CN109738686A - 一种电力系统暂态过电压快速判别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电力系统暂态过电压快速判别方法及装置，其中方法包括：S1、初始化配置参数；S2、从电压互感器二次侧获取电压信号；S3、对获取的电压信号进行特征点提取；S4、根据特征点信息计算信号特征参数，所述信号特征参数包括：最大峰值电压、最大波形陡度值、暂态冲击数量和波形对称系数；S5、通过暂态特征系数计算公式计算暂态特征系数；S6、若暂态特征系数大于预设暂态特征系数阈值且最大峰值电压大于预设基值，则判断为暂态过电压。本申请提取出疑似过电压的特征点后，通过计算暂态特征判断出暂态过电压，能够快速、准确地判别电力系统暂态过电压，解决了国内缺乏对暂态过电压快速、准确判别的有效方法的技术问题。

Description

一种电力系统暂态过电压快速判别方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种电力系统暂态过电压快速判别方法及装置。

背景技术

实际运行表明，电力系统事故主要由电气设备绝缘损坏造成，而过电压正是绝缘损坏的主因。当变电站保护系统配置不当或避雷器有缺陷时，雷电入侵、设备操作引起的过电压信号幅值将会大幅提高，对电气设备造成危害。

由于过电压的暂态过程中包含了大量持续时间仅为微秒级的高频信号，信号能量主要集中在数千赫兹到数百千赫兹，目前电力系统安装的故障录波仪主要记录工频及其低次谐波信息，对高频信号的测量精度和频率响应较差。

为了实现正确的绝缘配置，把暂态过电压对电力运行设备的损害降到最小，快速判断识别暂态过电压信号是很必要的。目前国内缺乏对暂态过电压快速、准确判别的有效方法，因此，这成为本申请人致力于研究和解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种电力系统暂态过电压快速判别方法及装置，用于解决国内缺乏对暂态过电压快速、准确判别的有效方法的技术问题。

有鉴于此，本申请第一方面提供一种电力系统暂态过电压快速判别方法，包括：

S1、初始化配置参数；

S2、从电压互感器二次侧获取电压信号；

S3、对获取的电压信号进行特征点提取；

S4、根据特征点信息计算信号特征参数，所述信号特征参数包括：最大峰值电压、最大波形陡度值、暂态冲击数量和波形对称系数；

S5、通过暂态特征系数计算公式计算暂态特征系数；

S6、若暂态特征系数大于预设暂态特征系数阈值且最大峰值电压大于预设基值，则判断为暂态过电压。

优选地，所述步骤S3具体为：

判断电压信号的波动方向和波动幅度，选择电压信号的峰值点或谷值点作为特征点。

优选地，所述步骤S4中计算最大峰值电压具体包括：

取采样间隔内所有特征点对应电压值的绝对值进行比较，计算出最大峰值电压。

优选地，所述步骤S4中计算最大波形陡度值具体包括：

循环地取采样间隔内相邻的两个特征点的电压差值和时间差值并相除取绝对值后得到波形陡度值，直到得到所有波形陡度值，比较所有波形陡度值得出最大波形陡度值。

优选地，所述步骤S4中计算暂态冲击数量具体包括：

循环地取采样间隔内相邻的三个特征点的电压差值和时间差值，计算其中相邻的两个特征点的波形陡度值，若两个波形陡度值中有一个波形陡度值大于10倍的最大波形陡度基值时，记录暂态冲击数量加一，并规定该两个波形陡度值不再作为其他暂态冲击的判定依据，直到所有的相邻的三个特征点判定完毕，得到暂态冲击数量。

优选地，所述步骤S4中计算波形对称系数具体包括：

分别计算特征点在信号正负半周构成的图形面积，相除后得到波形对称系数；

其中，当负半周图形面积为零时，取预设值作为波形对称系数。

优选地，所述步骤S5具体包括：

通过暂态特征系数计算公式计算暂态特征系数；

所述暂态特征系数计算公式为：

其中，M_N为暂态特征系数，N表示特征参数个数，取N＝4；p表示关系组对数，取p＝3；M_i表示特征参数，分别取：M₁＝最大峰值电压Um、M₂＝最大波形陡度Gm、M₃＝暂态冲击数量N、M₄＝波形对称系数CC；C_i表示特征参数基值，分别取：C₁＝最大峰值电压基值u_Th、C₂＝最大波形陡度基值g_Th、C₃＝暂态冲击数量基值n_Th、C₄＝波形对称系数基值s_Th；m_i分别表示本采样周期特征参数与上一采样周期特征参数间的变化率，w_j ^m表示关系组j的关系权值，w_j ^M表示关系组j的状态权值，A、B用于标记同一关系组中的两个特征参数，r、s为正类概率映射函数中函数形状调节参数。

优选地，所述步骤S6具体包括：

步骤S601，读取暂态特征系数M_N、最大峰值电压Um；

步骤S602，判断暂态特征系数是否大于预设暂态特征系数阈值，若是，进入步骤S603；若否，进入步骤S604；

步骤S603，判断最大峰值电压是否大于预设基值，若是，判别结论为暂态过电压；若否，判别结论为暂态过程；

步骤S604，判断最大峰值电压是否大于预设基值，若是，判别结论为稳态过电压；若否，判别结论为无过电压。

优选地，所述步骤S1具体包括：

设定特征点识别阈值Thres1＝20.00、暂态特征系数阈值m_Th＝0.90、最大峰值电压基值u_Th＝1.05、最大波形陡度基值g_Th＝0.22、暂态冲击数量基值n_Th＝1.00、波形对称系数基值s_Th＝1.20、状态权值wM＝0.80、过程权值wm＝100.00、关系权值wR＝1.00、关系组1状态权值w1_M＝1.00、关系组1关系权值w1_m＝3.00、关系组2状态权值w2_M＝0.00、关系组2关系权值w2_m＝0.00、关系组3状态权值w3_M＝0.00、关系组3关系权值w3_m＝0.00，正类概率映射函数中函数形状调节参数r＝0.036、s＝-88.626。

本申请第二方面提供一种电力系统暂态过电压快速判别装置，所述装置包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如第一方面的电力系统暂态过电压快速判别方法。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本申请提供一种电力系统暂态过电压快速判别方法及装置，其中方法包括：S1、初始化配置参数；S2、从电压互感器二次侧获取电压信号；S3、对获取的电压信号进行特征点提取；S4、根据特征点信息计算信号特征参数，所述信号特征参数包括：最大峰值电压、最大波形陡度值、暂态冲击数量和波形对称系数；S5、通过暂态特征系数计算公式计算暂态特征系数；S6、若暂态特征系数大于预设暂态特征系数阈值且最大峰值电压大于预设基值，则判断为暂态过电压。本申请提取出疑似过电压的特征点后，通过计算暂态特征判断出暂态过电压，能够快速、准确地判别电力系统暂态过电压，解决了国内缺乏对暂态过电压快速、准确判别的有效方法的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请第一方面提供一种电力系统暂态过电压快速判别方法的一个实施例的流程图；

图2为本申请第一方面提供一种电力系统暂态过电压快速判别方法的一个实施例中步骤106的具体步骤流程图。

具体实施方式

本发明提供了一种电力系统暂态过电压快速判别方法及装置，用于解决国内缺乏对暂态过电压快速、准确判别的有效方法的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请有效的判别暂态过电压；判别速度快，可实现对高速、连续采样的信号进行实时同步判别；提升了暂态过电压判别的准确度、自动化程度。

请参阅图1，本申请第一方面提供一种电力系统暂态过电压快速判别方法的一个实施例，包括：

101、初始化配置参数；

进一步地，步骤S1具体包括：

设定特征点识别阈值Thres1＝20.00、暂态特征系数阈值m_Th＝0.90、最大峰值电压基值u_Th＝1.05、最大波形陡度基值g_Th＝0.22、暂态冲击数量基值n_Th＝1.00、波形对称系数基值s_Th＝1.20、状态权值wM＝0.80、过程权值wm＝100.00、关系权值wR＝1.00、关系组1状态权值w1_M＝1.00、关系组1关系权值w1_m＝3.00、关系组2状态权值w2_M＝0.00、关系组2关系权值w2_m＝0.00、关系组3状态权值w3_M＝0.00、关系组3关系权值w3_m＝0.00，正类概率映射函数中函数形状调节参数r＝0.036、s＝-88.626。

102、从电压互感器二次侧获取电压信号；

103、对获取的电压信号进行特征点提取；

对获取的原始采样信号进行特征点提取，用特征点反映信号波形的转折情况；

进一步地，步骤103具体为：

判断电压信号的波动方向和波动幅度，选择电压信号的峰值点或谷值点作为特征点。可以是判定波动幅度是否大于预设上限值或是否小于预设下限值，若是，说明电压波动大，该波动幅度大于预设限值对应的范围为电压信号的波峰或波谷，再求取极值即可得到峰值点或谷值点。

特征点的提取与电压信号时域波形的波动方向以及波动幅度相关，根据电压信号幅值上升、下降的积累情况，选择信号发生显著变化的峰、谷值点作为特征点。过电压信号的时域波形是由若干波峰、波谷构成的，但并非所有波峰、波谷都包含用于判断过电压的有效信息，因此仅将反应过电压特征的波峰峰值点、波谷谷值点称作特征点。

进一步地，判断特征点电压是否小于特征点识别阈值，若是，则将该特征点剔除。

特征点识别阈值的设定值与实际采样信号中存在的白噪声大小直接相关，该值设定时稍大于最大白噪声信号的采样点差，白噪声水平根据测量硬件获得。

104、根据特征点信息计算信号特征参数，信号特征参数包括：最大峰值电压、最大波形陡度值、暂态冲击数量和波形对称系数；

进一步地，步骤104中计算最大峰值电压具体包括：

取采样间隔内所有特征点对应电压值的绝对值进行比较，计算出最大峰值电压。

计算最大峰值电压，取采样间隔内所有特征点对应电压值的绝对值进行比较，输出最大值；

进一步地，步骤104中计算最大波形陡度值具体包括：

循环地取采样间隔内相邻的两个特征点的电压差值和时间差值并相除取绝对值后得到波形陡度值，直到得到所有波形陡度值，比较所有波形陡度值得出最大波形陡度值。

计算最大波形陡度，取采样间隔内两相邻特征点的电压差值和时间差值，相除取绝对值后得到波形陡度；遍历采样间隔内所有相邻特征点，输出波形陡度最大值；

进一步地，步骤104中计算暂态冲击数量具体包括：

循环地取采样间隔内相邻的三个特征点的电压差值和时间差值，计算其中相邻的两个特征点的波形陡度值，若两个波形陡度值中有一个波形陡度值大于10倍的最大波形陡度基值时，记录暂态冲击数量加一，并规定该两个波形陡度值不再作为其他暂态冲击的判定依据，直到所有的相邻的三个特征点判定完毕，得到暂态冲击数量。

计算暂态冲击数量，取采样间隔内三相邻特征点，当其构计算所得的两个波形陡度中任一数值大于10倍最大波形陡度基值时，认定为一次暂态冲击，且两个波形陡度数值不再作为其他暂态冲击的认定依据；遍历采样间隔内所有三相邻特征点，统计暂态冲击数量并输出；

进一步地，步骤104中计算波形对称系数具体包括：

分别计算特征点在信号正负半周构成的图形面积，相除后得到波形对称系数；

其中，当负半周图形面积为零时，取预设值作为波形对称系数。

计算波形对称系数，分别计算特征点在信号正负半周构成的图形面积，相除后得到波形对称系数；当负半周图形面积为零时，取一约定极大值作为波形对称系数。

105、通过暂态特征系数计算公式计算暂态特征系数；

进一步地，步骤105具体包括：

通过暂态特征系数计算公式计算暂态特征系数；

暂态特征系数计算公式为：

其中，M_N为暂态特征系数，N表示特征参数个数，取N＝4；p表示关系组对数，取p＝3；M_i表示特征参数，分别取：M₁＝最大峰值电压Um、M₂＝最大波形陡度Gm、M₃＝暂态冲击数量N、M₄＝波形对称系数CC；C_i表示特征参数基值，分别取：C₁＝最大峰值电压基值u_Th、C₂＝最大波形陡度基值g_Th、C₃＝暂态冲击数量基值n_Th、C₄＝波形对称系数基值s_Th；m_i分别表示本采样周期特征参数与上一采样周期特征参数间的变化率，w_j ^m表示关系组j的关系权值，w_j ^M表示关系组j的状态权值，A、B用于标记同一关系组中的两个特征参数，r、s为正类概率映射函数中函数形状调节参数。

106、若暂态特征系数大于预设暂态特征系数阈值且最大峰值电压大于预设基值，则判断为暂态过电压。

进一步地，步骤106具体包括：

步骤10601，读取暂态特征系数M_N、最大峰值电压Um；

读取计算分析结论，包括：暂态特征系数M_N、最大峰值电压Um；

步骤10602，判断暂态特征系数是否大于预设暂态特征系数阈值，若是，进入步骤10603；若否，进入步骤10604；

步骤10603，判断最大峰值电压是否大于预设基值，若是，判别结论为暂态过电压；若否，判别结论为暂态过程；

步骤10604，判断最大峰值电压是否大于预设基值，若是，判别结论为稳态过电压；若否，判别结论为无过电压。

综上所述，本发明通过实时分析暂态过电压信号并存储原始采样数据，有效地对设备投切操作、雷电过电压、设备故障等引起的暂态信号进行监测判别，提高了电力系统的的供电质量和安全可靠性。

以上是对本申请第一方面提供一种电力系统暂态过电压快速判别方法的一个实施例进行详细的描述，以下将对本申请提供一种电力系统暂态过电压快速判别装置的一个实施例进行详细的描述。

本申请提供一种电力系统暂态过电压快速判别装置的一个实施例，所述装置包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述实施例的电力系统暂态过电压快速判别方法。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电力系统暂态过电压快速判别方法，其特征在于，包括：

S1、初始化配置参数；

S2、从电压互感器二次侧获取电压信号；

S3、对获取的电压信号进行特征点提取；

S4、根据特征点信息计算信号特征参数，所述信号特征参数包括：最大峰值电压、最大波形陡度值、暂态冲击数量和波形对称系数；

S5、通过暂态特征系数计算公式计算暂态特征系数；

S6、若暂态特征系数大于预设暂态特征系数阈值且最大峰值电压大于预设基值，则判断为暂态过电压。

2.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态过电压快速判别方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：

判断电压信号的波动方向和波动幅度，选择电压信号的峰值点或谷值点作为特征点。

3.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态过电压快速判别方法，其特征在于，所述步骤S4中计算最大峰值电压具体包括：

取采样间隔内所有特征点对应电压值的绝对值进行比较，计算出最大峰值电压。

4.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态过电压快速判别方法，其特征在于，所述步骤S4中计算最大波形陡度值具体包括：

循环地取采样间隔内相邻的两个特征点的电压差值和时间差值并相除取绝对值后得到波形陡度值，直到得到所有波形陡度值，比较所有波形陡度值得出最大波形陡度值。

5.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态过电压快速判别方法，其特征在于，所述步骤S4中计算暂态冲击数量具体包括：

循环地取采样间隔内相邻的三个特征点的电压差值和时间差值，计算其中相邻的两个特征点的波形陡度值，若两个波形陡度值中有一个波形陡度值大于10倍的最大波形陡度基值时，记录暂态冲击数量加一，并规定该两个波形陡度值不再作为其他暂态冲击的判定依据，直到所有的相邻的三个特征点判定完毕，得到暂态冲击数量。

6.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态过电压快速判别方法，其特征在于，所述步骤S4中计算波形对称系数具体包括：

分别计算特征点在信号正负半周构成的图形面积，相除后得到波形对称系数；

其中，当负半周图形面积为零时，取预设值作为波形对称系数。

7.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态过电压快速判别方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：

通过暂态特征系数计算公式计算暂态特征系数；

所述暂态特征系数计算公式为：

其中，M_N为暂态特征系数，N表示特征参数个数，取N＝4；p表示关系组对数，取p＝3；M_i表示特征参数，分别取：M₁＝最大峰值电压Um、M₂＝最大波形陡度Gm、M₃＝暂态冲击数量N、M₄＝波形对称系数CC；C_i表示特征参数基值，分别取：C₁＝最大峰值电压基值u_Th、C₂＝最大波形陡度基值g_Th、C₃＝暂态冲击数量基值n_Th、C₄＝波形对称系数基值s_Th；m_i分别表示本采样周期特征参数与上一采样周期特征参数间的变化率，w_j ^m表示关系组j的关系权值，w_j ^M表示关系组j的状态权值，A、B用于标记同一关系组中的两个特征参数，r、s为正类概率映射函数中函数形状调节参数。

8.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态过电压快速判别方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：

步骤S601，读取暂态特征系数M_N、最大峰值电压Um；

步骤S602，判断暂态特征系数是否大于预设暂态特征系数阈值，若是，进入步骤S603；若否，进入步骤S604；

步骤S603，判断最大峰值电压是否大于预设基值，若是，判别结论为暂态过电压；若否，判别结论为暂态过程；

步骤S604，判断最大峰值电压是否大于预设基值，若是，判别结论为稳态过电压；若否，判别结论为无过电压。

9.根据权利要求1所述的一种电力系统暂态过电压快速判别方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

设定特征点识别阈值Thres1＝20.00、暂态特征系数阈值m_Th＝0.90、最大峰值电压基值u_Th＝1.05、最大波形陡度基值g_Th＝0.22、暂态冲击数量基值n_Th＝1.00、波形对称系数基值s_Th＝1.20、状态权值wM＝0.80、过程权值wm＝100.00、关系权值wR＝1.00、关系组1状态权值w1_M＝1.00、关系组1关系权值w1_m＝3.00、关系组2状态权值w2_M＝0.00、关系组2关系权值w2_m＝0.00、关系组3状态权值w3_M＝0.00、关系组3关系权值w3_m＝0.00，正类概率映射函数中函数形状调节参数r＝0.036、s＝-88.626。

10.一种电力系统暂态过电压快速判别装置，其特征在于，所述装置包括处理器以及存储器：

所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-9任一项所述的电力系统暂态过电压快速判别方法。