本发明涉及无功补偿电容器组参数检测领域，具体是涉及一种电网无功补偿电容器组参数检测方法。通过设计一种电网无功补偿电容器组参数在线辨识方法解决了无功补偿电容器组不能实时监测问题，通过对无功补偿电容组运行的一次电压和电流值计算得到其等效电容值、电感值、电阻值和出厂试验数据比对，可有效预测无功补偿电容器组状态变化趋势，实现对无功补偿电容器组实时状态监测与预警，有效保障其安全运行。
1.一种电网无功补偿电容器组参数检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，对无功补偿电容器组所在电网的电流和电压分别进行采样，获取电流采样序列I(n)和电压采样序列U(n)，n为采样序列号；
初始化线性滤波器，即设定滤波器参数μ，滤波器参数μ为电网的频率参数w的倍数，滤波器参数μ用于表示线性滤波器的响应速度和稳态精度；
S2，将步骤S1中的电流采样序列I(n)和频率参数w输入到初始化之后的线性滤波器，获取频率参数w对应的电流估计值Ix1(n)和该电流估计值Ix1(n)的余弦值Ix2(n)；
将步骤S1中的电压采样序列U(n)和频率参数w输入到初始化之后的线性滤波器，获取频率参数w对应的电压估计值Ux1(n)和该电压估计值Ux1(n)的余弦值Ux2(n)；
S3，通过Ix1(n)和Ix2(n)，获取频率参数w对应的下一次电流采样序列I(n+1)，由I(n+
1)获取频率参数w对应的I(n+1)的幅值Iax(n+1)；
通过Ux1(n)和Ux2(n)，获取频率参数w对应的下一次电压采样序列U(n+1)，由U(n+1)获取频率参数w对应的U(n+1)的幅值Uax(n+1)；
S4，I(n)的幅值为Iax(n)，U(n)的幅值为Uax(n)；
若Iax(n+1)‑Iax(n)的绝对值小于电流精度aI且Uax(n+1)‑Uax(n)的绝对值小于电压精度aU，则进行步骤S5，否则重新对电流和电压进行采样，且重复步骤S1‑S3；
S5，对频率参数w进行更新，更新之后的频率参数为wg；
S6，重复步骤S1‑S5，直至频率参数的更新次数达到设定值；
S7，计算I(n)对应的电流基波分量值、U(n)对应的电压基波分量值，计算每更新一次频率参数w之后对应的电流谐波分量值和电压谐波分量值；对电流的基波分量值、电压的基波分量值、电流的谐波分量值和电压的谐波分量值进行多项式拟合，获取无功补偿电容器组的参数，参数包括电容值、电感值和电阻值。
2.如权利要求1所述的电网无功补偿电容器组参数检测方法，其特征在于，步骤S2中通过线性滤波器获取电流估计值和该估计值的余弦值的具体过程如下：i(t)为连续的电流信号，i1(t)为连续的电流信号的估计值，i2(t)为该估计值的余弦值；i′1(t)为i1(t)的一阶微分，i′2(t)为i2(t)的一阶微分，t为时间；
通过i1(t)获取离散的电流信号的估计值，即步骤S2中的电流估计值Ix1(n)；通过i2(t)获取步骤S2中的余弦值Ix2(n)；
步骤S2中通过线性滤波器获取电压估计值和该估计值的余弦值的具体过程如下：u(t)为连续的电压信号，u1(t)为连续的电流信号的估计值，u2(t)为该估计值的余弦值；u′1(t)为u1(t)的一阶微分，u′2(t)为u2(t)的一阶微分；
通过u1(t)获取离散的电压信号的估计值，即步骤S2中的电压估计值Ux1(n)；通过u2(t)获取步骤S2中的余弦值Ux2(n)。
3.如权利要求2所述的电网无功补偿电容器组参数检测方法，其特征在于，步骤S5中更新之后的频率参数wg：
其中，Im表示取虚部分量值，x1(t) 为x1(t)的共轭相量，Im(x1(t) x′1(t))为x1(t) x′12
(t)的虚部分量值，|x1(t)|为x1(t)的绝对值平方。
4.如权利要求1或2或3所述的电网无功补偿电容器组参数检测方法，其特征在于：步骤S6中频率参数的更新次数的设定值为八次，每更新一次，wg的取值分别为100Hz、150Hz、
200Hz、250Hz、300Hz、350Hz、400Hz、450Hz；
当wg为100Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.05％，0.15％)；
当wg为150Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.1％，0.3％)；
当wg为200Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.15％，0.45％)；
当wg为250Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.2％，0.6％)；
当wg为300Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.25％，0.75％)；
当wg为350Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.3％，0.9％)；
当wg为400Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.35％，1.05％)；
当wg为450Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.4％，1.2％)。
5.如权利要求1或2或3所述的电网无功补偿电容器组参数检测方法，其特征在于：线性滤波器为改进型线性滤波器。
6.如权利要求1所述的电网无功补偿电容器组参数检测方法，其特征在于：滤波器参数μ为电网频率参数w的0.1N倍；或者，滤波器参数μ为电网频率参数w的0.5N倍；或者，滤波器参数μ为电网频率参数w的N倍；N为正整数。
一种电网无功补偿电容器组参数检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及无功补偿电容器组参数检测领域，具体是涉及一种电网无功补偿电容器组参数检测方法。
背景技术
[0002] 电力系统中无功补偿电容器组向系统提供无功补偿，调节系统电压，减少损害。无功补偿电容器组正常运行对系统安全稳定起着重要作用。为了保证其正常运行，每年都需
要对其进行预防性试验，但因间隔时间长，无法实时检测其状态，导致无功补偿电容器组损
坏事件时有发生。
[0003] 电力系统在无功补偿电容器组损坏的情况下继续运行，使得电力系统在非安全的状态下继续运行，会导致事故的发生。
发明内容
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种电网无功补偿电容器组参数检测方法，通过检测无功补偿电容器组的参数值，能够及时判断出安装在电网上的无功补偿电容器组
是否发生损坏，防止安全事故的发生。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
[0006] 一种电网无功补偿电容器组参数检测方法，包括如下步骤：
[0007] S1，对无功补偿电容器组所在电网的电流和电压分别进行采样，获取电流采样序列I(n)和电压采样序列U(n)，n为采样序列号；
[0008] 设定电网的频率参数w；
[0009] 初始化线性滤波器，即设定滤波器参数μ，滤波器参数μ为电网的频率参数w的倍数，滤波器参数μ用于表示线性滤波器的响应速度和稳态精度；
[0010] S2，将步骤S1中的电流采样序列I(n)和频率参数w输入到初始化之后的线性滤波器，获取频率参数w对应的电流估计值Ix1(n)和该电流估计值Ix1(n)的余弦值Ix2(n)；
[0011] 将步骤S1中的电压采样序列U(n)和频率参数w输入到初始化之后的线性滤波器，获取频率参数w对应的电压估计值Ux1(n)和该电压估计值Ux1(n)的余弦值Ux2(n)；
[0012] S3，通过Ix1(n)和Ix2(n)，获取频率参数w对应的下一次电流采样序列I(n+1)，由I(n+1)获取频率参数w对应的I(n+1)的幅值Iax(n+1)；
[0013] 通过Ux1(n)和Ux2(n)，获取频率参数w对应的下一次电压采样序列U(n+1)，由U(n+1)获取频率参数w对应的U(n+1)的幅值Uax(n+1)；
[0014] S4，I(n)的幅值为Iax(n)，U(n)的幅值为Uax(n)；
[0015] 若Iax(n+1)‑Iax(n)的绝对值小于电流精度aI且Uax(n+1)‑Uax(n)的绝对值小于电压精度aU，则进行步骤S5，否则重新对电流和电压进行采样，且重复步骤S1‑S3；
[0016] S5，对频率参数w进行更新，更新之后的频率参数为wg；
[0017] S6，重复步骤S1‑S5，直至频率参数的更新次数达到设定值；
[0018] S7，计算I(n)对应的电流基波分量值、U(n)对应的电压基波分量值，计算每更新一次频率参数w之后对应的电流谐波分量值和电压谐波分量值；对电流的基波分量值、电压的
基波分量值、电流的谐波分量值和电压的谐波分量值进行多项式拟合，获取无功补偿电容
器组的参数，参数包括电容值、电感值和电阻值。
[0019] 进一步，步骤S2中通过线性滤波器获取电流估计值和该估计值的余弦值的具体过程如下：
[0020]
[0021] i(t)为连续的电流信号，i1(t)为连续的电流信号的估计值，i2(t)为该估计值的余弦值；i′1(t)为i1(t)的一阶微分，i′2(t)为i2(t)的一阶微分，t为时间；通过i1(t)获取离散
的电流信号的估计值，即步骤S2中的电流估计值Ix1(n)；通过i2(t)获取步骤S2中的余弦值
Ix2(n)；
[0022] 步骤S2中通过线性滤波器获取电压估计值和该估计值的余弦值的具体过程如下：
[0023]
[0024] u(t)为连续的电压信号，u1(t)为连续的电流信号的估计值，u2(t)为该估计值的余弦值；u′1(t)为u1(t)的一阶微分，u′2(t)为u2(t)的一阶微分；通过u1(t)获取离散的电压信
号的估计值，即步骤S2中的电压估计值Ux1(n)；通过u2(t)获取步骤S2中的余弦值Ux2(n)。
[0025] 进一步，步骤S5中更新之后的频率参数wg：
[0026]
[0027] 其中，Im表示取虚部分量值，x1(t)*为x1(t)的共轭相量，Im(x1(t)*x′1(t))为x1(t)*2
x′1(t)的虚部分量值，|x1(t)|为x1(t)的绝对值平方。
[0028] 进一步，步骤S6中频率参数的更新次数的设定值为八次，每更新一次，wg的取值分别为100Hz、150Hz、200Hz、250Hz、300Hz、350Hz、400Hz、450Hz；
[0029] 当wg为100Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.05％，0.15％)；
[0030] 当wg为150Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.1％，0.3％)；
[0031] 当wg为200Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.15％，0.45％)；
[0032] 当wg为250Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.2％，0.6％)；
[0033] 当wg为300Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.25％，0.75％)；
[0034] 当wg为350Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.3％，0.9％)；
[0035] 当wg为400Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.35％，1.05％)；
[0036] 当wg为450Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.4％，1.2％)。
[0037] 进一步，线性滤波器为改进型线性滤波器。
[0038] 进一步，滤波器参数μ为电网频率参数w的0.1N倍；或者，滤波器参数μ为电网频率参数w的0.5N倍；或者，滤波器参数μ为电网频率参数w的N倍；N为正整数。
[0039] 本发明的有益效果如下：
[0040] (1)本发明通过设计一种电网无功补偿电容器组参数在线辨识方法解决了无功补偿电容器组不能实时监测问题，通过对无功补偿电容组运行的一次电压和电流值计算得到
其等效电容值、电感值、电阻值和出厂试验数据比对，可有效预测无功补偿电容器组状态变
化趋势，实现对无功补偿电容器组实时状态监测与预警，有效保障其安全运行。
[0041] (2)通过分析实时计算频率变化值，有效调节线性滤波器频率参数，可以实现在电网频率大范围波动条件下无功补偿电容器组参数精确检测，通过基波以及2次到9次谐波精
确检测，采用多项式拟合估计电容器参数可以实现在电网谐波成为含量较少情况下无功补
偿电容器组参数精确检测。故该方法解决了无功补偿电容器参数在线精确辨识，有效解决
了依靠停电等传统方法不能实时检测的缺陷，对无功补偿电容器组运行状态及时预警。
附图说明
[0042] 图1为本发明的无功补偿电容器组等效电路；
[0043] 图2为本发明的流程图；
[0044] 图3为本发明的改进型滤波器参数调整波特图；
[0045] 图4为本发明的改进型滤波器频率参数调整波特图。
具体实施方式
[0046] 以下结合实施例和说明书附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。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。
[0047] 实施例
[0048] 如图1所示，为无功补偿电容器组等效电路图，包括其补偿作用的电容C、起限制合闸涌流和一定谐波滤除作用的串联电感L，以及等效电阻R。图1所示的等效系统电路图，连
续电流信号i(t)、连续电压信号u(t)数学表达式如下：
[0049]
[0050] 式中，An、Bn分别为对应的角频率wn的电压、电流分量幅值，M为谐波次数。故无功补偿电容组计算电感、电容以及电阻值的数学表达式如下：
[0051]
[0052] 式中， 为基波分量，令 整理该数学表达式如下：
[0053]
[0054] 由上式可知，无功补偿系统中等效电阻R可有基波电压分量幅值除以基波电流有功分量幅值计算得到，等效电容电感的计算可选取电流电压基波分量及幅值相对较大的谐
波分量计算。
[0055] 一种电网无功补偿电容器组参数检测方法，如图2所示，包括如下步骤：
[0056] S1，对无功补偿电容器组所在电网的连续电流信号i(t)、连续电压信号u(t)分别进行一次采样，获取电流采样序列I(n)和电压采样序列U(n)，n为采样序列号；
[0057] 设定电网的频率参数w；
[0058] 初始化改进型线性滤波器，即设定滤波器参数μ，滤波器参数μ为电网的频率参数w的倍数，滤波器参数μ用于表示改进型线性滤波器的响应速度和稳态精度；
[0059] S2，将步骤S1中的电流采样序列I(n)和频率参数w输入到初始化之后的改进型线性滤波器，获取频率参数w对应的电流估计值Ix1(n)和该电流估计值Ix1(n)的余弦值Ix2
(n)；
[0060] 将步骤S1中的电压采样序列U(n)和频率参数w输入到初始化之后的改进型线性滤波器，获取频率参数w对应的电压估计值Ux1(n)和该电压估计值Ux1(n)的余弦值Ux2(n)。具
体过程如下：
[0061]
[0062] i(t)为连续的电流信号，i1(t)为连续的电流信号的估计值，i2(t)为该估计值的余弦值；i′1(t)为i1(t)的一阶微分，i′2(t)为i2(t)的一阶微分，t为时间；通过i1(t)获取离散
的电流信号的估计值，即电流估计值Ix1(n)；通过i2(t)获取余弦值Ix2(n)；
[0063] 获取电压估计值和该估计值的余弦值的具体过程如下：
[0064]
[0065] u(t)为连续的电压信号，u1(t)为连续的电流信号的估计值，u2(t)为该估计值的余弦值；u′1(t)为u1(t)的一阶微分，u′2(t)为u2(t)的一阶微分；通过u1(t)获取离散的电压信
号的估计值，即电压估计值Ux1(n)；
[0066] 通过u2(t)获取余弦值Ux2(n)。
[0067] S3，通过Ix1(n)和Ix2(n)，获取频率参数w对应的下一次电流采样序列I(n+1)，由I(n+1)获取频率参数w对应的I(n+1)的幅值Iax(n+1)；
[0068] 通过Ux1(n)和Ux2(n)，获取频率参数w对应的下一次电压采样序列U(n+1)，由U(n+1)获取频率参数w对应的U(n+1)的幅值Uax(n+1)；
[0069] S4，I(n)的幅值为Iax(n)，U(n)的幅值为Uax(n)；
[0070] 若Iax(n+1)‑Iax(n)的绝对值小于电流精度aI且Uax(n+1)‑Uax(n)的绝对值小于电压精度aU，则进行步骤S5，否则重新对电流和电压进行采样，且重复步骤S1‑S3；
[0071] S5，对频率参数w进行更新，更新之后的频率参数为wg，具体过程如下：
[0072]
[0073] 其中，Im表示取虚部分量值，x1(t)*为x1(t)的共轭相量，Im(x1(t)*x′1(t))为x1(t)*2
x′1(t)的虚部分量值，|x1(t)|为x1(t)的绝对值平方
[0074] S6，重复步骤S1‑S5，并将步骤S2中的w替换成wg，更新下的次数为八次；
[0075] S7，计算I(n)对应的电流基波分量值、U(n)对应的电压基波分量值，计算每更新一次频率参数w之后对应的电流谐波分量值和电压谐波分量值；对电流的基波分量值、电压的
基波分量值、电流的谐波分量值和电压的谐波分量值进行多项式拟合，获取无功补偿电容
器组的参数，为现有技术，参数包括电容值、电感值和电阻值。
[0076] 本实施例中wg的取值分别为100Hz、150Hz、200Hz、250Hz、300Hz、350Hz、400Hz、450Hz。
[0077] 当wg为100Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.05％，0.15％)；
[0078] 当wg为150Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.1％，0.3％)；
[0079] 当wg为200Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.15％，0.45％)；
[0080] 当wg为250Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.2％，0.6％)；
[0081] 当wg为300Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.25％，0.75％)；
[0082] 当wg为350Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.3％，0.9％)；
[0083] 当wg为400Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.35％，1.05％)；
[0084] 当wg为450Hz时，aI和aU的取值范围均为(0.4％，1.2％)。
[0085] 图3为本实施案例改进型滤波器滤波参数调整波特图，图3所示的传递函数波特图，滤波器参数μ分别取0.1Nw、0.5Nw、Nw时的幅频特性曲线，μ越小，滤波器带宽越窄，但相
应收敛时间变长，可见改变滤波器参数μ可改变滤波器的性能。
[0086] 图4本实施案例改进型滤波器频率参数调整波特图，当频率参数w取不同值条件下，线性梳状滤波器幅频特性在参数u取一定值条件下性能较好，图4中的η即为u。
