阅读说明：本技术 基于矩阵理论的互感器接线判断方法 (Mutual inductor wiring judgment method based on matrix theory ) 是由 张鹏程 郭志强 卢松林 宁振 于 2020-03-05 设计创作，主要内容包括：本发明提供了基于矩阵理论的互感器接线判断方法,其特征在于,包括对三相电网电压和三相负载电流进行采集,计算各参数的相角,对电压和电流进行多种组合,求解各种组合下功率因数；根据实际用电情况和接线情况进行预设,比较各种组合的功率因数与预设的功率因数阈值,判断是否满足预设情况,并组成8个3×3的矩阵；根据实际CT接线情况,选取两个3×3的矩阵,通过矩阵的秩或行列式等方法判断矩阵是否有唯一解；若存在唯一解,则可求解出该CT方向情况下的电流互感器与电压的对应关系,否则还需进一步判断。本发明可使得在现场接线关系模糊的情况下,通过合理设置,自动分析出对应的接线关系。(The invention provides a mutual inductor wiring judgment method based on a matrix theory, which is characterized by comprising the steps of collecting three-phase power grid voltage and three-phase load current, calculating phase angles of all parameters, carrying out various combinations on the voltage and the current, and solving power factors under various combinations; presetting according to the actual power utilization condition and the wiring condition, comparing the power factors of various combinations with a preset power factor threshold value, judging whether the preset condition is met, and forming 8 3 × 3 matrixes; selecting two 3 x 3 matrixes according to the actual CT wiring condition, and judging whether the matrixes have unique solutions or not by methods such as the ranks or determinants of the matrixes and the like; if the unique solution exists, the corresponding relation between the current transformer and the voltage under the condition of the CT direction can be solved, and otherwise, further judgment is needed. The invention can automatically analyze the corresponding wiring relation through reasonable setting under the condition that the field wiring relation is fuzzy.)

基于矩阵理论的互感器接线判断方法

技术领域

本发明涉及电力监测及治理领域，特别是基于矩阵理论的互感器接线判断方法。

背景技术

现场的低压配电台区环境复杂，且可能存在施工的不规范或不便等原因，易造成配电线路的凌乱，对电压和电流的对应关系判断造成了障碍。若在关系不明确的接线上进行电力监测，则会造成事件检测错误及故障误报等，若进行电能质量的治理，则可能会加重电能质量问题，甚至造成安全事件。由此可见，将低压配电网电压和电流的关系梳理清晰至关重要。通常来说，人为进行电压电流关系的判断有一定的难度，可能需要断电等影响用电的操作，而且有一定的误判概率，所以在此设计一种利用设备自身算法自动识别的方案，可避免人为判断带来的一系列问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于矩阵理论的互感器接线判断方法，该方法利用设备采集三相电压及三相电流，对电压与电流进行一系列配对组合，对每一种组合下的有功功率及功率因数进行计算，针对是否满足条件进行真假判断，组合成多个矩阵，对每个矩阵进行矩阵的秩的计算或行列式计算，选出有唯一解的情况，并将该接线情况进行还原。

本发明提供一种基于矩阵理论的互感器接线判断方法，包括：

采样三相电网电压与三相负载电流，计算电网电压和负载电流的基波成分，包括幅值及相位信息，对三相电网电压及三相负载电流的基波成分进行任意组合，求取各种组合下的基波功率因数；

根据组合得到的多个功率因数及设定的功率因数限值，组成由1和0构成的矩阵，1代表组合得到的功率因数超过功率因数限值，即表示为真，0代表组合得到的功率因数低于功率因数限值，即表示为假；

根据CT方向，将上述矩阵分离为8个3×3矩阵，根据可能的CT方向，抽取其中两个矩阵，求该矩阵的秩，或其行列式，若矩阵的秩为3或行列式不为0，则证明该情况下有唯一解，并求取此情况下的唯一解，即各电流互感器的方向，以及各电流互感器与电压端子的配对关系。

其中，还包括：

采用SDFT算法计算电压和电流的基波成分，使用基波相位的结果，求相位差的余弦值，将位移功率因数(DPF)作为功率因数进行后续判断。

若存在某一相的功率为负，即某一相有光伏等发电设备导致该相功率为负，则可对该CT或电压相预设为负，再进行后续判断。

本发明的有益效果；该方法利用设备自身进行电压与电流互感器对应关系的判断，代替人工排查，并可通过软件进行自适应调整，即可保证线路关系模糊的配电网的电力监测及电能质量治理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供的台区及设备接线示意图；

图2为本发明实施例所提供的电流互感器接线判断方法结构图；

图3为本发明实施例所提供的电流互感器接线判断算法流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种基于矩阵理论的互感器接线判断方法，该方法可匹配任何的三相配电线路中，以采集的三相电网电压和三相负载电流为基础，进行组合式分析及判断。

下面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、完整的描述，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。

图1为该方法的应用环境，现场很多电压及电流关系模糊的现象，而且监测设备或治理装置也会存在接线不便的情况，难以对应其电压与电流的接线关系以及电流的方向，图2为该检测方法的总体思路，根据几个可确定的前提条件，即可得到电压与电流的接线关系以及电流的方向，解决了图1的问题。

图3为本发明实施例所提供的电流互感器接线判断算法流程图，该算法包括：

1)采集三相电网电压和三相负载电流，利用SDFT算法或锁相算法，重点求取各相电压和电流的角度；

2)现场排查是否有某一相的CT与其他两相的方向不一致，若有，则CT异向相选择该相，若没有，则该选项置0；通过主站或者户表等，判断某一相是否有负功率(即发电)，在负功率相和功率因数阈值设定对应值；

3)对所有的电压与电流组合求解基波功率因数，注意对电流为负时，也进行功率因数计算，以便于分析CT接反情况；

4)将上述基波功率因数与设定的功率因数限值进行比较，判断是否高于设定的功率因数限值，若得到的功率因数结果的绝对值高于设定功率因数限值，则该组合下结果为1，否则为0；

跟据3)和4)，可知跟据CT方向区分，共有8种情况，即CTA/CTB/CTC的方向分别为：正正正/反正正/正反正/正正反/正反反/反正反/反反正/反反反。因此4)得到的矩阵为3×24的矩阵，也就是8个3×3的矩阵，每个3×3的矩阵对应一组CT的方向。

5)跟据预设的CT异向相，选择两个3×3的矩阵，由于不知道异向相CT是负还是正，因此两个矩阵都保留，分别进行分析判断；

6)对于两个矩阵，分别判断是否有唯一解，根据矩阵的秩的相关原理，若矩阵为满秩矩阵，则该矩阵有唯一解；由于满秩矩阵也为可逆矩阵，且矩阵阶数为3×3，因此也可通过计算行列式的方法判断是否有唯一解。

若某一矩阵有唯一解，则可通过1的位置推理出电流互感器与电压的对应关系，也可由该矩阵所对应的CT方向得到电流互感器的实际方向；若两个矩阵都有唯一解，则两种可能性均存在，需要再进行其他方法排查；若两个矩阵均无唯一解，则还需要进一步排查。