基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准方法及装置，包括：采集电压互感器的二次输出，构成时序测量数据集；利用同一变电站内群体电压互感器存在的信息物理相关的直接函数关系、电参量与误差的统计学规律及专家知识的关系，构造刻画出高精度时序真值的虚拟标准器，所述虚拟标准器包括高维多目标优化函数；基于改进的多目标优化算法求解所述虚拟标准器的高维多目标优化问题，得到时序真值数据集；基于所述时序测量数据集和所述时序真值数据集，计算每台电压互感器的运行误差，并根据所述运行误差，确定每台电压互感器的误差状态。本发明专利技术通过构造一种类比与实物标准器的虚拟标准器，实现电压互感器运行误差在线评估与状态评价。线评估与状态评价。线评估与状态评价。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准方法及装置


[0001]本专利技术涉及电力计量在线监测领域，更具体地，涉及一种基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准方法及装置。

技术介绍

[0002]电压互感器是一种广泛应用于电力系统的高压信号传感设备，是电力系统测控、保护和计量等设备所用电压信号的来源，准确的电压测量是电力系统安稳运行的基础。
[0003]超差的电压互感器继续运行将给发供用三方的计量关口贸易结算带来巨大损失，这不仅会使关口计量的准确性与公平性受到质疑，而且极容易产生贸易结算问题甚至法律纠纷，同时也可能导致系统误动作，影响电力系统的稳定运行。因此，为保障电力系统安全稳定运行及巨额电量的公平贸易结算，需要及时更换超差的电压互感器。及时更换的前提是准确检测其运行误差，传统的检测方法是依据计量检定规程，依赖物理标准互感器的周期性停电离线检测对电压互感器进行检定。检定规程JJG314
‑
2010《测量用电压互感器》中规定电压互感器停电检测周期一般为2年，若在连续两个周期的3次检定中，最后一次检定结果与前两次检定结果中的任何一次比较，误差变化不大于误差限值的1/3，则检测周期可延长至4年。
[0004]然而在实际运维工作中，由于升压器、物理标准互感器等检测设备的体积大、重量重，均不便于携带用于现场批量检测，且高压变电站的停电计划难以协调，故周期性停电离线检测的方法仅能保证少部分重要变电站电压互感器的误差检测，难以覆盖并实现全网电压互感器的误差检测，致使大量在运电压互感器超期未检、误差未知。同时由于离线检测与实际运行工况下的差异，通过这种人工现场停电检验的方法，也并不能掌握电压互感器实际运行工况下的计量性能，因此这将影响巨额电量的公平贸易结算，以及二次侧保护装置、测量仪表以及计量设备所采集信号的准确性，严重时甚至可能导致系统误动作，影响电力系统的稳定运行。
[0005]周期性停电离线检测已不适用于现有运行环境下电压互感器计量性能的检测，不停电条件下的在线监测方法是电压互感器计量性能检测技术的发展方向，推动电压互感器计量性能检测由传统的定周期检测转变为在线监测，具有重要的理论及工程应用价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准方法及装置。
[0007]根据本专利技术的第一方面，提供了一种基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准，包括：
[0008]采集电压互感器的二次输出，构成时序测量数据集；
[0009]利用同一变电站内群体电压互感器存在的信息物理相关的直接函数关系、电参量与误差的统计学规律及基于专家知识的关系，构造刻画出高精度时序真值的虚拟标准器，
所述虚拟标准器包括高维多目标优化函数；
[0010]基于改进的多目标优化算法求解所述虚拟标准器的高维多目标优化问题，得到时序真值数据集；
[0011]基于所述时序测量数据集和所述时序真值数据集，计算每一台电压互感器的运行误差，并根据所述运行误差，确定每一台电压互感器的误差状态。
[0012]根据本专利技术的第二方面，提供了一种基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准装置，包括：
[0013]采集模块，用于采集电压互感器的二次输出，构成时序测量数据集；
[0014]构造模块，用于将同一变电站内群体电压互感器存在的信息物理相关的直接函数关系、电参量与误差的统计学规律及基于专家知识的关系，构造刻画出高精度时序真值的虚拟标准器，所述虚拟标准器包括高维多目标优化函数；
[0015]求解模块，用于基于改进的多目标优化算法求解所述虚拟标准器的高维多目标优化问题，得到时序真值数据集；
[0016]计算模块，用于基于所述时序测量数据集和所述时序真值数据集，计算每一台电压互感器的运行误差，并根据所述运行误差，确定每一台电压互感器的误差状态。
[0017]本专利技术提供的一种基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准方法，利用将同一变电站内群体电压互感器存在的信息物理相关的直接函数关系、电参量与误差的统计学规律及基于专家知识的关系，构造刻画出高精度时序真值的虚拟标准器，并通过改进的多目标优化算法求解虚拟标准器的多目标优化问题，得到时序真值数据集，基于时序测量数据集和时序真值数据集，实现电压互感器运行误差在线评估与状态评价。
附图说明
[0018]图1为本专利技术提供的一种基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准方法流程图；
[0019]图2为双母线接线变电站一次接线图的示意图；
[0020]图3为构建虚拟标准器以及求解虚拟标准器的示意图；
[0021]图4为迭代求解虚拟标准器的迭代过程示意图；
[0022]图5为基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准方法流程图；
[0023]图6为本专利技术提供的一种基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准装置的结构示意图。
具体实施方式
[0024]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。
[0025]图1为本专利技术提供的一种基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准方法流程图，如图1所示，方法包括：
[0026]S1，采集电压互感器的二次输出，构成时序测量数据集。
[0027]作为实施例，所述采集电压互感器的二次输出，构成时序测量数据集，包括：采集同一变电站内每一组的每一台电压互感器在不同时刻的测量数据，构成时序测量数据集，所述测量数据包括测量电压幅值和测量电压相位，并构建对应的待求解的时序真值数据集。
[0028]其中，时序测量数据集表示为：
[0029]；
[0030]待求解的时序真值数据集可对应表示为：
[0031]；
[0032]其中，t为采样时刻，表示第n组电压互感器在t采样时刻的测量数据，每一组包括3台电压互感器；表示第i台电压互感器的测量数据，为测量电压幅值，为测量电压相位；表示第i台电压互感器的测量真值数据,为真值电压幅值，为真值电压相位。
[0033]可理解的是，采集变电站全站内的n组（每组包括3台电压互感器）电压互感器在不同时刻的测量数据，组成时序测量数据集。最终需要求解每台电压互感器的真值数据，以测量真实数据为待求解量，先对应构建每台电压互感器的真值数据，以与时序测量数据集对应，构建时序本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准方法，其特征在于，包括：采集电压互感器的二次输出，构成时序测量数据集；利用同一变电站内群体电压互感器存在的信息物理相关的直接函数关系、电参量与误差的统计学规律及基于专家知识的关系，构造刻画出高精度时序真值的虚拟标准器，所述虚拟标准器包括高维多目标优化函数；基于改进的多目标优化算法求解所述虚拟标准器的高维多目标优化问题，得到时序真值数据集；基于所述时序测量数据集和所述时序真值数据集，计算每一台电压互感器的运行误差，并根据所述运行误差，确定每一台电压互感器的误差状态。2.根据权利要求1所述的电压互感器在线运行校准方法，其特征在于，所述采集电压互感器的二次输出，构成时序测量数据集，包括：采集同一变电站内每一组的每一台电压互感器在不同时刻的测量数据，构成时序测量数据集，所述测量数据包括测量电压幅值和测量电压相位；其中，所述时序测量数据集表示为：；其中，t为采样时刻，表示第n组电压互感器在t采样时刻的测量数据，每一组包括3台电压互感器；其中，表示第i台电压互感器的测量数据，为测量电压幅值，为测量电压相位。3.根据权利要求1所述的电压互感器在线运行校准方法，其特征在于，所述高维多目标优化函数，包括：基于变电站同一电压等级下的多台电压互感器连接于同一并列母线，根据同一电压等级的同相电压互感器真值数据相等，构造第一目标子函数：（式A
‑
3）；其中，i和k表示第i台和第k台电压互感器，M表示同一电压等级下连接于同一并列母线下的同相电压互感器群体，为真值电压幅值，为真值电压相位，为测量电压幅值，为测量电压相位；基于最小化误差绝对值之和构造第二目标子函数：
ꢀꢀ
（式A
‑
4）；
其中，3n为互感器的总数；根据正常计量状态互感器比值误差、相位误差服从在运互感器误差统计分布构造第三目标子函数：（式A
‑
5）；其中，mean为均值，j为待评估变电站内正常计量状态的电压互感器，为在运的正常计量状态的互感器的比值误差统计均值，为在运的正常计量状态的互感器的相位误差统计均值；所述根据多个目标子函数，构建虚拟标准器的目标函数，包括：
ꢀꢀꢀꢀ
（式A
‑
6）。4.根据权利要求1所述的电压互感器在线运行校准方法，其特征在于，所述基于改进的多目标优化算法求解所述虚拟标准器的多目标优化问题，得到时序真值数据集，包括：a、设置搜索边界：确定时序真值数据集的取值上界和下界 ，其中，将所有电压互感器的测量数据中的最大值作为时序真值数据集的取值上界，将所有电压互感器的测量数据中的最小值作为时序真值数据集的取值的下界；b、初始化时序真值数据集，所述初始化时序真值数据集中包括初始化的第一设定数量的候选测量真值；c、代表性测量真值的选择：从第一设定数量的候选测量真值中挑选出第二设定数量的参考测量真值，所述第二设定数量小于所述第一设定数量；d、测量真值的采样：基于第二设定数量的参考测量真值，基于高斯分布采样第三设定数量的新测量真值和基于均匀分布采样第四设定数量的新测量真值；e、测量真值的合并：合并第一设定数量的候选测量真值、第二设定数量的参考测量真值、第三设定数量的新测量真值和第四设定数量的新测量真值，构成测量真值集合；f、测量真值的筛选与更新：基于改进的多目标优化算法从所述测量真值集合中筛选出第五设定数量的测量真值，利用所述第五设定数量的测量真值，更新所述b中的初始化时序真值数据集；其中，所述第五设定数量与所述第一设定数量相等；g、迭代优化寻找全局最优测量真值：基于更新后的所述初始化时序真值数据集，进入下一次迭代，重复执行c~f，直到迭代次数达到设定的最大迭代次数或者测量精度达到设定精度条件，获取时序真值数据集。5.根据权利要求4所述的电压互感器在线运行校准方法，其特征在于，所述步骤b中初始化时序真值数据集，包括：在0到1范围内随机产生n
’
个数构成n
’
维向量V1，重复进行第一设定数量次的随机采样，得到第一设定数量的n
’
维向量V1、V2、...、V
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈应林，任波，
申请(专利权)人：武汉格蓝若智能技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：