基于进化算法的电压互感器电压比误差检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于进化算法的电压互感器电压比误差检测方法，包括：1对变电站内电压互感器的所有模拟信号进行采样，并将其作为历史数据保存在工作站中；2根据采样数据构建电力变压器预测电压值、电压互感器测量的电压值和相位角值的数学模型；3利用收集的数据，通过进化算法获得问题的解集，并通过计算解集中所有解的平均值来估计电力变压器的真实电压值；4计算每个电压互感器的电压比误差，并将故障电压互感器报告给工作人员。本发明专利技术能够大幅度提高电压互感器的检测效率，降低时间消耗和检测成本。检测成本。检测成本。

【技术实现步骤摘要】
基于进化算法的电压互感器电压比误差检测方法


[0001]本专利技术属于计算机类机器学习方向的智能优化和电气工程领域，具体的说是一种基于进化算法的电压互感器电压比误差检测方法。

技术介绍

[0002]电压互感器电压比误差估计在现代电力传输系统中起着重要的作用。在工业电力输送领域，电压互感器广泛用于电力输送系统，是变电站的基本设备。它们可以用于测量电压值也可以作为电压变换装置。在中国，每年耗电数十万亿千瓦时，电压互感器每产生0.001％误差就会造成几亿千瓦的测量错误。因此电压互感器电压比误差检测在电力传输系统起着至关重要的作用。
[0003]为校准电压互感器的误差，主要有两种方法，即校准方法和数据驱动的估计方法。校准方法主要就是对电压互感器进行断电校准，并通过工人将需要校准的电压互感器与标准电压互感器进行比较。经典的校准方法包括离线校准和现场校准。而数据驱动方法则是构建电压互感器的具体模型，然后通过从电关系推导出的约束和从电压互感器收集到的数据来进行误差估计，例如，自适应检测方法和线性参数估计法。然而，校准和数据驱动的估计方法都存在一些实际缺陷。虽然在标准工作条件下使用校准方法，误差估计十分准确，但校准方法需要定期维护，大部分变电站每四年甚至更久才会对电压互感器进行一次线下校准，产生大量的时间与检测成本，并且它只能获得电压互感器的静态误差忽略了它的时变特性。至于数据驱动估计方法，相对于校准方法虽然便宜，但是受限于电压互感器的具体模型，它们的准确性和通用性并不令人满意。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的不足之处，本专利技术提出了一种基于进化算法的电压互感器电压比误差估计方法，以期能够大幅度提高电压互感器的检测效率，降低时间消耗和检测成本。
[0005]本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
[0006]本专利技术一种基于进化算法的电压互感器电压比误差检测方法的特点在于，包括如下步骤：
[0007]S1：对变电站内电压互感器的所有模拟信号进行采样，得到采样数据并作为历史数据保存在工作站中，所述采样数据包括：电力变压器一次侧、二次侧的电压值和相位角信息；
[0008]S2：根据采样数据构建电力变压器真实电压值的预测模型：
[0009]S2.1：利用式(1)构建以所有未校准电压互感器的总时变电压比误差最小为目标的第一个目标函数f1：
[0010][0011]式(1)中，表示t时刻下第p个电压互感器中第k个相电压比误差，并由式(2)得到，x表示电力变压器的预测电压，e
p
表示第p个电压互感器的电压比误差，T表示采样次数，K表示电压互感器的相电压数，P表示变电站中电压互感器的总数；
[0012][0013]式(2)中，表示t时刻下第p个电压互感器中第k相电压的测量电压值，x
k,t
表示电力变压器在t时刻下第k个相电压的预测电压值；
[0014]S2.2：利用式(3)构建以误差随时间变化的方差的总和最小为目标的第二个目标函数f2：
[0015][0016]式(3)中，Δe
p
表示第p个电压互感器电压比误差随时间的变化值，且且std表示标准差，表示第p个电压互感器中第k个相电压比误差在第t+1时刻与第t时刻的差值，且表示t+1时刻下第p个电压互感器中第k个相电压比误差；
[0017]S2.3：利用式(4)构建以不同电压互感器的相位角误差变化的方差最小为目标的第三个目标函数f3：
[0018][0019]式(4)中，表示向下取整，表示第p个电压互感器中第个相电压比误差在第2时刻与第1时刻的差值，且表示第2时刻下第p个电压互感器中第个相电压比误差，表示第1时刻下第p个电压互感器中第个相电压比误差；
[0020]S2.4：利用式(5)和式(6)构建拓扑约束函数：
[0021][0022]g2＝std(τ2‑
τ1,
…
,τ
k
‑
τ
k
‑1,
…
,τ
K
‑
τ
K
‑1)
‑
V2<0(6)
[0023]式(5)和式(6)中，τ
i
表示第i个电压互感器的电压不平衡系数，并由式(7)得到，C1，V2表示两个约束边界；
[0024][0025]式(7)中，u
t
表示t时刻k个相电压预测电压的均值，且x
k,t
表示t时刻下第k个相电压的预测电压；
[0026]S2.5：利用式(8)和式(9)构建序列约束函数：
[0027][0028][0029]式(8)和式(9)中，Δx
t
表示t+1时刻与t时刻间预测电压值x的变化率，且且α
t
表示t时刻电力变压器一次侧和二次侧相电压的不平衡系数，且其中，x
1,t
,x
2,t
和x
3,t
分别为t时刻电力变压器一次侧第一、第二和第三相电压预测电压，x
4,t
,x
5,t
和x
6,t
则分别为t时刻电力变压器二次侧第一、第二和第三相电压预测电压，C3，C4表示两个约束边界；
[0030]S2.6：利用式(10)和式(11)构建相位约束函数：
[0031][0032]g6＝max{std(Δψ1),std(Δψ2)}
‑
C6<0(11)
[0033]式(10)和式(11)中，表示电力变压器第一、二相之间的相位角信息，表示电力变压器第二、三相之间的相位角信息，表示电力变压器第一、三相之间的相位角信息，Δψ1表示电力变压器一次侧相位角信息随时间的变化值，Δψ2表示电力变压器二次侧相位角信息随时间的变化值，C5,C6表示两个约束边界；
[0034]S3：采用进化算法对不同需求构建的检测模型进行求解，并对得到满足目标函数和约束条件的电力变压器真实电压的预测值；
[0035]S4：根据电压预测值，利用电压互感器电压比误差计算公式计算每个电压互感器的电压比误差，并将超过规定值的电压互感器作为故障电压互感器上报。
[0036]本专利技术所述的基于进化算法的电压互感器电压比误差检测方法的特点也在于，步骤S3包括步骤：
[0037]S31：当只需要检测电力变压器一侧的电压互感器时，由第一个目标函数f1、第二个目标函数f2以及式(5)、式(6)和式(8)构建预测模型；
[0038]当需要检测电力变压器两侧的电压互感器时，由第一个目标函数f1、第二个目标函数f2、第三个目标函数f3以及式(5)、式(6)、式(8)、式(9)、式(10)和式(11)构建预测模型；
[0039]S32：定义当前迭代次数为gen，并初始化gen＝1，最大迭代次数为GEN，上、下边界分别为ub、lb，随机初始化N个电力变压器的预测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于进化算法的电压互感器电压比误差检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：对变电站内电压互感器的所有模拟信号进行采样，得到采样数据并作为历史数据保存在工作站中，所述采样数据包括：电力变压器一次侧、二次侧的电压值和相位角信息；S2：根据采样数据构建电力变压器真实电压值的预测模型：S2.1：利用式(1)构建以所有未校准电压互感器的总时变电压比误差最小为目标的第一个目标函数f1：式(1)中，表示t时刻下第p个电压互感器中第k个相电压比误差，并由式(2)得到，x表示电力变压器的预测电压，e
p
表示第p个电压互感器的电压比误差，T表示采样次数，K表示电压互感器的相电压数，P表示变电站中电压互感器的总数；式(2)中，表示t时刻下第p个电压互感器中第k相电压的测量电压值，x
k,t
表示电力变压器在t时刻下第k个相电压的预测电压值；S2.2：利用式(3)构建以误差随时间变化的方差的总和最小为目标的第二个目标函数f2：式(3)中，Δe
p
表示第p个电压互感器电压比误差随时间的变化值，且且std表示标准差，表示第p个电压互感器中第k个相电压比误差在第t+1时刻与第t时刻的差值，且且表示t+1时刻下第p个电压互感器中第k个相电压比误差；S2.3：利用式(4)构建以不同电压互感器的相位角误差变化的方差最小为目标的第三个目标函数f3：式(4)中，表示向下取整，表示第p个电压互感器中第个相电压比误差在第2时刻与第1时刻的差值，且且表示第2时刻下第p个电压互感器中第个相电压比误差，表示第1时刻下第p个电压互感器中第个相电压比误差；S2.4：利用式(5)和式(6)构建拓扑约束函数：g2＝std(τ2‑
τ1,
…
,τ
k
‑
τ
k
‑1,
…
,τ
K
‑
τ
K
‑1)
‑
C2<0(6)
式(5)和式(6)中，τ
i
表示第i个电压互感器的电压不平衡系数，并由式(7)得到，C1，C2表示两个约束边界；式(7)中，u
t
表示t时刻k个相电压预测电压的均值，且x
k,t
表示t时刻下第k个相电压的预测电压；S2.5：利用式(8)和式(9)构建序列约束函数：利用式(8)和式(9)构建序列约束函数：式(8)和式(9)中，Δx
t
表示t+1时刻与t时刻间预测电压值x的变化率，且且α
t
表示t时刻电力变压器一次侧和二次侧相电压的不平衡系数，且其中，x
1,t
,x
2,t
和x
3,t
分别为t时刻电力变压器一次侧第一、第二和第三相电压预测电压，x
4,t
,x
5,t
和x
6,t
则分别为t时刻电力变压器二次侧第一、第二和第三相电压预测电压，C3，C4表示两个约束边界；S2.6：利用式(10)和式(11)构建相位约束函数：g6＝max{std(Δψ1),std(Δψ2)}
‑
C6<0(11)式(10)和式(11)中，表示电力变压器第一、二相之间的相位角信息，表示电力变压器第二、三相之间的相位角信息，表示电力变压器第一、三相之间的相位角信息，Δψ1表示电力变压器一次侧相位角信息随时间的变化值，Δψ2表示电力变压器二次侧相位角信息随时间的变化值，C5,C6表示两个约束边界；S3：采用进化算法对不同需求构建的检测模型进行求解，并对得到满足目标函数和约束条件的电力变压器真实电压的预测值；S4：根据电压预测值，利用电压互感器电压比误差计算公式计算每个电压互感器的电压比误差，并将超过规定值的电压互感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：田野，陈津津，张兴义，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：