一种电压互感器在线评估方法技术

本发明专利技术提供一种电压互感器在线评估方法，方法包括：构造建模数据集X0，在时序上以滑动窗自适应识别三相不平衡波动的峰值变化，对数据集X0做分块；以Q统计量作为监测统计量，建立计算模型，计算不同分块数据集对应的统计量控制限；采集VT的二次输出信号，构造监测数据集，并对监测数据集分段后各段自适应分块；计算各分段在线监测数据集不同分块的Q统计量，基于Q统计量与控制限的大小关系，判断电压互感器的异常。本发明专利技术评价结果可在摆脱计划性停电与实物标准器的双重依赖前提下，在变电站接有大用户负载导致评估标准波动的情况下，保证误差评估的准确性，为电能贸易公平及电网安稳运行提供保障。运行提供保障。运行提供保障。

【技术实现步骤摘要】
一种电压互感器在线评估方法


[0001]本专利技术涉及配电设备状态评估与故障诊断领域，更具体地，涉及一种电压互感器在线评估方法。

技术介绍

[0002]电压测量信号是电网最基础的量测数据之一，其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。电压互感器是获取电网电压测量信号最重要的测量设备，由测量误差反映的计量性能是其最重要的性能指标之一。电压互感器的整体故障率不高，但其测量误差一旦出现异常，可能引起电网保护误动作导致大面积停电或造成巨额电能贸易纠纷等极其严重的后果。
[0003]因此，对电压互感器强制开展“停电校验”工作，每四年检定一次，其核心目的是获取电压互感器的测量误差。但当前校验方法存在停电影响大、变电站位置偏僻、路途遥远、现场校验人员多、校验设备笨重、工作量巨大等难题，一个检定周期内无法对所有电压互感器校验全覆盖，当前电网存在大量存超期未校的互感器，给电网安全高效运行带来重大隐患。
[0004]当前，基于信息物理融合的电压互感器误差评估方法以工程适用性强的优势获得广泛应用，该方法以同一变电站内存在电气物理联系的VT群体为评估对象，通过多元统计方法协同分析VT群体输出的二次测量电压实时规模化数据中蕴含的信息，将测量数据转换为监测统计量，挖掘跟踪约束关系的实时状态利用信息物理融合方法实现对VT个体运行误差变化的在线评估。
[0005]专利CN109444791B公开了一种电容式电压互感器误差状态评估方法和系统,该方法利用运行状态下采集的三相电容式电压互感器测量数据，根据统计特征参数划定统计阈值判断互感器误差异常状态。专利CN112285634B公开了一种双母线结构中高压电压互感器测量误差异常识别方法，该方法在专利CN109444791B的基础上又引入了同相互感器的测量数据进行协助判断，扩大了该类方法的适用性。但该类方法未能解决约束关系变化条件下的误差评估问题，因此仅适用于供给负荷较为稳定的居民用户的高压变电站，应用于负担钢厂、冶炼厂等工业用户负荷的变电站则出现评估偏差显著增大的问题，主要原因为：1.该方法默认在监测过程中，三相电压不平衡度保持单一平衡模态，无法区分大用户负载投切与误差异常导致的三相不平衡变化。2.该方法仅能刻画一条控制限，无法做到对不同三相不平衡稳定状态的针对性控制限刻画。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术无法准确评估带大用户负载高压变电站的电压互感器误差状态的问题，提供一种电压互感器在线评估方法，自适应识别大用户投切状态，以此将建模数据和监测数据分块，进而在不同分块中分别划定控制限来识别计量误差异常VT的方法。
[0007]一种电压互感器在线评估方法包括：
步骤1，基于变电站同组电压互感器VT二次输出信号的历史数据，构造建模数据集X0，并基于时序滑动窗自适应识别三相不平衡波动的峰值变化状态，对建模数据集X0进行分块，划分为大用户负载投入建模数据集和大用户负载切出建模数据集，并分别对所述大用户负载投入建模数据集和大用户负载切出建模数据集进行归一化；步骤2，以Q统计量作为监测统计量，分别计算所述大用户负载投入建模数据集和大用户负载切出建模数据集的Q统计量计算模型，以及基于Q统计量计算模型，分别计算所述大用户负载投入建模数据集和大用户负载切出建模数据集的Q统计量以及对应的统计量控制限；步骤3，在线采集同组电压互感器VT的二次输出信号，构造监测数据集X1，对监测数据集X1进行分段且自适应分块，划分为大用户负载投入监测数据集和大用户负载切出监测数据集，并分别对所述大用户负载投入监测数据集和大用户负载切出监测数据集进行归一化；步骤4，对于每段数据的大用户负载投入监测数据集和大用户负载切出监测数据集，基于对应的Q统计量计算模型，分别计算每段数据中的大用户负载投入监测数据集和大用户负载切出监测数据集的Q统计量；步骤5，基于每段数据中的大用户负载投入监测数据集和大用户负载切出监测数据集的Q统计量与对应的统计量控制限的大小关系，判断同组电压互感器是否发生故障。
[0008]本专利技术提供的一种电压互感器在线评估方法，能自适应识别大用户负载投切的时刻，将数据分块，针对不同分块建立对应PCA模型并划定各自控制限来识别VT在不同三相不平衡状态下的计量误差异常，显著提高了存在计量误差异常互感器的辨识能力。
附图说明
[0009]图1为本专利技术提供的一种电压互感器在线评估方法流程图；图2为电压互感器在线评估方法示意图；图3为建模数据三相电压不平衡度示意图；图4为建模数据三相电压不平衡度绝对值波动示意图；图5为建模数据三相电压不平衡度移动最大值及其分块效果示意图；图6为本专利技术方法与当前方法在第107段数据的识别效果比对示意图；图7为本专利技术方法在第107段数据大用户负载切出分块的异常识别的贡献图。
具体实施方式
[0010]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。另外，本专利技术提供的各个实施例或单个实施例中的技术特征可以相互任意结合，以形成可行的技术方案，这种结合不受步骤先后次序和/或结构组成模式的约束，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时，应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0011]图1为本专利技术提供的一种电压互感器在线评估方法流程图，如图1所示，方法包括：步骤1，基于变电站同组电压互感器VT二次输出信号的历史数据，构造建模数据集X0，并基于时序滑动窗自适应识别三相不平衡波动的峰值变化状态，对建模数据集X0进行分块，划分为大用户负载投入建模数据集和大用户负载切出建模数据集，并分别对所述大用户负载投入建模数据集和大用户负载切出建模数据集进行归一化。
[0012]具体的，步骤1包括：步骤101、计算建模数据集X0的三相不平衡度Unb0，计算所述Unb0的一阶差分向量，取所述绝对值得到反映三相平衡度绝对值波动变化的向量FDA
U
；其中，步骤101包括：收集变电站同组（同一电压计量节点的三相VT为一组）VT二次输出信号的历史数据，鉴于线路负荷的投切一般具有按日的明显周期性，从中挑选新入网或完成周检时段附近的整日数据，优选一日24小时为片段的数据 ，，为采样点数，m=1，2，3，为三相，h为1小时数据点数，计算该计量节点的三相电压不平衡度。计算Unb0的一阶差分向量，w为Unb0的数据量，取绝对值获得三相电压不平衡度的绝对波动向量，即。
[0013]步骤102包括：设置滑动窗口，以移动滑动窗口的方式，计算FDA
U
在每一个滑动窗口内的最大值，并组成最大值数组向量FDA
nh
，nh为滑动窗口大小；取最大值数组向量FDA
nh
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压互感器在线评估方法，其特征在于，包括：步骤1，基于变电站同组电压互感器VT二次输出信号的历史数据，构造建模数据集X0，并基于时序滑动窗自适应识别三相不平衡波动的峰值变化状态，对建模数据集X0进行分块，划分为大用户负载投入建模数据集和大用户负载切出建模数据集，并分别对所述大用户负载投入建模数据集和大用户负载切出建模数据集进行归一化；步骤2，以Q统计量作为监测统计量，分别计算所述大用户负载投入建模数据集和大用户负载切出建模数据集的Q统计量计算模型，以及基于Q统计量计算模型，分别计算所述大用户负载投入建模数据集和大用户负载切出建模数据集的Q统计量以及对应的统计量控制限；步骤3，在线采集同组电压互感器VT的二次输出信号，构造监测数据集X1，对监测数据集X1进行分段且自适应分块，划分为大用户负载投入监测数据集和大用户负载切出监测数据集，并分别对所述大用户负载投入监测数据集和大用户负载切出监测数据集进行归一化；步骤4，对于每段数据的大用户负载投入监测数据集和大用户负载切出监测数据集，基于对应的Q统计量计算模型，分别计算每段数据中的大用户负载投入监测数据集和大用户负载切出监测数据集的Q统计量；步骤5，基于每段数据中的大用户负载投入监测数据集和大用户负载切出监测数据集的Q统计量与对应的统计量控制限的大小关系，判断同组电压互感器是否发生故障。2.根据权利要求1所述的电压互感器在线评估方法，其特征在于，所述步骤1，包括：计算建模数据集X1的三相不平衡度Unb0，计算所述Unb0的一阶差分向量，取所述绝对值得到反映三相平衡度绝对值波动变化的向量FDA
U
；采用滑动窗口，计算所述FDA
U
在每一个滑动窗口大小内的最大值，形成最大值数组向量，在所述最大值数组向量中找到所述FDA
U
在建模阶段整体正向、负向变化的最大值，为大用户负载投入和切出导致的三相不平衡波动绝对值峰值显著增大时刻x
on
和减小时刻x
off
；将所述x
on
时刻和x
off
时刻之间的建模数据定义为大用户负载投入建模数据集X
(0,on)
，剩余数据为大用户负载切出建模数据集X
(0,off)
。3.根据权利要求2所述的电压互感器在线评估方法，其特征在于，所述计算建模数据集X1的三相不平衡度Unb0，计算所述Unb0的一阶差分向量，取所述绝对值得到反映三相平衡度绝对值波动变化的向量FDA
U
，包括：取历史24小时内的同组电压互感器的二次输出信号构造建模数据集 ，，m=1，2，3，为电压互感器三相的序号，h为1小时数据点数，计算该计量节点的三相电压不平衡度；计算Unb0的一阶差分向量，m为Unb0中数据的个数，三相电压不平衡的绝对波动向量；所述采用滑动窗口，计算所述FDA
U
在每一个滑动窗口大小内的最大值，形成最大值数组向量，在所述最大值数组向量中找到所述FDA
U
在建模阶段整体正向、负向变化的最大值，为
大用户负载投入和切出导致的三相不平衡波动绝对值峰值显著增大时刻x
on
和减小时刻x
off
，包括：设置滑动窗口，以移动滑动窗口的方式，计算FDA
U
在每一个滑动窗口内的最大值，并组成最大值数组向量FDA
nh
，nh...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红斌，张宇轩，张传计，陈庆，何成，程诚，郭盼盼，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：