理等实用化方法。
1 CVT 行波信号传变特性在220kV 及以上电压等级的高压和超高压电网中,广泛采用CV T 作为电压测量元件。
CV T 的基本结构包括分压电容、中间降压变压器、铁磁谐振阻尼回路和二次负荷回路等。
当频率达到一定值时,CV T 各部分杂散电容阻抗较低,将严重影响CV T 的高频传变特性。
行波信号的频率一般为几十k Hz 到几百k Hz ,利用CV T 检测行波,需计及杂散电容的影响。
CV T 的典型高频等值电路如图1所示[10211]。
图1 CVT 高频等值电路Fig.1 Equivalent circuit of CVT on high 2frequency以500kV 输电线路为例,通过仿真计算,可得到故障后CV T 的一、二次侧电压的典型波形如图2所示。
从图2可看出,一次侧电压行波波头经CV T 传变后,二次侧信号为一个衰减的高频振荡波,信号已发生了本质的改变。
需要指出的是,在双端行波定位原理中,只需检测故障初始行波波头到达两端母线的时刻,即可计算出故障点距离。
而CV T 虽然不能真实地传变高频暂态行波信号,但在初始行波波头到达的瞬间,会导致二次侧信号发生频率突变和高频振荡。
因此,利用CV T 的这个传变特性,也可准确进行行波波头检测,从而实现故障定位。
25第31卷 第3期2007年2月10日 Vol.31 No.3Feb.10,2007图2 故障后CVT 的一、二次侧仿真波形Fig.2 Simulated second ary and primary voltages ofCVT after the fault2 行波定位实用化方法在实际应用中,行波信号易受噪声、扰动等随机因素的影响。
在行波定位装置设计中,为了保证高频行波信号的检测,无法采用低通滤波等抗干扰措施,采样数据受干扰信号的影响也相对较大。
此外,行波波速受线路运行环境的影响,无法进行准确计算,这些因素都增加了波头检测和测距的难度,需要采取相应措施进行处理。
2.1 小波变换方法处理CVT 的二次信号小波变换在电力系统中被用于信号压缩、消噪、暂态检测和故障定位等方面[1,12214]。
行波波头具有突变性特征,用小波变换和奇异性检测方法,可以检测到行波波头。
测距的角度考虑,B 样条小波是比较合适的选择,尺度因子分别为21,22,23。
根据小波变换的原理,行波波头在各个尺度上都会产生相应的模极大值。
小尺度上对应较高的频带,模极大值上升(下降)的速度较快,时间分辨率高,从波形上来看是陡度较大,但是小尺度上噪声影响较大,行波波头的模极大值直接检测比较困难;而大尺度上行波波头模极大值更为明显,较易检测,但是大尺度对应较低的频带,时间分辨率低,模极大值上升(下降)的速度较慢,用大尺度上的模极大值点确定波头时刻,其误差较大。
根据这一性质,采用多尺度小波变换结果相结合的方法寻找波头,亦即从大尺度上先寻找行波波头所对应的模极大值点,以确定波头的大致时刻,然后逐步向小尺度寻找其对应的模极大值点,每次都以前一尺度所定时刻作为参考,直至在第一尺度上找到相对应的模极大值点,作为波头的时刻。
2.2 利用自适应门槛消噪不同线路发生故障的具体情况不同,各个电压信号的特征也不同。
根据噪声信号的特性,选取故障前的电压稳态信号进行小波变换,取其最大的模值作为噪声的最大模值,以该值乘以一定的可靠系数作为电压信号的消噪门槛值,该门槛值将随故障前噪声水平的不同自适应调整。
消噪效果见图3。
图3 信号的消噪Fig.3 E limination of the ya wp of signal自适应门槛采用一定的可靠系数,消噪会比较理想。
但是,如果故障时某一相的行波波头不强、相应的小波变换模极大值不大、与噪声很难区分时,也有被消噪的危险,这可通过不同电压行波波头的综合判断来解决。
2.3 使用相电压和线电压综合判断故障后的行波信号包含以大地为回路的地模分量和以导线为回路的线模分量,线模分量和地模分量具有不同的传播速度。
线模传播较快,且色散现象不明显,在传播过程中速度比较稳定;而地模传播较慢,有严重的色散现象,在传播过程中速度衰减很快[15]。
据此,普遍认为,在进行行波定位时,需先进行相—模变换提取线模分量,去除地模分量,再进行小波变换,然后检测波头[629]。
其实,在双端行波定位方法中,只需要获取第1个行波波头到达两端母线的时刻,由于线模波速比地模波速大得多,当行波中同时含有线模分量和地模分量时,第1个到达母线的行波波头是线模产生的,一般不受地模的影响,对波头的判断影响较小,可以不专门进行相—模变换。
线路故障后在A ,B ,C 三相同时产生行波向两端传播,母线上三相均能感受到行波波头,但三相的波头强度有强有弱,不一定都能准确检测到。
所以,单独用某一个电压量检测波头的可靠性并不高。
在实际工程应用中,可采用多种电压量进行波头检测,通过对多个电压量检测到的波头时刻的综合分析,达到清除干扰的效果,从而提高可靠性。
一种可行的办法是利用所测的三相电压V A ,V B ,V C 及其3个线电压V AB 、V BC 、V CA 分别进行小波变换,检测各自的行波波头到达时刻,然后对这6个结果进行综合35・研制与开发・ 甘 磊,等 基于CV T 二次信号的实用化行波定位方法分析判断。
综合判断的原则为:1)如果6个电压量检测到的波头时刻均为同一时刻,则认为此时刻为故障波头到达时刻。
2)如果包含不同相的电压量检测到的波头时刻相同(例如:V A ,V B ,V C 这3个量检测到的波头时刻相同;或V A 和V BC 这2个量检测到的波头时刻相同),则认为此波头是故障行波波头。
3)如果不满足上述条件(例如V A 仅与V AB ,V CA 判断到的波头时刻相同,与其他电压量判断时刻不同),则有2种可能:一种是此波头只是由某一相的干扰引起的,不是故障行波波头;另一种是单相高阻接地或故障相角较小,健全相的行波被噪声湮没。
区分两者的方法是:故障行波存在多次折返射,且能量较大,而干扰信号间隔时间相对较长,能量较小。
因此,如果在各个尺度上存在连续模极大值,且能量值较大,则是故障波头,否则认为是单相扰动。
2.4 采样坏值的处理由于高速数据采集系统易受高频干扰的影响,现场采集的数据可能会出现坏值的情况。
图4给出了实测的CV T 的二次信号录波数据示例,并给出了B 相波形的采样坏值。
图4 故障后CVT 的二次侧实测波形Fig.4 Second ary voltage signal of CVT afterfault in practice图4中,B 相上出现了几次与波形走向和相邻采样值差异很大的采样坏值,以14×104～16×104采样数据段为例,其间出现了3次坏值,而故障实际发生在18×104～20.0×104段,坏值经小波变换后模极大值远远超过门槛值,往往会造成误判。
消除这些坏值的影响有3种方法:1)故障波头Lip schitz 指数为正,故障波头奇异点随着尺度增加,小波变换模极大值也随之增加;而坏值则恰恰相反。
利用坏值和故障波头的性质区别,在各尺度上比较各自对应的模极大值是增加还是减小,如果随着尺度增加,模极大值不断减小,说明是坏值而非真正的行波波头,需将其剔除。
2)正常采样信号中,相邻采样点的值相差在一定范围内,而如果是坏值,与相邻采样点的值相差很大。
利用坏值的这个特点,将原始信号中每个采样值与其前后2个采样值相比较,如果相差很大,则认为是坏值,将其剔除,并以前后2个采样值的平均值取代,待坏值全部剔除后再进行小波变换分析。
3)坏值出现的概率很小,一般出现在单相上,另外两相在同时刻的采样值仍然正常。
可以利用上述相电压、线电压综合判断方法。
如图4,B 相存在坏值,V B ,V AB ,V CB 这3个电压量信号经小波变换在坏值处均对应有明显的模极大值,而V A ,V C ,V AC 这3个电压量在同时刻无相应的模极大值出现,后续一段时间也没有出现故障特征。
这样,这个模极大值点将被认为是一个单相的扰动而被剔除。
2.5 双端行波定位方法和波速的计算双端行波定位方法是利用故障点产生的初始行波波头到达线路两端的时间差来进行故障定位。
如图5所示,设输电线路全长为l ,故障点初始行波达到两端母线M ,N 的时间分别为t M ,t N ,则故障点到母线M ,N 的距离分别为: l 1=12[(t M -t N )v +l ] l 2=12[(t N -t M )v +l]图5 系统故障模型Fig.5 Model of system fault行波波速可以由线路参数计算得出。
