基於站內聯合測量的電子式電壓互感器異常辨識方法與流程
2023-06-15 15:55:01 3
本發明涉及一種基於站內聯合測量的電子式電壓互感器異常辨識方法，屬於數位化變電站技術領域。
背景技術：
智能電網是我國電網發展的重要方向，智能變電站是智能電網建設的重要環節，是電網最為重要的基礎運行參量採集點、管控執行點和未來智能電網的支撐點，其發展建設直接影響到我國智能電網建設的總體水平。按照國家電網公司建設統一堅強智能電網的規劃，「十二五」期間我國將建設110kV及以上智能變電站6100座。數字式計量系統是智能變電站的重要組成部分，由電子式互感器、合併單元以及數位化電能表構成，其穩定性和可靠性關係到貿易結算的公平公正。
隨著多座智能變電站的試點投運，已有大量電子式電壓互感器得到了推廣與應用。電子式電壓互感器是數字式計量系統的關鍵設備，其轉換精度、穩定度在整個計量系統誤差控制中起主導作用。但由於採用了新型傳感器和電子部件，仍然存在如下問題：電子式電壓互感器在安裝運行前均已通過各類型式試驗，但在現場複雜環境下電子式電壓互感器易受電磁環境、溫溼度、振動等外界因素影響；複雜環境下電子式電壓互感器運行誤差超差或故障常在多種外界幹擾源交叉作用下發生，僅僅通過短時單一加載幹擾源的方法無法全面評估電子式電壓互感器性能，缺乏多種典型幹擾源下電子式電壓互感器理論建模與試驗技術研究。此外，由於數字電能表的輸入基於IEC61850協議的網絡報文，諸如網絡衝擊、電源異常等都會對數字電能表造成較大的影響。因此，智能變電站內數字式計量系統普遍存在準確性、穩定性等問題，導致數字式計量系統尚不能獨立用於關口計量點的貿易結算。目前，有些智能變電站內採用傳統電能計量裝置和數字式計量裝置兩套系統並列運行的冗餘設計方案，兩套系統對同一計量點互為比對測量，這種過渡模式明顯增大了建站成本，且不符合智能變電站的發展要求。
綜上所述，新一代智能變電站的發展需要數字式計量系統的技術進步，智能變電站穩定安全的在線運行和數字式計量系統的長期誤差穩定性與可靠性息息相關。數字式計量系統的長期誤差穩定性、可靠性和計量可信度的提高，有助於提升數字式計量系統的水平，充分發揮其數位化、智能化技術優勢，為智能電網建設做好技術支撐，具有巨大的經濟效益與社會效益。因此，亟待解決上述問題。
技術實現要素：
為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基於站內聯合測量的電子式電壓互感器異常辨識方法。
為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案是：
基於站內聯合測量的電子式電壓互感器異常辨識方法，包括以下步驟，
步驟1，設某個電壓等級的母線上兩相間共安裝有N個電子式電壓互感器；
步驟2，同步讀取N個電子式電壓互感器輸出電壓的特徵量；
步驟3，在一定計算時間窗口內，計算每個電子式電壓互感器輸出電壓的特徵量平均值，計算N個特徵量平均值的平均值和方差；
步驟4，在時間尺度上對比N個電子式電壓互感器，若某個電子式電壓互感器的特徵量與其餘電子式電壓互感器相比出現持續時間異常，則認為該電子式電壓互感器可能出現異常；否則返回到步驟2。
電子式電壓互感器輸出電壓為離散值。
步驟2中，N個電子式電壓互感器輸出電壓的特徵量包括有效值Ui和相位其中，i＝1,2,…,N，Ui為第i個電子式電壓互感器輸出電壓有效值，為第i個電子式電壓互感器輸出電壓相位。
步驟3中，計算時間窗口內有M個共頻周期，在計算時間窗口內，第i個電子式電壓互感器輸出電壓有效值的平均值為第i個電子式電壓互感器輸出電壓相位的平均值為N個有效值平均值的平均值和方差分別為和DU，N個相位平均值的平均值和方差分別為
步驟4的具體過程為，
定義時間尺度的範圍為T，則在T時間內存在個計算時間窗口；其中，M表示時間窗口內的共頻周期；
在T時間內，觀察每個計算時間窗口內的DU和如果某個計算時間窗口內，並且成立，則該計算時間窗口中，將第iε個電子式電壓互感器進行標記，其中，iε＝max(Ui-XU)或者max為取最大值函數；
若在T時間內有超過S個計算時間窗口中第iε個電子式電壓互感器被標記，則認為第iε個電子式電壓互感器出現持續時間異常；
本發明所達到的有益效果：本發明在不添加任何設備的前提下能夠準確辨識電子式電壓互感器的異常狀態，為複雜運行環境下的數字式計量系統長期誤差穩定性、可靠性評估提供方法支撐，最終促進新一代智能變電站的發展以及數字式計量系統的技術進步和推廣應用。
附圖說明
圖1為本發明的流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護範圍。
如圖1所示，基於站內聯合測量的電子式電壓互感器異常辨識方法，包括以下步驟：
步驟1，設某個電壓等級的母線上兩相間共安裝有N個電子式電壓互感器。
這裡的兩相可為AB相間、BC相間或者AC相間，電子式電壓互感器輸出電壓為離散值，可接受的採樣點頻率範圍為fs＝1kHz～4kHz。
步驟2，同步讀取N個電子式電壓互感器輸出電壓的特徵量。
N個電子式電壓互感器輸出電壓的特徵量包括有效值Ui和相位其中，i＝1,2,…,N，Ui為第i個電子式電壓互感器輸出電壓有效值，為第i個電子式電壓互感器輸出電壓相位。
步驟3，在一定計算時間窗口內，計算每個電子式電壓互感器輸出電壓的特徵量平均值，計算N個特徵量平均值的平均值和方差。
計算時間窗口內有M個共頻周期，M的取值範圍為50～100，每個計算時間窗口內含有電壓離散值的樣本數量為Ns＝fs/50×M；在計算時間窗口內，第i個電子式電壓互感器輸出電壓有效值的平均值為第i個電子式電壓互感器輸出電壓相位的平均值為N個有效值平均值的平均值和方差分別為和DU，N個相位平均值的平均值和方差分別為
步驟4，在時間尺度上對比N個電子式電壓互感器，若某個電子式電壓互感器的特徵量與其餘電子式電壓互感器相比出現持續時間異常，則認為該電子式電壓互感器可能出現異常；否則返回到步驟2。
具體過程如下：
定義時間尺度的範圍為T，單位為秒，則在T時間內存在個計算時間窗口；其中，M表示時間窗口內的共頻周期；
在T時間內，觀察每個計算時間窗口內的DU和如果某個計算時間窗口內，並且成立，則該計算時間窗口中，將第iε個電子式電壓互感器進行標記，其中，iε＝max(Ui-XU)或者max為取最大值函數；
若在T時間內有超過S個計算時間窗口中第iε個電子式電壓互感器被標記，則認為第iε個電子式電壓互感器出現持續時間異常；S一般取值為
舉以下例子進一步說明上述方法：
在AB相間安裝有4個電子式電壓互感器，電子式電壓互感器的採樣頻率為2kHz，時間尺度的範圍為T＝30min×60＝1800秒，在30min內存在900個計算時間窗口，S＝450，如表一和表二分別反映了在30min內DU和的兩者情況。
表一30min內DU和的第一種情況
在表一中，30min內的900個計算時間窗口中的DU和均滿足則判定各電子式電壓互感器運行正常。
表二30min內DU和的第二種情況
在表二中，約有200個計算時間窗口中的DU和滿足另有700個計算時間窗口中的DU和滿足且每個窗口中被標記的均為第iε＝2個電子式電壓互感器，則認為該電子式電壓互感器可能出現異常。
上述方法在不添加任何設備的前提下能夠準確辨識電子式電壓互感器的異常狀態，為複雜運行環境下的數字式計量系統長期誤差穩定性、可靠性評估提供方法支撐，最終促進新一代智能變電站的發展以及數字式計量系統的技術進步和推廣應用。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。