一种确定高压电能计量装置合成误差的方法和系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种确定高压电能计量装置合成误差的方法和系统。所述方法和系统将高压电能计量装置等效为多输入单输出系统，通过建立互感器误差的多参数降维模型，将互感器历史检定数据进行预处理后，采用支持向量机回归算法求解多参数降维模型，确定互感器实际运行工况下的比差和角差，再与在线监测获得的二次回路误差，电能表误差进行合成，最后确定高压电能计量装置的合成误差。所述方法和系统实现了对难以直接在线监测的电压互感器和电流互感器的动态计量误差的准确评估，实时性好、精度高，再结合在线监测的二次回路、电能表的误差进行电能计量装置的合成误差计算，从而有效地评价实际运行工况下电能计量装置的整体动态误差水平。

A Method and System for Determining the Synthetic Error of High Voltage Electric Energy Metering Device

【技术实现步骤摘要】
一种确定高压电能计量装置合成误差的方法和系统
本专利技术涉及电能计量领域,并且更具体地，涉及一种确定高压电能计量装置合成误差的方法和系统。
技术介绍
电能计量是电网经济核算的依据，其准确度直接关系到供、受电双方的经济效益。电能计量装置的误差由电压互感器误差、电流互感器误差、二次回路压降误差以及电能表误差四部分综合而成，只有明确综合误差才能合理评价电能计量的准确程度，由于误差来源因素的多样性和内在关联性，电能计量整体误差呈现动态变化的特征。传统的电能计量装置误差合成方法是直接对电压互感器、电流互感器、二次回路和电能表的误差进行综合计算，但计量装置各部分的误差与实际的电压、电流、二次负荷等相关，传统方法虽然计算简单但无法评价电能计量装置实际运行工况下的综合误差；因此如何确定一种实时性强、精度高的电能计量装置误差合成方法和系统就成为一个亟需解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中电能计量装置合成误差方法无法评价实际运行工况下的综合误差的技术问题，本专利技术提供一种确定高压电能计量装置合成误差的方法，所述方法包括：基于经过预处理的高压输电线路互感器历史检定数据，采用支持向量机回归算法确定所述预先设置的多参数降维方程的最优回归函数，其中，所述互感器包括电压互感器和电流互感器；根据互感器实际运行工况下的测量数据，基于所述最优回归函数确定互感器比差和角差；基于计算确定的互感器比差和角差，并结合采集的二次回路压降误差和电能表误差确定高压电能计量装置的合成误差。进一步地，所述方法采用支持向量机回归算法确定所述预先设置的多参数降维方程的最优回归函数之前还包括将互感器的测量误差ε等价为电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT，并基于所述电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT建立确定互感器测量误差的多参数降维方程，其中：所述互感器的测量误差ε表达式为：ε＝f(fPT,δPT,fCT,δCT)取互感器一次电压、电流和二次负荷作为互感器误差的影响因子，则电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT的表达式为：式中，V(t)为电压互感器一次电压，I(t)为电流互感器一次电流，S2U(t)为电压互感器二次负荷，S2I(t)为电流互感器二次负荷；所述确定互感器测量误差的多参数降维方程为：a＝Xb式中，a＝(fPT,δPT,fCT,δCT)，b＝(V(t),I(t),S2U(t),S2I(t))，X为所述多参数方程的解。进一步地，所述方法在将互感器的测量误差ε等价为电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT，并基于所述电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT建立确定互感器测量误差的多参数降维方程之前还包括对互感器的历史检定数据进行预处理，其中：二次负荷与互感器误差呈线性关系，不同负荷下的误差按照一阶线性插值法扩充，假设第i点和第j点的二次负荷为S2(i)和S2(j)，数据量增加至N倍，则两个负荷点之间的插值序列为：一次电压或电流与互感器误差的关系与励磁特性有关，故不同电压或电流下的互感器测量误差按照分段三次Hermite插值进行数据扩充，假设第i点和第j点一次电压为V1(i)和V1(j)，两个节点的一阶导数为fi′和fj′，则采用三次Hermite多项式H3(x)作为插值函数：H3(x)＝V1(i)αi(x)+V1(j)αj(x)+fi′βi(x)+fj′βj(x)式中，进一步地，所述基于经过预处理的高压输电线路互感器历史检定数据，采用支持向量机回归算法确定所述预先设置的多参数降维方程的最优回归函数包括：设含有l个训练样本的训练集为{(xi,yi),i＝1,2,…l}，其中，xi(xi∈Rd)是第i个训练样本的输入列向量，yi∈R为对应的输出值，设在高维特征空间中建立的线性回归函数为f(x)＝wΦ(x)+b其中，Φ(x)为非线性映射函数，w表示权系数相量，b表示阈值；通过训练集找到w和b的最优解，使得|f(x)-wΦ(x)-b|≤ε，则可根据回归函数得到任意输入下的输出值；定义ε线性不敏感损失函数，其表达式为：其中，f(x)为回归函数返回的预测值；y为对应的真实值，即表示若f(x)与y之间的差别小于等于ε，则损失等于0；引进松弛变量则通过训练集寻找w和b的最优解的表达式为：其中，C为惩罚因子，C越大表示对训练误差大于ε的样本惩罚越大；ε规定了回归函数的误差要求，ε越小表示回归函数的误差越小；引入Largrange函数，将寻找w和b的最优解的表达式转换为对偶格式，所述对偶格式的表达式为：其中，K(xi,xj)＝Φ(xi)Φ(xj)为核函数；当求解对偶格式的表达式得到的最优解为α＝[α1,α2,…,αl]，则有其中，Nnsv为支持向量个数；根据确定的w*和b*可知多参数降维方程的最优回归函数表达式为：进一步地，所述基于计算确定的互感器比差和角差，并结合采集的二次回路压降误差和电能表误差确定高压电能计量装置的合成误差，其计算公式为：式中，εall为高压电能计量装置的合成误差，fIa、fIb、fIc、δIa、δIb、δIc为三相电流互感器比差和角差，fUa、fUb、fUc、δUa、δUb、δUc为三相电压互感器比差和角差，fa、fb、fc为二次回路压降误差，εe为电能表误差，为负载功率因数角。根据本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种确定高压电能计量装置合成误差的系统，所述系统包括：数据采集单元，其用于采集高压输电线路的互感器测量数据；最优函数单元，其用于基于经过预处理的高压输电线路互感器历史检定数据，采用支持向量机回归算法确定所述预先设置的多参数降维方程的最优回归函数，其中，所述互感器包括电压互感器和电流互感器；互感器误差单元，其用于根据互感器实际运行工况下的测量数据，基于所述最优回归函数确定互感器比差和角差；合成误差单元，其用于基于计算确定的互感器比差和角差，并结合采集的二次回路压降误差和电能表误差确定高压电能计量装置的合成误差。进一步地，所述系统还包括方程设置单元，其用于将互感器的测量误差ε等价为电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT，并基于所述电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT建立确定互感器测量误差的多参数降维方程，其中：所述互感器的测量误差ε表达式为：ε＝f(fPT,δPT,fCT,δCT)取互感器一次电压、电流和二次负荷作为互感器误差的影响因子，则电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT的表达式为：式中，V(t)为电压互感器一次电压，I(t)为电流互感器一次电流，S2U(t)为电压互感器二次负荷，S2I(t)为电流互感器二次负荷；所述确定互感器测量误差的多参数降维方程为：a＝Xb式中，a＝(fPT,δPT,fCT,δCT)，b＝(V(t),I(t),S2U(t),S2I(t))，X为所述多参数方程的解。进一步地，所述系统还包括数据预处理单元，其用于对互感器的历史检定数据进行预处理，其中：二次负荷与互感器误差呈线性关系，不同负荷下的误差按照一阶线性插值法扩充，假设第i点和第j点的二次负荷为S2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定高压电能计量装置合成误差的方法，其特征在于，所述方法包括：基于经过预处理的高压输电线路互感器历史检定数据，采用支持向量机回归算法确定所述预先设置的多参数降维方程的最优回归函数，其中，所述互感器包括电压互感器和电流互感器；根据互感器实际运行工况下的测量数据，基于所述最优回归函数确定互感器比差和角差；基于计算确定的互感器比差和角差，并结合采集的二次回路压降误差和电能表误差确定高压电能计量装置的合成误差。

【技术特征摘要】
1.一种确定高压电能计量装置合成误差的方法，其特征在于，所述方法包括：基于经过预处理的高压输电线路互感器历史检定数据，采用支持向量机回归算法确定所述预先设置的多参数降维方程的最优回归函数，其中，所述互感器包括电压互感器和电流互感器；根据互感器实际运行工况下的测量数据，基于所述最优回归函数确定互感器比差和角差；基于计算确定的互感器比差和角差，并结合采集的二次回路压降误差和电能表误差确定高压电能计量装置的合成误差。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法采用支持向量机回归算法确定所述预先设置的多参数降维方程的最优回归函数之前还包括将互感器的测量误差ε等价为电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT，并基于所述电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT建立确定互感器测量误差的多参数降维方程，其中：所述互感器的测量误差ε表达式为：ε＝f(fPT,δPT,fCT,δCT)取互感器一次电压、电流和二次负荷作为互感器误差的影响因子，则电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT的表达式为：式中，V(t)为电压互感器一次电压，I(t)为电流互感器一次电流，S2U(t)为电压互感器二次负荷，S2I(t)为电流互感器二次负荷；所述确定互感器测量误差的多参数降维方程为：a＝Xb式中，a＝(fPT,δPT,fCT,δCT)，b＝(V(t),I(t),S2U(t),S2I(t))，X为所述多参数方程的解。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法在将互感器的测量误差ε等价为电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT，并基于所述电压互感器比差fPT和角差δPT，以及电流互感器比差fCT和角差δCT建立确定互感器测量误差的多参数降维方程之前还包括对互感器的历史检定数据进行预处理，其中：二次负荷与互感器误差呈线性关系，不同负荷下的误差按照一阶线性插值法扩充，假设第i点和第j点的二次负荷为S2(i)和S2(j)，数据量增加至N倍，则两个负荷点之间的插值序列为：一次电压或电流与互感器误差的关系与励磁特性有关，故不同电压或电流下的互感器测量误差按照分段三次Hermite插值进行数据扩充，假设第i点和第j点一次电压为V1(i)和V1(j)，两个节点的一阶导数为fi′和fj′，则采用三次Hermite多项式H3(x)作为插值函数：H3(x)＝V1(i)αi(x)+V1(j)αj(x)+fi′βi(x)+fj′βj(x)式中，4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于经过预处理的高压输电线路互感器历史检定数据，采用支持向量机回归算法确定所述预先设置的多参数降维方程的最优回归函数包括：设含有l个训练样本的训练集为{(xi,yi),i＝1,2,…l}，其中，xi(xi∈Rd)是第i个训练样本的输入列向量，yi∈R为对应的输出值，设在高维特征空间中建立的线性回归函数为f(x)＝wΦ(x)+b其中，Φ(x)为非线性映射函数，w表示权系数相量，b表示阈值；通过训练集找到w和b的最优解，使得|f(x)-wΦ(x)-b|≤ε，则可根据回归函数得到任意输入下的输出值；定义ε线性不敏感损失函数，其表达式为：其中，f(x)为回归函数返回的预测值；y为对应的真实值，即表示若f(x)与y之间的差别小于等于ε，则损失等于0；引进松弛变量ξi,则通过训练集寻找w和b的最优解的表达式为：其中，C为惩罚因子，C越大表示对训练误差大于ε的样本惩罚越大；ε规定了回归函数的误差要求，ε越小表示回归函数的误差越小；引入Largrange函数，将寻找w和b的最优解的表达式转换为对偶格式，所述对偶格式的表达式为：其中，K(xi,xj)＝Φ(xi)Φ(xj)为核函数；当求解对偶格式的表达式得到的最优解为α＝[α1,α2,…,αl]，则有其中，Nnsv为支持向量个数；根据确定的w*和b*可知多参数降维方程的最优回归函数表达式为：5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于计算确定的互感器比差和角差，并结合采集的二次回路压降误差和电能表误差确定高压电能计量装置的合成误差，其计算公式为：式中，εall为高压电能计量装置的合成误差，fIa、fIb、fIc、δIa、δIb、δIc为三相电流互感器比差和角差，fUa、fUb、fUc、δUa、δUb、δUc为三相电压互感器比差和角差，fa、fb、fc...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贺龙，于海波，林繁涛，袁晓蕾，赵进全，王春雨，刘佳，王兴媛，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网湖北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11