【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力数据监测和诊断，具体一种电容式电压互感器多维协同运行监测预警系统和方法。
技术介绍
1、电容式电压互感器（cvt）是变电站重要的电力设备，主要为测量、继电保护装置提供电压信号。电容式电压互感器因其良好的绝缘性、经济性和抗铁磁谐振等优势被广泛应用于高压系统中，在长期运行过程中，由于温度、电磁场等因素的影响，电容式电压互感器的计量性能会逐渐下降，导致测量误差发生变化。因此，有必要对电容式电压互感器的运行状态开展数字化监测，确保其测量误差满足相关精度要求。
2、目前已有的在线检测方法通常基于监测电容式电压互感器电压值做相间对比，后台数据在传递过程中存在映射错误，影响监测数据的准确性，且该方法无法应对复杂多变的电力系统运行状况。
技术实现思路
1、为了消除单一数据源准确性较低的缺陷，本专利技术提供了一种多维协同电容式电压互感器运行监测和预警系统及方法，以指导电容式电压互感器运行监测工作，保证电力系统的安全、稳定、经济运行。
2、本专利技术所采用的技术方案是：一种电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，步骤如下：
3、步骤一、实时获取电容式电压互感器多维运行数据，包括电力系统的电压测量数据、故障录波数据、开关位置信息和变电站一次运行图开关位置信息，对电压测量数据进行降噪处理，得到降噪后的电压测量数据；
4、步骤二、根据电容式电压互感器多维运行数据感知变电站运行状态，依据数据不同属性，将电压测量数据、故障录波数据、开关位置信息
5、步骤三、按电容式电压互感器不同同源属性设定监测阈值，差异化组合监测电容式电压互感器运行状态；
6、步骤四、根据电压测量数据和故障录波数据融合判定并预警存在异常电压测量数据和故障录波数据所对应的电容式电压互感器，诊断电容式电压互感器异常原因。
7、进一步优选，所述步骤三中，按电容式电压互感器不同同源属性设定监测阈值包括：分别设定直接同源、相间同源、压比同源电容式电压互感器异常预警阈值；
8、对于直接同源，表征具有电气连接的不同测量节点上相同相别两台电容式电压互感器电压测量数据异常预警阈值err1ph：，其中，、分别为两台电容式电压互感器电压测量误差；
9、对于相间同源，表征同一测量节点三相电容式电压互感器电压相关关系的三相不平衡度预警阈值：
10、，
11、式中，ua ,ub ,uc分别为降噪处理后同一节点的a、b、c相电压测量数据， 为三相电压测量数据在监测周期内的均方根值，、、分别为a、b、c相电容式电压互感器电压测量偏差；
12、对于相间同源，表征同一测量节点三相电容式电压互感器电压相关关系在十个监测周期内的三相不平衡度预警阈值：
13、，
14、式中，uai ,ubi ,uci分别为监测周期i降噪处理后同一节点的a、b、c相电压测量数据，i为监测周期序数， 为uai ,ubi ,uci的均方根值，、、分别为a、b、c相电容式电压互感器电压测量偏差；
15、对于压比同源，表征不同电压等级测量节点上相同相别电容式电压互感器测量电压相关关系预警阈值：
16、，
17、式中uah、ubh、uch分别为a、b、c相高压侧测量电压值，ual、ubl、ucl分别为a、b、c相低压侧测量电压值，、分别为高、低压侧电容式电压互感器电压测量误差。
18、具体地，所述步骤二包括：
19、根据开关位置信息将故障录波数据的电压通道波形与变电站一次运行图中电容式电压互感器匹配对应，将电压测量数据与变电站一次运行图中电容式电压互感器匹配对应；
20、将开关位置信息与变电站一次运行图中断路器匹配对应；
21、将故障录波数据匹配对应的断路器台账及位置信息；
22、基于故障录波数据中同母线一次电流向量和为零、变压器高、低压侧比值与变比一致原理，反演验证变电站实时一次运行方式。
23、更具体地是，基于故障录波数据中同母线一次电流向量和为零、变压器高、低压侧比值与变比一致原理，反演验证变电站实时一次运行方式，包括：
24、对故障录波数据和电压测量数据按测量节点同源属性进行分类：具有电气连接的不同测量节点上相同相别电容式电压互感器电压测量数据为直接同源，即电容式电压互感器测量的电压值相等，数据误差仅来源于电容式电压互感器自身测量误差；相同测量节点上不同相别电容式电压互感器电压测量数据为相间同源，即电容式电压互感器测量的三相电压动态平衡，数据误差来源于电容式电压互感器自身测量误差和电网相间电压差，同一变电站在同时刻电网相间电压差保持一致；不同电压等级测量节点上相同相别电容式电压互感器电压测量数据为压比同源，即电容式电压互感器测量的不同电压等级电压比与变压器的运行电压比一致，数据误差来源于电容式电压互感器自身测量误差和变压器在不同电压等级的电压比误差。
25、所述步骤三中，在基于故障录波数据监测电容式电压互感器电压时，应排除外部故障、电力系统扰动和运行方式变化造成的故障录波监测电压误差，对于满足： 的故障录波波形段，采集故障录波中a、b、c三相电容式电压互感器的电压值；对于不满足的故障录波波形段不记录电压值,其中为故障录波中零序电压通道第j个序列值，fc为故障录波采样率，f0为电力系统运行频率。
26、进一步优选，所述步骤四中，电压测量数据和故障录波数据使用相同的电压异常预警阈值，开关位置信息发生变化，重新校验不同电容式电压互感器的直接同源、相间同源、压比同源的三类同源关系。
27、进一步优选，所述步骤四中，当故障录波数据大于设定预警阈值时，预警录波通道所对应的电容式电压互感器存在异常；当发现电压测量数据大于设定预警阈值时，后台启动对于电容式电压互感器故障录波，根据故障录波数据校验电压测量数据准确性，并判定电容式电压互感器的运行状态。
28、进一步优选，所述步骤四中，所述诊断电容式电压互感器异常原因的过程具体为：采集典型电容式电压互感器缺陷或电压测量数据错误，包括二次绕组缺陷、一次绕组缺陷、本体绝缘故障、数据传输映射错误，形成电容式电压互感器缺陷特征数据集；对降噪处理后的电压测量数据和故障录波数据进行异常数据融合和缺陷特征提取，获得去除电力系统电压波动影响的故障特征数据集；选取监督学习算法模型拟合故障特征数据集，对缺陷特征进行训练，优化监测，得到异常电容式电压互感器诊断模型；将实时监测数据输入异常电容式电压互感器诊断模型中，诊断电容式电压互感器异常原因。
29、本专利技术提供了一种电容式电压互感器多维协同运行监测预警系统，包括：实时监测模块、运行感知模块、数据融合模块和状态预警模块本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，所述步骤二包括：
3.根据权利要求2所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，基于故障录波数据中同母线一次电流向量和为零、变压器高、低压侧比值与变比一致原理，反演验证变电站实时一次运行方式，包括：
4.根据权利要求1所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，所述步骤三中，在基于故障录波数据监测电容式电压互感器电压时，对于满足： 的故障录波波形段，采集故障录波中A、B、C三相电容式电压互感器的电压值；对于不满足的故障录波波形段不记录电压值,其中为故障录波中零序电压通道第j个序列值，fc为故障录波采样率，f0为电力系统运行频率。
5.根据权利要求1所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，所述步骤四中，电压测量数据和故障录波数据使用相同的电压异常预警阈值，开关位置信息发生变化，重新校验不同电容式电压互感器的直接同源、相间同源、压比同源
6.根据权利要求5所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，所述步骤四中，当故障录波数据大于设定预警阈值时，预警录波通道所对应的电容式电压互感器存在异常；当发现电压测量数据大于设定预警阈值时，后台启动对于电容式电压互感器故障录波，根据故障录波数据校验电压测量数据准确性，并判定电容式电压互感器的运行状态。
7.根据权利要求1所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，所述步骤四中，所述诊断电容式电压互感器异常原因的过程具体为：采集典型电容式电压互感器缺陷或电压测量数据错误，包括二次绕组缺陷、一次绕组缺陷、本体绝缘故障、数据传输映射错误，形成电容式电压互感器缺陷特征数据集；对降噪处理后的电压测量数据和故障录波数据进行异常数据融合和缺陷特征提取，获得去除电力系统电压波动影响的故障特征数据集；选取监督学习算法模型拟合故障特征数据集，对缺陷特征进行训练，优化监测，得到异常电容式电压互感器诊断模型；将实时监测数据输入异常电容式电压互感器诊断模型中，诊断电容式电压互感器异常原因。
8.一种用于实现权利要求1-7任意一项所述电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法的电容式电压互感器多维协同运行监测预警系统,其特征在于，包括实时监测模块、运行感知模块、数据融合模块和状态预警模块，所述实时监测模块对电力系统的电容式电压互感器多维运行数据进行实时采集、数据传输和存储；所述实时监测模块通讯连接运行感知模块；所述运行感知模块基于电容式电压互感器多维运行数据对变电站一次运行方式进行重构，得到变电站实时一次运行方式；所述运行感知模块通讯连接数据融合模块，所述数据融合模块根据变电站实时一次运行方式更新节点连接关系，对电压测量数据、故障录波数据、开关位置信息与变电站在运变压器、断路器、电流互感器、电容式电压互感器进行拓扑匹配；所述数据融合模块通讯连接状态预警模块，所述状态预警模块对异常电容式电压互感器进行预警。
9.根据权利要求8所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警系统,其特征在于，所述电容式电压互感器多维运行数据包括：通过电网运行调度系统获取的变电站不同节点实时电压测量数据、开关位置信息；通过电网故障录波主站获取的实时故障录波数据；通过电网生产管控系统获取的变电站一次运行图；其中故障录波数据通过电容式电压互感器保护二次绕组测量并传输至电网故障录波主站，电压测量数据通过电容式电压互感器的量测二次绕组测量并传输至电网运行调度系统。
10.根据权利要求8所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警系统,其特征在于，对电压测量数据降噪处理包括：根据小波多分辨率分析，选取Coiflet小波作为小波基底，对电压测量数据进行5层小波分解并量化阈值，量化阈值选择采取拟合软阈值法，利用软阈值降噪法解耦小波分解因数，最后结合第5层低频因数和经过阈值量化的第1-5层高频因数，重构小波逆变换，得到降噪后的电压测量数据。
...【技术特征摘要】
1.一种电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，所述步骤二包括：
3.根据权利要求2所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，基于故障录波数据中同母线一次电流向量和为零、变压器高、低压侧比值与变比一致原理，反演验证变电站实时一次运行方式，包括：
4.根据权利要求1所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，所述步骤三中，在基于故障录波数据监测电容式电压互感器电压时，对于满足： 的故障录波波形段，采集故障录波中a、b、c三相电容式电压互感器的电压值；对于不满足的故障录波波形段不记录电压值,其中为故障录波中零序电压通道第j个序列值，fc为故障录波采样率，f0为电力系统运行频率。
5.根据权利要求1所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，所述步骤四中，电压测量数据和故障录波数据使用相同的电压异常预警阈值，开关位置信息发生变化，重新校验不同电容式电压互感器的直接同源、相间同源、压比同源的三类同源关系。
6.根据权利要求5所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，所述步骤四中，当故障录波数据大于设定预警阈值时，预警录波通道所对应的电容式电压互感器存在异常；当发现电压测量数据大于设定预警阈值时，后台启动对于电容式电压互感器故障录波，根据故障录波数据校验电压测量数据准确性，并判定电容式电压互感器的运行状态。
7.根据权利要求1所述的电容式电压互感器多维协同运行监测预警方法，其特征在于，所述步骤四中，所述诊断电容式电压互感器异常原因的过程具体为：采集典型电容式电压互感器缺陷或电压测量数据错误，包括二次绕组缺陷、一次绕组缺陷、本体绝缘故障、数据传输映射错误，形成电容式电压互感器缺陷特征数据集；对降噪处理后的电压测量数据和故障录波数据进行异常数据融合和缺陷特征提取，获得去除电力系统电压波动影响的故障特征数...
【专利技术属性】
技术研发人员：童涛，万华，晏年平，李唐兵，刘衍，曾磊磊，王鹏，刘阳，徐碧川，
申请(专利权)人：国网江西省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。