CN107966606B - 一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法，包括以下步骤，步骤1：建模，定义一个结构体数组Origin_Data，Structure{time_t Time_Data；double Voltage；intmessage；}Origin_Data[X]。其中，time_t为时间类型、double为双浮点数、int为整型、Time_Data为数据测量时间、Voltage为电压值、message为Time_Data是否出现过电流报警；X为元素数量且至少包含44640个元素；通过测控系统报文，判断对应时刻是否发出过电流报警，如果发出了过电流报文，Origin_Data矩阵对应元素的message变量将置1，反之没有发出报文，对应元素的message变量将置0；步骤2：数据预处理，将电压的值域分为具有相同宽度的区间，区间的宽度为Y，用区间的中值作为分类值代表该区间的数据值，区间的数量为number_area。

Description

一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法

技术领域

本发明涉及一种报警判别方法，具体涉及一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法。

背景技术

高压并联电抗器，一般接在超、特高压输电线的末端和地之间，起到在输电线路轻载对对地充电无功进行补偿、对工频过电压进行抑制的作用。然而，在电力系统实际运行中，高压并联电抗器过电流报警经常频发，影响电力系统安全可靠运行。

工程经验表明，高压并联电抗器过电压报警往往存在着两个原因。第一个原因是由于受到电力系统运行方式的影响，高压并联电抗器连接点的电压超过了电抗器额定电压，导致流过电抗器的电流超过额定值，进而引发报警。这一类报警是真实报警。第二个原因是由于高压并联电抗器中电流测量装置出现了问题，导致误差增加，甚至出现错误的测量结果而引发报警。这一类报警其实是在电流并未超过有效值的情况下而出现的误报警。

为了区分过电压报警是否属于误报警，现场往往采用由流经高压并联电抗器的电流计算公式可知，忽略系统频率及电抗器电感值变化的情况下，流进高压并联电抗器的电流与系统电压长正比。也就意味着报警时如果系统电压超过电抗器额定电压，报警就应该为真实报警，反之如果，系统电压小于电抗器额定电压，报警就应该为误报警。利用这一对应关系，也可以判断报警的真伪。

但是，由于电压互感器、电流互感器精度原因，系统电压本身存在误差，导致这一方法在实施时也存在着一定的困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了区分过电压报警是否属于误报警，由流经高压并联电抗器的电流计算，因为电压互感器、电流互感器精度，系统电压本身存在误差，导致判断结果不准确，目的在于提供一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法，解决上述的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法，包括以下步骤，

步骤1：建模，定义一个结构体数组Origin_Data，

Structure{

time_t Time_Data；

double Voltage；

int message；

}Origin_Data[X]；

其中，time_t为时间类型、double为双浮点数、int为整型、Time_Data为数据测量时间、Voltage为电压值、message为Time_Data是否出现过电流报警；X为元素数量且至少包含44640个元素；通过测控系统报文，判断对应时刻是否发出过电流报警，如果发出了过电流报文，Origin_Data矩阵对应元素的message变量将置1，反之没有发出报文，对应元素的message变量将置0；

步骤2：数据预处理，将电压的值域分为具有相同宽度的区间，区间的宽度为Y，用区间的中值作为分类值代表该区间的数据值，区间的数量为number_area，其中：

式中，为下取整符号，max_Voltage、min_Voltage分别是X个电压中的电压最大值和电压最小值；定义一个结构体数组Processing_Data，

Structure{

double Voltage_Range；

int number_Voltage_appear；

int number_message_appear；

double Probility；

double ln_Probility

}Processing_Data[number_area]；

其中，Voltage_Range为存储在不同电压区间的分类值，number_Voltage_appear为存储X个电压测量点中映射到对应区间的数量，number_message_appear为存储当电压测量值位于对应区间时，过电流报警发生的次数；将X个Origin_Data结构体元素一一映射到Processing_Data结构体数组后，对Processing_Data进行遍历，当number_Voltage_appear＝0时，删除对应元素；之后开始对每个元素的Probility、ln_Probility进行计算；

对于第tempi个结构体元素，Probility的计算方法为：

ln_Probility的计算方法为：

特别地，当Processing_Data[tempi].Probility＝0时，Processing_Data[tempi].ln_Probility取为1e-8，反之当Processing_Data[tempi].Probility＝1时，Processing_Data[tempi].ln_Probility取为1e8；

步骤3：逻辑回归，以Processing_Data结构体中ln_Probility作为因变量，Voltage_Range作为自变量，列出回归方程：

Processing_Data.ln_Probility＝b₀+b₁(Processing_Data.Voltage_Range)

通过Processing_Data结构体中的数值，利用最小二乘法对回归系数b₀、b₁进行计算；得出判据1：

判据2：

其中，b₀、b₁为通过第三步得到的回归系数，U_N为高压并联电抗器额定电压；

步骤4：当步骤3中两个判据任意一个成立时，认为过电流报警为误报警，只有当两个判据均不满足时，认为过电流报警为正常报警。

首先为了解决区分过电压报警是否属于误报警，由流经高压并联电抗器的电流计算，因为电压互感器、电流互感器精度，系统电压本身存在误差，导致判断结果不准确，本发明采用了以上步骤，通过过逻辑归回的方法对电力系统高压并联电抗器过电流报警的真伪进行判别，提出了实施步骤和相关2个判据。采用逻辑回归的方法建立了测量电压与过电流报警概率间的回归关系，并通过回归函数对过电流误报警信号进行了判别。本发明提出的方法依然利用电压量测数据进行判别，从而避免了线路需要停运、实验时间较长的缺点。同时，本发明利用逻辑拟合的方法，在电压、电流标称测量误差小于0.5％时，可以较为准确的对报警性质进行判断。

所述元素数量X为44640。利用SCADA系统收集31日内，高压并联电抗器所在母线线电压数值，时间刻度为每分钟一个点，精度为小数点后面一位，共计44640个点。

所述区间的宽度Y为1kV，一般的，区间的宽度规定为1kV。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法，利用逻辑拟合的方法，在电压、电流标称测量误差小于0.5％时，可以较为准确的对报警性质进行判断；

2、本发明一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法，避免了线路需要停运、实验时间较长的缺点；

3、本发明一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法，采用逻辑回归的方法建立了测量电压与过电流报警概率间的回归关系，运算方式易懂。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意流程图；

图2为本发明测量电压波动曲线图；

图3为本发明报文报警信号图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法，以电网某500kV输电线路为例，利用一段实测数据对其末端并联高压电抗器过流报警真伪进行判别。该时间段内，44640分钟中，有17973分钟出现了过电流报警，引起了运维人员的高度重视。同时，通过数据对比还发现，即使测量电压小于额定电压，依然有7100余分钟出现了过电流报警。而且，即使测量电压高于额定电压，仍然有6900余分钟未出现报警。因此运维人员怀疑相关测量环节出现了问题。

根据本发明的技术方案，判别包含以下四步：

第一步，数据收集。

定义一个结构体数组Origin_Data，该结构体定义如下：

Structure{

time_t Time_Data；

double Voltage；

int message；

}Origin_Data[44640]；

其中，time_t表征时间类型，double和int表征双浮点数和整型，内部成员Time_Data、Voltage、message分别代表数据测量时间、该时间的电压值以及该时间是否出现过电流报警。

该结构体数组含有44640个元素。

从说明书或铭牌中收集高压并联电抗器额定电压U_N＝525kV。

利用SCADA系统收集31日内，高压并联电抗器所在母线线电压数值，时间刻度为每分钟一个点，精度为小数点后面一位，共计44640个点。

将测量时刻和以及该时刻的电压数值分别存储在Origin_Data矩阵对应元素的Time_Data和Voltage两个内部成员变量中。这个时间段测量电压波动曲线见图2。

通过测控系统报文，判断对应时刻是否发出过电流报警。如果发出了过电流报文，Origin_Data矩阵对应元素的message内部成员变量将置1，反之如果没有发出报文，对应对应元素的message内部成员变量将置0。可以得到报文报警信号如图3所示：

第二步，数据预处理

将电压的值域分为具有相同宽度的区间。一般的，区间的宽度规定为1kV。用区间的中值作为分类值代表该区间的数据值。

因此，区间的数量number_area可以通过下式进行计算：

其中，为下取整符号，max_Voltage、min_Voltage分别是44640个电压中的电压最大值和电压最小值。

通过数据读取可以得到max_Voltage＝534.9kV、min_Voltage＝517.5kV，因此

number_area＝534-517+1＝18

同时定义一个结构体数组Processing_Data，该结构体定义如下：

Structure{

double Voltage_Range；

int number_Voltage_appear；

int number_message_appear；

double Probility；

double ln_Probility

}Processing_Data[number_area]；

其中，Voltage_Range存储在不同电压区间的分类值，number_Voltage_appear存储44640个电压测量点中映射到对应区间的数量，number_message_appear存储当电压测量值位于对应区间时，过电流报警发生的次数。

将44640个Origin_Data结构体元素一一映射到Processing_Data结构体数组后，对Processing_Data进行遍历，如果某个元素中内部成员number_Voltage_appear＝0，则删除该元素。

之后开始对每个元素的Probility、ln_Probility两个内部成员进行计算。

对于第tempi个结构体元素，内部成员Probility的计算方法为：

内部成员ln_Probility的计算方法为：

特别地，当Processing_Data[tempi].Probility＝0时，Processing_Data[tempi].ln_Probility取为1e-8，反之当Processing_Data[tempi].Probility＝1时，Processing_Data[tempi].ln_Probility取为1e8

由此可以得到Processing_Data中的数值为：

第三步，逻辑回归

以Processing_Data结构体中ln_Probility作为因变量，Voltage_Range作为自变量，列出回归方程：

Processing_Data.ln_Probility＝b₀+b₁(Processing_Data.Voltage_Range)

通过Processing_Data结构体中的数值，利用最小二乘法对回归系数b₀、b₁进行估计。

可以得到：

b₀＝-384.94，

b₁＝0.7308

第四步，误报警判别

当以下两个判据任意一个成立时，认为过电流报警为误报警，只有当两个判据均不满足时，认为过电流报警为正常报警。

判据1：

判据2：

其中，b₀、b₁为通过第三步得到的回归系数，U_N为高压并联电抗器额定电压。

将b₀＝-384.94，b₁＝0.7308带入上述两个判据，可得：

判据1：

判据2：

由此可见，两个判据均不满足，可以认定6月份的报警属于正常报警。后续对高压并联电抗器的电流测量等环节进行试验也表明，设备正常。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1：建模，定义一个结构体数组Origin_Data，

Structure{

time_t Time_Data；

double Voltage；

int message；

}Origin_Data[X]；

其中，time_t为时间类型、double为双浮点数、int为整型、Time_Data为数据测量时间、Voltage为电压值、message为Time_Data是否出现过电流报警；X为元素数量且至少包含44640个元素；

通过测控系统报文，判断对应时刻是否发出过电流报警，如果发出了过电流报文，Origin_Data矩阵对应元素的message变量将置1，反之没有发出报文，对应元素的message变量将置0；

步骤2：数据预处理，将电压的值域分为具有相同宽度的区间，区间的宽度为Y，用区间的中值作为分类值代表该区间的数据值，

区间的数量为number_area，其中：

式中，为下取整符号，max_Voltage、min_Voltage分别是X个电压中的电压最大值和电压最小值；

定义一个结构体数组Processing_Data，

Structure{

double Voltage_Range；

int number_Voltage_appear；

int number_message_appear；

double Probility；

double ln_Probility

}Processing_Data[number_area]；

其中，Voltage_Range为存储在不同电压区间的分类值，number_Voltage_appear为存储X个电压测量点中映射到对应区间的数量，number_message_appear为存储当电压测量值位于对应区间时，过电流报警发生的次数；

将X个Origin_Data结构体元素一一映射到Processing_Data结构体数组后，对Processing_Data进行遍历，当number_Voltage_appear＝0时，删除对应元素；

之后开始对每个元素的Probility、ln_Probility进行计算；

对于第tempi个结构体元素，Probility的计算方法为：

ln_Probility的计算方法为：

特别地，当Processing_Data[tempi].Probility＝0时，Processing_Data[tempi].ln_Probility取为1e-8，反之当Processing_Data[tempi].Probility＝1时，Processing_Data[tempi].ln_Probility取为1e8；

步骤3：逻辑回归，以Processing_Data结构体中ln_Probility作为因变量，Voltage_Range作为自变量，列出回归方程：

Processing_Data.ln_Probility＝b₀+b₁(Processing_Data.Voltage_Range)

通过Processing_Data结构体中的数值，利用最小二乘法对回归系数b₀、b₁进行计算；得出判据1：

判据2：

其中，b₀、b₁为通过第三步得到的回归系数，U_N为高压并联电抗器额定电压；

步骤4：当步骤3中两个判据任意一个成立时，认为过电流报警为误报警，只有当两个判据均不满足时，认为过电流报警为正常报警。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法，其特征在于：所述元素数量X为44640。

3.根据权利要求1所述的一种电力系统高压并联电抗器过电流误报警判别方法，其特征在于：所述区间的宽度Y为1kV。