CN107765206B - 一种电能质量监测装置运行状态的评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电能质量监测相关技术领域，具体涉及一种电能质量监测装置运行状态的评估方法。该方法首先选取用于进行数据质量评估的电能质量指标，确定该电能质量指标的统计数据的时间间隔，并计算统计日内该电能质量指标的异常数据，包括缺失数据和精度不合格的数据，最终计算得出可以反映电能质量监测装置运行状态的数据质量指标，可实现对电能质量监测装置的远程运行状态评估，管理人员无需前往安装现场查看监测装置的运行状态，大大节省了对电能质量监测装置的运维管理成本，提高了工作效率。

Description

一种电能质量监测装置运行状态的评估方法
技术领域
本发明涉及电能质量监测相关技术领域，具体涉及一种电能质量监测装置运行状态的评估方法。
背景技术
电能质量监测装置长时间运行在变电站恶劣的环境中，无法避免地受到变电站环境的影响，从而导致装置出现测量准确度下降、稳定性下降等问题。电能质量监测装置运行可靠性下降将会导致电能质量监测数据的不准确，从而影响电能质量监测工作的正常有序开展。由于缺乏技术和管理手段，目前针对电能质量监测装置的运行状态评估无法进行，无法快速诊断电能质量数据缺失、数据异常的原因，管理人员需要花费大量时间和精力在电能质量数据的维护和管理工作上，且效果不佳。随着电能质量监测装置的应用越来越广泛，电能质量监测装置失效以及数据质量导致问题的案例增多，对电能质量数据质量进行分析以及对电能质量监测装置进行运行状态评估的研究越来越引起关注。
根据南网公司制订的《电能质量技术监督管理规定》，需要每3年对安装在现场的电能质量监测装置从现场拆下，送到实验室进行检测，再将检测合格的电能质量监测装置安装回现场。但电能质量监测装置数量众多、安装分散、且需要长时间中断电能质量的监测，如果严格按照3年定检一次来执行，将需要极大的人力物力成本投入，可实现性较差。且该方法无法了解电能质量监测装置的实时运行状态及运行可靠性情况，若出现电能质量监测装置故障或是运行状态不良的情况，只能通过定检来发现。而在发现问题之前，电能质量监测装置一直上送不准确的数据或是无效的数据，将对电能质量监测及分析工作造成不利的影响。
综上所述，在电能质量监测装置的检测方面，缺乏一种高效的、低成本的运行状态评估方法，可以实现对电能质量监测装置运行状态的实时评估，这将极大程度地影响电能质量监测与分析工作。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种电能质量监测装置运行状态的评估方法，具体技术方案如下：
一种电能质量监测装置运行状态的评估方法包括以下步骤：
（1）选取合理的电能质量指标，确定该电能质量指标数据生成的时间间隔，计算某一统计日中该电能质量指标的预期数据数量N；
（2）计算该统计日中该电能质量指标的异常数据数量K；
（3）根据该电能质量指标的预期数据数量N以及该电能质量指标的异常数据数量K，得到基于该电能质量指标数据的电能质量装置运行状态的评估结果，表达式如下：
Figure 521056DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 887315DEST_PATH_IMAGE003
为该电能质量指标数据的正常率，
Figure 834542DEST_PATH_IMAGE003
数值越大，则表示基于该电能质量指标数据的电能质量装置的运行状态越好，
Figure 946855DEST_PATH_IMAGE003
数值越小，则表示基于该电能质量指标数据的电能质量装置的运行状态越差。
进一步，所述步骤（2）中的异常数据的数量包括缺失数据的数量和精度不合格数据的数量。
进一步，所述缺失数据的数量通过直接统计时间间隔内缺失数据的数量得到。
进一步，所述精度不合格数据的数量通过区间估计的方法得到。
进一步，所述区间估计的方法步骤如下：
（1）选取统计日前某一个电能质量指标的历史数据样本；
（2）计算历史数据样本的平均值x和标准差s；
（3）基于该电能质量指标的历史数据采用t分布估计该电能质量指标的置信区间，同时判断统计日该电能质量指标的数据是否落在置信区间内；若在置信区间内，则认为该数据为正常数据；若在置信区间之外，则认为该数据为异常数据；通过自由度为n-1的t分布判断异常数据的数量T的表达式如下：
Figure 501595DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 699358DEST_PATH_IMAGE005
其中，x为该电能质量指标的历史数据样本的平均值，s为该电能质量指标的历史数据样本的标准差，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为该电能质量指标的数据总体均值，n为该电能质量指标的历史数据样本的数量。
进一步，所述置信区间为根据t分布建立的数据总体均值
Figure 981435DEST_PATH_IMAGE007
在
Figure 197522DEST_PATH_IMAGE008
置信水平下的区间，具体为：
Figure 172431DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 857490DEST_PATH_IMAGE010
其中，
Figure 208837DEST_PATH_IMAGE011
是自由度为n-1，t分布右侧面积为
Figure DEST_PATH_IMAGE012
的值。
进一步，所述电能质量指标包括电压偏差、谐波、频率偏差、三相电压不平衡、电压闪变。
本发明的有益效果为：本发明从电能质量指标的数据质量出发，基于监测数据的数据质量得到电能质量监测装置的运行状态以及运行可靠性，实现了对电能质量监测装置的远程运行状态评估，管理人员无需前往安装现场查看监测装置的运行状态，大大节省了对电能质量监测装置的运维管理成本，提高了工作效率。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，
一种电能质量监测装置运行状态的评估方法包括以下步骤：
（1）选取合理的电能质量指标，确定该电能质量指标数据生成的时间间隔，计算某一统计日中该电能质量指标的预期数据数量N；电能质量指标包括电压偏差、谐波、频率偏差、三相电压不平衡、电压闪变；为了便于计算，选取的时间间隔最好能被统计日的时间整除，一般电能质量监测装置的统计数据的时间间隔为1分钟、3分钟或者10分钟；在该统计日中，若电能质量监测装置每3分钟生成一组统计数据，则统计日内预期数据的数量为480组。
（2）计算该统计日中该电能质量指标的异常数据数量K；异常数据的数量K包括缺失数据的数量和精度不合格数据的数量。缺失数据的数量通过直接统计时间间隔内缺失数据的数量得到；精度不合格数据的数量通过区间估计的方法得到；区间估计的方法步骤如下：
1）选取统计日前该电能质量指标的历史数据样本；
2）计算历史数据样本的平均值x和标准差s；
3）基于该电能质量指标的历史数据采用t分布估计该电能质量指标的置信区间，同时判断统计日该电能质量指标的数据是否落在置信区间内；若在置信区间内，则认为该数据为正常数据；若在置信区间之外，则认为该数据为异常数据；通过自由度为n-1的t分布判断异常数据的数量T的表达式如下：
Figure 249736DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 661126DEST_PATH_IMAGE013
其中，x为该电能质量指标的历史数据样本的平均值，s为该电能质量指标的历史数据样本的标准差，
Figure 567902DEST_PATH_IMAGE006
为该电能质量指标的数据总体均值，n为该电能质量指标的历史数据样本的数量；
置信区间为根据t分布建立的数据总体均值
Figure 706629DEST_PATH_IMAGE006
在
Figure 648040DEST_PATH_IMAGE008
置信水平下的区间，具体为：
Figure 230331DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 624403DEST_PATH_IMAGE014
其中，
Figure 259829DEST_PATH_IMAGE011
是自由度为n-1，t分布右侧面积为
Figure 790167DEST_PATH_IMAGE012
的值。
（3）根据该电能质量指标的预期数据数量N以及该电能质量指标的异常数据数量K，得到基于该电能质量指标数据的电能质量装置运行状态的评估结果，表达式如下：
Figure 543359DEST_PATH_IMAGE001
；
Figure 673995DEST_PATH_IMAGE015
其中，
Figure 170836DEST_PATH_IMAGE003
为该电能质量指标数据的正常率，
Figure 821260DEST_PATH_IMAGE003
数值越大，则表示基于该电能质量指标数据的电能质量装置的运行状态越好，
Figure 479774DEST_PATH_IMAGE003
数值越小，则表示基于该电能质量指标数据的电能质量装置的运行状态越差。
本发明不局限于以上所述的具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电能质量监测装置运行状态的评估方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)选取合理的电能质量指标，确定该电能质量指标数据生成的时间间隔，计算某一统计日中该电能质量指标的预期数据数量N；
(2)计算该统计日中该电能质量指标的异常数据数量K；所述异常数据的数量包括缺失数据的数量和精度不合格数据的数量；所述精度不合格数据的数量通过区间估计的方法得到；所述区间估计的方法步骤如下：
1)选取统计日前该电能质量指标的历史数据样本；
2)计算历史数据样本的平均值x和标准差s；
3)基于该电能质量指标的历史数据采用t分布估计该电能质量指标的置信区间，同时判断统计日该电能质量指标的数据是否落在置信区间内；若在置信区间内，则认为该数据为正常数据；若在置信区间之外，则认为该数据为异常数据；通过自由度为n-1的t分布判断异常数据的数量T的表达式如下：
Figure FDA0002692301790000011
其中，x为该电能质量指标的历史数据样本的平均值，s为该电能质量指标的历史数据样本的标准差，μ为该电能质量指标的数据总体均值，n为该电能质量指标的历史数据样本的数量；
(3)根据该电能质量指标的预期数据数量N以及该电能质量指标的异常数据数量K，得到基于该电能质量指标数据的电能质量装置运行状态的评估结果，表达式如下：
Figure FDA0002692301790000012
其中，λ为该电能质量指标数据的正常率，λ数值越大，则表示基于该电能质量指标数据的电能质量装置的运行状态越好，λ数值越小，则表示基于该电能质量指标数据的电能质量装置的运行状态越差。
2.根据权利要求1所述的一种电能质量监测装置运行状态的评估方法，其特征在于：所述缺失数据的数量通过直接统计时间间隔内缺失数据的数量得到。
3.根据权利要求1所述的一种电能质量监测装置运行状态的评估方法，其特征在于：所述置信区间为根据t分布建立的数据总体均值μ在1-α置信水平下的区间，具体为：
Figure FDA0002692301790000013
其中，
Figure FDA0002692301790000021
是自由度为n-1，t分布右侧面积为
Figure FDA0002692301790000022
的值。
4.根据权利要求1所述的一种电能质量监测装置运行状态的评估方法，其特征在于：所述电能质量指标包括电压偏差、谐波、频率偏差、三相电压不平衡、电压闪变。
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