基于多节点电压差的台区电能表运行状态评估方法及系统技术方案

本公开提供了一种基于多节点电压差的台区电能表运行状态评估方法及系统，其属于电能表在线状态监测技术领域，所述方案基于台区所有电能表和线路节点信息构建模型，预先采集所有电能表正常运行时的输出电压、电流信号，依据导线热平衡方程，建立其温度计算模型函数，采用循环迭代的方法确定导线温度，从而确定导线电阻率，测量线路长度后建立线路电阻方程；建立节点处电压方程后求得电压差状态特征量；建立整个台区所有节点电压差离线状态特征量数据集；通过比较离线和实时状态特征量数据集判定电能表的运行状态。本发明专利技术充分利用台区不同线路的节点电压差信息，建立特征量模型，实时监控电能表的运行状态，有力保障了电能计量在电力系统中的准确性和可靠性。在电力系统中的准确性和可靠性。在电力系统中的准确性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
基于多节点电压差的台区电能表运行状态评估方法及系统


[0001]本公开属于电能表在线状态监测
，尤其涉及一种基于多节点电压差的台区电能表运行状态评估方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]电力行业是国民经济的支柱产业，电能计量是电力经济的重要组成部分。电能计量装置是计量供电侧和用户端用电量的设备，其计量结果的准确可靠对于电力系统的安全高效运行、贸易结算具有重大意义。对电能计量装置运行状态的准确获取，是建立公平电力市场的前提，也是电力系统安全工作的重要保障。
[0004]专利技术人发现，目前，针对电能表运行状态的多指标相关性分析方法主要有数据驱动法和模型分析法。数据驱动法是基于所采集的大量电能表历史运行数据，通过算法分析数据之间的关联关系，选取适用于数据分析的经验模型作为评估判据，实际运行数据经过该经验模型分析后判定电能表的运行状态。但选取的经验模型未考虑台区实际工况的电气、物理拓扑及特点，完全依赖于所采集数据，模型的适用性受限于历史数据，当模型适用性降低时，电能表状态判定准确性也会随之下降。模型分析法是基于台区电网结构建立状态评估的物理或者数学模型，根据所建模型确定评估指标，依据评估指标判定电能表的运行状态，但该方法的精确与否主要取决于模型建立的准确程度，目前大多评估方法是基于能量守恒原理建立供用电侧能量平衡方程获得电能表运行误差，在建模时假定线损在分析的时间范围内保持恒定或者只有很小的变动，而实际运行时由于导线温度会受台区负荷量、环境温度等因素的影响，线路损耗会产生一定的波动，导致评估电能表运行状态时存在误差，准确性难以保障。

技术实现思路

[0005]本公开为了解决上述问题，提供了一种基于多节点电压差的台区电能表运行状态评估方法及系统，所述方案通过将精确建模和数据驱动相结合，基于台区物理、电气关系构建模型，依据热平衡方程构建温度计算模型函数，实时更新导线温度，基于当前导线温度确定线路实时电阻，保证了分析过程中线路阻抗的精确度，提高了所建模型的准确程度；在保证模型准确度的基础上，基于电能表的历史运行数据，基于所建模型建立台区节点电压差方程，并设定离线电压差状态特征量评估指标，实际运行数据经所建模型生成新的实际运行状态特征量评估指标，通过比较二者的适配程度实现电能表运行状态的精确判定。
[0006]根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种基于多节点电压差的台区电能表运行状态评估方法，包括：
[0007]基于台区内用户电表的线路拓扑关系构建台区电能表模型，并基于所述台区电能表模型构建电能表运行误差计算模型；
[0008]基于所述电能表运行误差计算模型，根据线路热平衡方程构建线路温度计算模型函数，并基于所述线路温度计算模型函数，通过迭代循环获得线路实际温度；
[0009]基于所述线路实际温度，获得台区内各级线路电阻；并根据各用户侧电能表输出的电压、电流信号以及获得的各级线路电阻构建节点处电压方程；
[0010]基于所述节点处电压方程，根据台区内各电表正常与故障时分别采集的电压及电流信号，建立离线状态特征量数据集；
[0011]获取实际运行时全区电能表的输出电压及电流信号，构建实时采样状态特征量，对比所述离线状态特征量数据集，实现电能表的实时运行状态的判定。
[0012]进一步的，所述离线状态特征量数据集的构建，具体为：
[0013]定义状态特征量F
i,j,j
′
为台区第i个节点处由第j，j
′
条支路所得电压的方程差，表示为：F
i,j,j
′
＝(V
i,j
+R
i,j
I
i,j
)
‑
(V
i,j
′
+R
i,j
′
I
i,j
′
)(i＝1,2
…
m,j＝1,2
…
n
i
,j
′
＝1,2
…
n
i
,j
′
≠j)；
[0014]定义状态特征量数据集为台区第i个节点处不同支路所得电压的方程差矩阵，表示为：
[0015]通过确定电表在不同故障程度时台区第i个节点处状态特征量数据集，实现台区所有节点离线状态特征量数据集的确定；
[0016]其中，I
i,j
，I
i,j
′
(i＝1,2,
…
m,j＝1.2
…
n
i
)为第二级第i个节点至第j,j
′
个用户侧电表电流，R
i,j
，R
i,j
′
(i＝1,2,
…
m,j＝1.2
…
n
i
)为其线路电阻，V
i,j
，V
i,j
′
(i＝1,2,
…
m,j＝1.2
…
n
i
)为第二级第i个节点所连第j,j
′
个用户侧电表所采集的电压。
[0017]进一步的，所述对比所述离线状态特征量数据集，实现电能表的实时运行状态的判定，具体为：根据单个节点所构建的离线状态特征量数据集构建多维空间；基于实时采样状态特征量在所述多维空间中的分布确定电能表的运行状态。
[0018]进一步的，所述电能表运行误差计算模型的构建，具体为：以一个台区的所有电能表为一个集群，台区所有线路均视为纯电阻线路，基于所述台区电能表模型中的线路拓扑关系建立以树状拓扑为基本单位的电能表运行误差计算模型。
[0019]进一步的，所述线路温度计算模型函数的构建基于线路热平衡状态获得，具体表示如下：
[0020]t(θ)＝t(θ0)+t
′
(θ0)(θ
‑
θ0)
[0021]其中，θ为线路温度，θ0为线路初始温度。
[0022]进一步的，所述通过迭代循环获得线路实际温度，具体为：
[0023]令则
[0024]设置最大迭代次数与计算精度，当计算误差小于预设精度时跳出循环，返回线路实际温度值。
[0025]进一步的，所述离线状态特征量数据集包括各用户侧电表正常运行数据和各用户侧电表不同故障程度时的运行数据。
[0026]根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种基于多节点电压差的台区电能表运行状态评估系统，包括：
[0027]模型构建单元，其用于基于台区内用户电表的线路拓扑关系构建台区电能表模
型，并基于所述台区电能表模型构建电能表运行误差计算模型；
[0028]线路温度计算单元，其用于基于所述电能表运行误差计算模型，根据线路热平衡方程构建线路温度计算模型函数，并基于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多节点电压差的台区电能表运行状态评估方法，其特征在于，包括：基于台区内用户电表的线路拓扑关系构建台区电能表模型，并基于所述台区电能表模型构建电能表运行误差计算模型；基于所述电能表运行误差计算模型，根据线路热平衡方程构建线路温度计算模型函数，并基于所述线路温度计算模型函数，通过迭代循环获得线路实际温度；基于所述线路实际温度，获得台区内各级线路电阻；并根据各用户侧电能表输出的电压、电流信号以及获得的各级线路电阻构建节点处电压方程；基于所述节点处电压方程，根据台区内各电表正常与故障时分别采集的电压及电流信号，建立离线状态特征量数据集；获取实际运行时全区电能表的输出电压及电流信号，构建实时采样状态特征量，对比所述离线状态特征量数据集，实现电能表的实时运行状态的判定。2.如权利要求1所述的一种基于多节点电压差的台区电能表运行状态评估方法，其特征在于，所述离线状态特征量数据集的构建，具体为：定义状态特征量F
i,j,j
′
为台区第i个节点处由第j，j
′
条支路所得电压的方程差，表示为：F
i,j,j
′
＝(V
i,j
+R
i,j
I
i,j
)
‑
(V
i,j
′
+R
i,j
′
I
i,j
′
)(i＝1,2
…
m,j＝1,2
…
n
i
,j
′
＝1,2
…
n
i
,j
′
≠j)；定义状态特征量数据集为台区第i个节点处不同支路所得电压的方程差矩阵，表示为：通过确定电表在不同故障程度时台区第i个节点处状态特征量数据集，实现台区所有节点离线状态特征量数据集的确定；其中，I
i,j
，I
i,j
′
(i＝1,2,
…
m,j＝1.2
…
n
i
)为第二级第i个节点至第j,j
′
个用户侧电表电流，R
i,j
，R
i,j
′
(i＝1,2,
…
m,j＝1.2
…
n
i
)为其线路电阻，V
i,j
，V
i,j
′
(i＝1,2,
…
m,j＝1.2
…
n
i
)为第二级第i个节点所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淞珲，徐新光，刘涛，邢宇，董贤光，李志民，李鹏飞，张长骁，谭业奎，王春晖，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司德州供电公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：