CN106646320B - 基于站内联合测量的电子式电流互感器异常辨识方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于站内联合测量的电子式电流互感器异常辨识方法，在不添加任何设备的前提下，能够准确辨识电子式电流互感器的异常状态，为复杂运行环境下的数字式计量系统长期误差稳定性、可靠性评估提供方法支撑，最终促进新一代智能变电站的发展以及数字式计量系统的技术进步和推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于站内联合测量的电子式电流互感器异常辨识方法，属于数字化变电站技术领域。
背景技术
智能电网是我国电网发展的重要方向，智能变电站是智能电网建设的重要环节，是电网最为重要的基础运行参量采集点、管控执行点和未来智能电网的支撑点，其发展建设直接影响到我国智能电网建设的总体水平。按照国家电网公司建设统一坚强智能电网的规划，“十二五”期间我国将建设110kV及以上智能变电站6100座。数字式计量系统是智能变电站的重要组成部分，由电子式互感器、合并单元以及数字化电能表构成，其稳定性和可靠性关系到贸易结算的公平公正。
随着多座智能变电站的试点投运，已有大量电子式电流互感器得到了推广与应用。电子式电流互感器是数字式计量系统的关键设备，其转换精度、稳定度在整个计量系统误差控制中起主导作用。但由于采用了新型传感器和电子部件，仍然存在如下问题：电子式电流互感器在安装运行前均已通过各类型式试验，但在现场复杂环境下电子式电流互感器易受电磁环境、温湿度、振动等外界因素影响；复杂环境下电子式电流互感器运行误差超差或故障常在多种外界干扰源交叉作用下发生，仅仅通过短时单一加载干扰源的方法无法全面评估电子式电流互感器性能，缺乏多种典型干扰源下电子式电流互感器理论建模与试验技术研究。此外，由于数字电能表的输入基于IEC61850协议的网络报文，诸如网络冲击、电源异常等都会对数字电能表造成较大的影响。因此，智能变电站内数字式计量系统普遍存在准确性、稳定性等问题，导致数字式计量系统尚不能独立用于关口计量点的贸易结算。目前，有些智能变电站内采用传统电能计量装置和数字式计量装置两套系统并列运行的冗余设计方案，两套系统对同一计量点互为比对测量，这种过渡模式明显增大了建站成本，且不符合智能变电站的发展要求。
综上所述，新一代智能变电站的发展需要数字式计量系统的技术进步，智能变电站稳定安全的在线运行和数字式计量系统的长期误差稳定性与可靠性息息相关。数字式计量系统的长期误差稳定性、可靠性和计量可信度的提高，有助于提升数字式计量系统的水平，充分发挥其数字化、智能化技术优势，为智能电网建设做好技术支撑，具有巨大的经济效益与社会效益。因此，亟待解决上述问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于站内联合测量的电子式电流互感器异常辨识方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
基于站内联合测量的电子式电流互感器异常辨识方法，包括以下步骤，
步骤1，读取同一间隔三相的电子式电流互感器的输出电流iA、iB、iC；
步骤2，在一定计算时间窗口内，计算三相电流iA、iB、iC的各次谐波；
步骤3，在时间尺度上对比各相电流的各次谐波；
步骤4，如果发现某相的电流谐波出现持续异常，则判定该相上的电子式电流互感器有可能发生异常，否则返回到步骤2。
所述电子式电流互感器的输出电流为离散值。
定义计算时间窗口为N个共频周期，三相电流iA、iB、iC的各次谐波计算公式为，
Fi[:]＝FFT(ix[:])
fi[j]＝(j-1)×fs/Ns
ix(m)＝Fi(m×50×Ns/fs+1)
其中，Ns为参与本次快速傅里叶变换的某相电流序列的样本数量，Ns＝fs/50×N，fs为电子式电流互感器的采样频率，j为整数，j＝1,2,…,Ns，FFT为快速傅里叶变换运算，ix[:]为维度是Ns的参与本次快速傅里叶变换的某相电流序列，Fi[:]为维度是Ns的某相电流经过FFT后的电流幅值结果序列，fi[j]为实际频率结果序列，ix(m)为某相电流的m次谐波分量大小。
时间尺度范围为T，则在T时间内存在组各相电流谐波。
辨识电子式电流互感器异常的方法为，
如果在T时间内的组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＜0.2、|KBC(m)-1|＜0.2，则各相电子式电流互感器运行正常；其中，为A相电流的m次谐波分量与B相电流的m次谐波分量的谐波比率，为B相电流的m次谐波分量与C相电流的m次谐波分量的谐波比率；
如果在T时间内的有超过S组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＞0.2、|KBC(m)-1|＜0.2，则判定A相上的电子式电流互感器可能发生异常，其中，
如果在T时间内的有超过S组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＜0.2、|KBC(m)-1|＞0.2，则判定C相上的电子式电流互感器可能发生异常；
如果在T时间内的有超过S组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＞0.2、|KBC(m)-1|＞0.2，则判定B相上的电子式电流互感器可能发生异常。
本发明所达到的有益效果：本发明在不添加任何设备的前提下，能够准确辨识电子式电流互感器的异常状态，为复杂运行环境下的数字式计量系统长期误差稳定性、可靠性评估提供方法支撑，最终促进新一代智能变电站的发展以及数字式计量系统的技术进步和推广应用。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，基于站内联合测量的电子式电流互感器异常辨识方法，包括以下步骤：
步骤1，读取同一间隔三相的电子式电流互感器的输出电流iA、iB、iC。
电子式电流互感器的输出电流为离散值，采样频率范围为fs＝1kHz～4kHz。
步骤2，在一定计算时间窗口内，计算三相电流iA、iB、iC的各次谐波。
定义计算时间窗口为N个共频周期，N取值范围为50～100，三相电流iA、iB、iC的各次谐波计算公式为：
Fi[:]＝FFT(ix[:])
fi[j]＝(j-1)×fs/Ns
ix(m)＝Fi(m×50×Ns/fs+1)
其中，Ns为参与本次快速傅里叶变换的某相电流序列的样本数量，Ns＝fs/50×N，j为整数，j＝1,2,…,Ns，FFT为快速傅里叶变换运算，ix[:]为维度是Ns的参与本次快速傅里叶变换的某相电流序列，Fi[:]为维度是Ns的某相电流经过FFT后的电流幅值结果序列，fi[j]为实际频率结果序列，ix(m)为某相电流的m次谐波分量大小，m＝1，3，5。
步骤3，在时间尺度上对比各相电流的各次谐波。
时间尺度范围为T，T＝(10min×60)秒～(30min×60)秒，则在T时间内存在组各相电流谐波。
步骤4，如果发现某相的电流谐波出现持续异常，则判定该相上的电子式电流互感器有可能发生异常，否则返回到步骤2。
辨识电子式电流互感器异常的方法为：
1、如果在T时间内的组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＜0.2、|KBC(m)-1|＜0.2，则各相电子式电流互感器运行正常；
其中，为A相电流的m次谐波分量与B相电流的m次谐波分量的谐波比率，为B相电流的m次谐波分量与C相电流的m次谐波分量的谐波比率。
2、如果在T时间内的有超过S组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＞0.2、|KBC(m)-1|＜0.2，则判定A相上的电子式电流互感器可能发生异常，其中，S一般取值为
3、如果在T时间内的有超过S组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＜0.2、|KBC(m)-1|＞0.2，则判定C相上的电子式电流互感器可能发生异常。
4、如果在T时间内的有超过S组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＞0.2、|KBC(m)-1|＞0.2，则判定B相上的电子式电流互感器可能发生异常。
举以下例子进一步说明上述方法：
定义电子式电流互感器的采样频率fs＝2kHz，计算时间窗口为100个共频周期，Ns＝4000，T＝(30min×60)秒，在T时间内存在900组各相电流谐波，S＝450，如表一和表二所示，为30min内各次谐波比率两种情况统计表。
表一30min内各次谐波比率第一种情况统计表
| m | 1 | 3 | 5 |
| |K<sub>AB</sub>(m)-1|＜0.2 | 900 | 900 | 900 |
| |K<sub>AB</sub>(m)-1|＞0.2 | 0 | 0 | 0 |
| |K<sub>BC</sub>(m)-1|＜0.2 | 900 | 900 | 900 |
| |K<sub>BC</sub>(m)-1|＞0.2 | 0 | 0 | 0 |
从表一可以看出，在时间30min内各次谐波比率的900组数据均满足|KAB(m)-1|＜0.2、|KBC(m)-1|＜0.2，则判定各相电子式电流互感器运行正常。
表二30min内各次谐波比率第二种情况统计表
| m | 1 | 3 | 5 |
| |K<sub>AB</sub>(m)-1|＜0.2 | 179 | 182 | 177 |
| |K<sub>AB</sub>(m)-1|＞0.2 | 721 | 718 | 723 |
| |K<sub>BC</sub>(m)-1|＜0.2 | 202 | 199 | 204 |
| |K<sub>BC</sub>(m)-1|＞0.2 | 698 | 701 | 696 |
从表二可以看出，在时间30min内各次谐波比率约有200组数据均满足|KAB(m)-1|＜0.2、|KBC(m)-1|＜0.2，另有700组左右满足|KAB(m)-1|＞0.2、|KBC(m)-1|＞0.2，则可判定B相上的电子式电流互感器可能发生异常。
上述方法在不添加任何设备的前提下，能够准确辨识电子式电流互感器的异常状态，为复杂运行环境下的数字式计量系统长期误差稳定性、可靠性评估提供方法支撑，最终促进新一代智能变电站的发展以及数字式计量系统的技术进步和推广应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.基于站内联合测量的电子式电流互感器异常辨识方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1，读取同一间隔三相的电子式电流互感器的输出电流iA、iB、iC；
步骤2，在一定计算时间窗口内，计算三相电流iA、iB、iC的各次谐波；
步骤3，在时间尺度上对比各相电流的各次谐波；
步骤4，如果发现某相的电流谐波出现持续异常，则判定该相上的电子式电流互感器发生异常，否则返回到步骤2；
定义计算时间窗口为N个共频周期，三相电流iA、iB、iC的各次谐波计算公式为，
Fi[:]＝FFT(ix[:])
fi[j]＝(j-1)×fs/Ns
ix(m)＝Fi(m×50×Ns/fs+1)
其中，Ns为参与本次快速傅里叶变换的某相电流序列的样本数量，Ns＝fs/50×N，fs为电子式电流互感器的采样频率，j为整数，j＝1,2,…,Ns，FFT为快速傅里叶变换运算，ix[:]为维度是Ns的参与本次快速傅里叶变换的某相电流序列，Fi[:]为维度是Ns的某相电流经过FFT后的电流幅值结果序列，fi[j]为实际频率结果序列，ix(m)为某相电流的m次谐波分量大小;
时间尺度范围为T，则在T时间内存在组各相电流谐波；
辨识电子式电流互感器异常的方法为，
如果在T时间内的组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＜0.2、|KBC(m)-1|＜0.2，则各相电子式电流互感器运行正常；其中，为A相电流的m次谐波分量与B相电流的m次谐波分量的谐波比率，为B相电流的m次谐波分量与C相电流的m次谐波分量的谐波比率；
如果在T时间内的有超过S组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＞0.2、|KBC(m)-1|＜0.2，则判定A相上的电子式电流互感器发生异常，其中，
如果在T时间内的有超过S组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＜0.2、|KBC(m)-1|＞0.2，则判定C相上的电子式电流互感器发生异常；
如果在T时间内的有超过S组各相电流谐波均满足|KAB(m)-1|＞0.2、|KBC(m)-1|＞0.2，则判定B相上的电子式电流互感器发生异常。
2.根据权利要求1所述的基于站内联合测量的电子式电流互感器异常辨识方法，其特征在于：所述电子式电流互感器的输出电流为离散值。
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