基于无功补偿特征量聚类的电力用户低压无功补偿装置故障远程检测方法制造方法及图纸

一种基于无功补偿特征量聚类的电力用户低压无功补偿装置故障远程检测方法，是以从电力用户的历史用电数据中选取的月平均功率因数≥设定阈值的月份的日计量数据为基础建立无功补偿特征量样本库，并将无功补偿特征量样本库与待检测日对应的数据共同聚类，若待检测日对应的数据形成单独聚类类簇，则判断该用户的该检测日的低压无功补偿装置出现异常。如此，通过所建立的无功补偿特征量样本库与待检测日对应数据共同聚类的检测方法能够及时发现异常，减少由用户低压无功补偿装置故障无法正常补偿无功功率带来的力调电费罚款。本方法适用于对配备低压无功补偿装置的电力用户进行无功补偿装置故障检测。行无功补偿装置故障检测。

【技术实现步骤摘要】
基于无功补偿特征量聚类的电力用户低压无功补偿装置故障远程检测方法


[0001]本专利技术属于电力装置异常检测领域，涉及一种基于无功补偿特征量采用无监督学习的聚类方法来检测电力用户待检测日的低压无功补偿装置是否存在故障的方法。

技术介绍

[0002]提高用电能效是降低碳排放最经济的途径，目前最常用的提高用户用电能效的方法是采用无功补偿装置提高用电负荷的功率因数。为提高用户用电能效，供电公司对未达到功率因数考核要求的用户按电量电费和需量电费的百分比征收惩罚性的力调电费罚款，而对超过功率因数要求的用户给予力调电费奖励。降低用户从电网吸收的无功功率，不但可降低用户的电费支出，还可降低电网的运行损耗，是可以实现多赢的低碳减排手段。
[0003]电力用户用电行为离散性大，电力系统传统上主要要求用户按报装容量的20％～40％配置无功补偿来保障用电能效。由于用户侧无功补偿装置点多面广，供电企业难以有效监测它们是否发生故障异常，主要依赖用户自身根据装置告警发现无功补偿装置故障，或通过月度力调电费罚款的形式提示用户关注相关问题。供电企业主要关注变电站内无功补偿的优化配置与运维。电力技术人员在远程无法观测无功补偿装置告警信息条件下，主要基于用户功率因数指标表征的无功补偿补偿效果，并以此为基础粗略判断无功补偿装置是否发生故障。尽管低压无功补偿装置故障异常不仅会造成用户的电费损失，还会增大电网运行损耗，但目前鲜有针对电力用户低压无功补偿装置的远程故障诊断方法。
[0004]低压无功补偿装置故障与电容器及其控制保护装置的配置与可靠性有关：
[0005]·
电容器受环境温度、谐波、过电压等因素的影响，老化后鼓包漏油、容值下降或开路，影响补偿效果。
[0006]·
电容器投切开关常用的有接触器、晶闸管开关和复合开关。采用接触器重复的投切次数有限，随着投切次数的增加难免会出现投切可靠性和灵敏性降低，长期的投切涌流会导致接触器触点熔化。晶闸管型投切开关应用于快速投切的场景，持续运行不但会造成一定的功率损耗，还会因发热加速老化损坏。
[0007]·
此外，接线错误及参数设置错误等因素，也可能导致电容器不能按照功率因数控制器的要求投切补偿无功功率。
[0008]当无功补偿装置发生故障异常时，严重条件下会出现低压无功补偿装置完全不能投入或退出，导致大量从电网吸收无功或无功倒送，造成力调电费罚款和增大电网线损。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是，针对目前缺乏电力用户侧低压无功补偿装置远程故障检测方法而导致相当数量的用户侧无功补偿装置长期带病运行的问题，提供一种基于无功补偿特征量聚类的电力用户低压无功补偿装置故障远程检测方法。
[0010]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于无功补偿特征量聚类
的电力用户低压无功补偿装置故障远程检测方法，该方法步骤如下：
[0011]步骤1：获取一电力用户的历史用电数据，从中选取月平均功率因数≥设定阈值的月份的日计量数据作为样本库数据，且该样本库数据的样本数≥180天；
[0012]由于电力用户包括大工业用户、普通工业和非工业用户、商业用户、农业用户等类型，未达到电力用户所属类型的功率因数电网考核标准的用户要进行力调罚款，因此，本专利技术将设定阈值设为：电力用户所属用户类型的功率因数电网考核标准≤设定阈值＜1，并以月平均功率因数≥设定阈值的月度日计量数据作为样本库，能尽可能地保证样本库数据对应为无功补偿装置正常运行状态下的计量数据。
[0013]同时，本方法以180天作为样本库数据的样本数下限，能遍历该用户的所有用电行为规律。因为同一用户的用电行为规律下，用户一天的三相有功功率分布情况相似，而用户的三相有功功率和三相无功功率是近似正相关关系，经过补偿以后从电网吸收的无功功率在同一用电行为下会具有近似的分布特征。
[0014]步骤2：从该用户的样本库数据中，获取每天每隔相同时间段采样时的三相有功功率、三相无功功率和三相功率因数数据；以三相有功功率、三相无功功率和三相功率因数作为特征量，选取任意两个组合作为无功补偿特征量，以获取的三种特征量数据为基础建立无功补偿特征量样本库。例如，以三相无功功率和三相功率因数的组合作为无功补偿特征量，三相无功功率时间序列Y
i
＝{Q
A1
，
…
，Q
AM
，
…
，Q
C1
，
…
，Q
CM
}，三相功率因数时间序列Z
i
＝{COSθ
A1
，
…
，COSθ
AM
，
…
COSθ
C1
，
…
，COSθ
CM
}，以三相无功功率和三相功率因数两个特征量共同组合作为无功补偿特征量X
i
＝{Q
A1
，
…
，Q
AM
，
…
，Q
C1
，
…
，Q
CM
，COSθ
A1
，
…
，COSθ
AM
，
…
COSθ
C1
，
…
，COSθ
CM
}来建立无功补偿特征量样本库；其中，i为建立的样本库中以天为单位的数据样本序列号，i＝1，2，
…
，n；M为每天每相以相同时间段划分的总采样点数。
[0015]采样时，每天按相同的时间间隔记录三相有功功率、三相无功功率或三相功率因数，时间间隔或时间段可以在1min到60min之间；比较典型的时间间隔是15min，此时每天包含96个采集点的三相有功功率、三相无功功率或三相功率因数数据，M为96。一天的分时段的三相有功功率、三相无功功率和三相功率因数数据可从用电信息采集系统或营销系统得到。
[0016]本方法选取三相有功功率、三相无功功率和三相功率因数作为特征量，相对于三相功率、三相用电量、三相功率因数、三相电流或三相谐波含量中的一种或几种组合方式，更能识别无功补偿装置异常，具有明显的合理性。因为：三相谐波主要与电压偏差有关，无功补偿装置故障不是引起三相谐波的主要原因，三相谐波不宜作为判断无功补偿装置故障运行的特征量；三相电流主要由负载和电压水平决定，无功补偿装置故障并不会引起三相电流的剧烈波动，因此三相电流也不适合作为无功补偿特征量；三相用电量和三相功率因数之间不存在耦合关系，两者的组合不能反映无功补偿装置的运行状态。
[0017]而且，当从电网吸收无功功率增加时，无功功率Q值增大，电压U值降低，根据公式可知，电流I值增加。由公式可知，Q值增加，导致功率因数cosθ降低。正常情况下，P＞＞Q，I的数值大小主要由有功功率P决定，无功功率的波动变化对I值的变化影响较小。相对而言，功率因数cosθ和无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于无功补偿特征量聚类的电力用户低压无功补偿装置故障远程检测方法，其特征在于，该方法步骤如下：步骤1：获取一电力用户的历史用电数据，选取月平均功率因数≥设定阈值的月份的日计量数据作为样本库数据，且该样本库数据的样本数≥180天；步骤2：从该用户的样本库数据中，获取每天每隔相同时间段采样时的三相有功功率、三相无功功率和三相功率因数数据；以三相有功功率、三相无功功率和三相功率因数作为特征量，选取任意两个组合作为无功补偿特征量，以获取的三种特征量数据为基础建立无功补偿特征量样本库；步骤3：获取待检测日当天每隔与步骤2相同的时间段采样时的三相有功功率、三相无功功率和三相功率因数数据，将步骤2建立的无功补偿特征量样本库数据与待检测日数据共同聚类，聚类时步骤2的样本库...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏盛，翟中祥，张傲，李彬，郑应俊，刘康，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：