考虑CVT宽频传递特性的杂散电容辨识及操作过电压分类识别研究

作     者：赵铭 

作者单位：西安理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：段建东

授予年度：2024年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：操作过电压 电容式电压互感器 宽频传递特性 杂散电容分步辨识 过电压分类识别 

摘      要：操作过电压波形的准确获取是对其开展分类识别的前提,但在当前变电站仍广泛采用暂态响应较差的电容式电压互感器(Capacitor Voltage Transformer,CVT)采集电压信号的情形下,操作过电压类型难以有效识别,从而限制了电力系统绝缘薄弱点监测技术的发展。利用CVT所测量的畸变操作过电压波形实现其分类识别,对于拓展过电压分类识别方法的应用范围,并进一步提高电网稳定运行能力具有重要意义。基于此,本文针对操作过电压工况下CVT宽频传递模型的构建以及考虑CVT宽频传递特性的操作过电压分类识别两方面内容开展研究,主要研究内容如下: 针对操作过电压频带范围内,采用传统的辨识方法存在杂散电容参数获取准确度低的问题,首先,通过对CVT暂态特性的分析,确定在操作过电压工况下,CVT的暂态建模应主要聚焦于瞬变响应特性的表征,即CVT宽频传递特性模型的构建。为构建该模型,在CVT基本模型的基础上进一步重点考虑杂散电容的等效,从而确定CVT宽频传递模型的结构并推导其电压传递函数,为后续杂散电容参数辨识方法的提出奠定理论基础。 其次,基于理论分析及仿真测试,提出一种以CVT谐振点变比误差最小作为目标,应用多目标灰狼算法实现杂散电容参数分步辨识的方法。通过相关算例的仿真测试结果表明,所提分步辨识方法的杂散电容参数辨识误差均处于4%以下,能够实现杂散电容参数较为准确的获取;同时在利用平均绝对百分比误差及皮尔逊相关系数对参数辨识结果的CVT宽频传递特性拟合效果进行评价时,所提方法均优于传统的整体辨识方法。在此基础上,通过对实验室冲击试验结果的分析,验证了所提分步辨识方法在实验室测试环境中的可行性及其对于不同CVT参数获取的普适性。 针对当前过电压分类识别相关研究均未考虑CVT测量环节的影响,从而导致现有方法多被限制于仅安装有CVT作为过电压信号获取装置的变电站的问题,本文结合CVT的应用场景,针对五种考虑CVT宽频传递特性的操作过电压类型提出一种分类识别方法。通过对比四种常用信号处理算法的信号分解结果,选择采用同步挤压S变换提取各类操作过电压时、频域相对能量,并配合峭度指标共同作为过电压分类识别的特征量。在此基础上,利用卷积神经网络作为模式识别算法实现过电压的分类识别。仿真测试结果表明,所提过电压分类识别方法对于考虑CVT宽频传递特性的操作过电压,除分闸空载变压器过电压识别准确率为90%外,其余类型的识别准确率均能达到100%。此外,通过手动添加噪声测试,也验证了该方法具有一定的抗噪声性能。