CN111600393B - 变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法及识别方法 - Google Patents

变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法及识别方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111600393B
CN111600393B CN202010558154.8A CN202010558154A CN111600393B CN 111600393 B CN111600393 B CN 111600393B CN 202010558154 A CN202010558154 A CN 202010558154A CN 111600393 B CN111600393 B CN 111600393B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
data
interval
equal
transformer substation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010558154.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111600393A (zh
Inventor
吴杰
刘明忠
苏少春
常晓青
韩睿
龙呈
李世龙
张华�
甄威
罗荣森
苏学能
丁宣文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Electric Power Research Institute of State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd filed Critical Electric Power Research Institute of State Grid Sichuan Electric Power Co Ltd
Priority to CN202010558154.8A priority Critical patent/CN111600393B/zh
Publication of CN111600393A publication Critical patent/CN111600393A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111600393B publication Critical patent/CN111600393B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00001—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by the display of information or by user interaction, e.g. supervisory control and data acquisition systems [SCADA] or graphical user interfaces [GUI]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00002—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00032—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • H02J13/00034—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for the elements or equipment being or involving an electric power substation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法及识别方法，本发明根据计算历史电压量测数据中的不同间隔数据的加权平均值、不同电压等级的归算值；从待识别量测数据中计算出等效电压数据，实现将变电站任意电压等级的电压量测数据自动归算至同一电压等级；本发明识别方法利用多维电压历史数据，来自动计算多个间隔之间的距离相关系数矩阵，学习找出识别电压量测数据异常的门槛值；再利用待识别电压数据文件同样计算多个间隔之间的距离相关系数矩阵，结合利用电压历史数据自动学习到的识别电压量测数据异常的门槛值判断新的多维电压数据文件中的电压量测数据状态，实现对变电站电压互感器、二次传变回路、测控装置的电压量测传变状态识别。

Description

变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法及识别方法
技术领域
本发明涉及电压量测数据归算技术领域，尤其涉及变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法及识别方法。
背景技术
电压是电力系统安全稳定运行的重要因素，决定了电网运行品质。电压降低会使电网输送电能损耗增大，还可能危及电网运行的稳定性，发生电压崩溃事故；电压过高要影响输电、变电站、用户设备的绝缘。
变电站利用变压器将电网电压变成不同电压等级，起着电压变换功能。根据电学中“并联电路各支路两端电压相等”得到变电站同一电压等级的各间隔一次设备通过母线实现电气连接，因此各间隔的电压应相等。按照变电站电压等级的分工及作用，高电压等级的间隔数量较多，达到10余个，而低电压等级的间隔数量较少，有的甚至只有2个间隔。
一次电压经过电压互感器、二次回路、测控装置，传递给变电站监控后台、电力调度主站等电网数据监测系统。当前有科研机构提出了基于特定机器学习算法利用电网数据监测系统中的电压数据分析评价电压量测数据的轻微异常。该方法依赖大量同一电压等级不同间隔电压量测数据，间隔数量越多，识别精度越高；也可以利用变压器铭牌上的设计参数将不同电压等级电压归算到同一电压等级。该方法未考虑变压器的运行环境和运行条件对其变比的影响，运行条件发生轻微变化都将导致归算的数值偏离准确值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的利用变压器铭牌上的设计参数将不同电压等级电压归算到同一电压等级的方法未考虑变压器的运行环境和运行条件对其变比的影响，运行条件发生轻微变化都将导致归算的数值偏离准确值，归算的精准度不高，进而影响电压量测数据异常状态的识别。
本发明提供了解决上述问题的变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，本发明实现一种自动将变电站任意电压等级的电压量测数据归算到指定电压等级的方法及电压量测异常识别方法，本发明电压量测归算方法将变电站不同电压等级的电压量测数据全部归算到同一电压等级，为利用变电站多维电压量测数据识别电压量测异常状态提供了技术支撑；另外，本发明同时把电压量测归算方法应用到电网电压量测异常识别方法中，为电网电压量测异常识别提供同一电压等级的电压数据。
本发明通过下述技术方案实现：
变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，该方法包括以下步骤：
S1：根据历史电压数据F3，计算变压器m个不同电压等级的加权平均值
Figure BDA0002545258250000021
其中，m表示变电站电压等级维度，1≤m≤N，N为正整数；tx表示时间时刻，1≤tx≤ts，ts为历史电压数据文件总的时刻，取正整数；F3的特征为全部为正常电压数据；
S2：根据步骤S1，采用以下公式将将变压器m侧电压折算到l侧电压，得到电压归算值
Figure BDA0002545258250000022
Figure BDA0002545258250000023
式中，
Figure BDA0002545258250000024
为变压器m个不同电压等级的加权平均值，
Figure BDA0002545258250000025
为变压器l个不同电压等级的加权平均值；tx表示第tx个时刻；ts为时间时刻；1≤l≤N,l≠m，N为正整数；
S3：给定待识别电压数据F4，结合步骤S2得到的电压归算值
Figure BDA0002545258250000026
利用以下公式将第ty个时刻的第j个间隔的待识别电压数据折算成同一电压等级下的对应电压量测数据
Figure BDA0002545258250000027
Figure BDA0002545258250000028
式中，
Figure BDA0002545258250000029
表示待识别电压数据。
其中：加权平均值：是指在求解均值的过程中，根据个体的贡献程度，给每一个参与的个体乘以比例系数，使得所求均值更加接近真实值。
变电站间隔：是指变电站设计及建设中，将按照线路进/出线、主变高压侧、主变低压侧、主变中压侧、母线、母联分别组合而成，每部分称为一个间隔。每个间隔根据设计要求配置单相或者三相电压互感器。
工作原理是：基于现有的利用变压器铭牌上的设计参数将不同电压等级电压归算到同一电压等级的方法未考虑变压器的运行环境和运行条件对其变比的影响，运行条件发生轻微变化都将导致归算的数值偏离准确值，归算的精准度不高；进而影响电压量测数据异常状态的识别。本发明提供了解决上述问题的变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，考虑到不同电压互感器及传变回路投入运行后，受运行环境影响，其变比可能轻微偏离原有设计值，而这些变量均是未知数，同时考虑到电网运行过程中的台账信息能够给出同一电压等级下每一台电压互感器正常运行的所占比列，进而本发明根据计算的变压器m个不同电压等级的加权平均值
Figure BDA00025452582500000210
然后将变压器一侧电压折算到另一侧电压，得到电压归算值
Figure BDA00025452582500000211
(特殊情况下，一侧电压折算到同一侧电压时
Figure BDA00025452582500000212
电压归算值
Figure BDA00025452582500000213
作为电压归算系数，针对给定的待识别电压数据，使用输入的待识别电压乘以电压归算系数即可得到同一电压等级下的对应电压量测数据
Figure BDA0002545258250000031
本发明根据计算历史电压量测数据中的不同间隔数据的加权平均值、不同电压等级的归算值；从待识别量测数据中计算出等效电压数据，实现将变电站任意电压等级的电压量测数据归算至同一电压等级，为利用多维电压量测数据评价电压互感器、二次回路、测控装置的传变状态提供技术支撑。
进一步地，步骤S1中的所述历史电压数据取自电力系统变电站监控主机或调度主站或运检管控平台中的多维历史电压数据文件。
进一步地，所述历史电压数据文件中的数据包括同一变电站下的变压器N侧电压数据
Figure BDA0002545258250000032
Figure BDA0002545258250000033
包含时间维度、变电站间隔维度、变电站电压等级维度，
Figure BDA0002545258250000034
表示变电站第m个电压等级的第tx个时刻、第j个间隔的电压数据；其中tx表示时间维度，代表第tx个时刻，tx与tx+1之间的时间差与电网电压数据采集系统的采样间隔sam保持一致，
Figure BDA0002545258250000035
Tx为数据时间长度；m表示变电站电压等级维度，1≤m≤N；j表示变电站间隔维度，代表变电站同一电压等级第j个间隔，1≤j≤Bm；Bm表示电压等级m的间隔数量。
进一步地，步骤S1中采用以下公式计算变压器m个不同电压等级的加权平均值
Figure BDA0002545258250000036
Figure BDA0002545258250000037
式中，
Figure BDA0002545258250000038
代表第m个电压等级的第j个间隔所占比重，
Figure BDA0002545258250000039
进一步地，步骤S3中所述待识别电压数据中的数据包括同一个变电站下的变压器N侧电压数据
Figure BDA00025452582500000310
表示变电站第m个电压等级、第ty个时刻、第j个间隔的电压数据；其中ty表示时间维度，代表第ty个时刻，ty与ty+1之间的时间差与电网电压数据采集系统的采样间隔sam保持一致，
Figure BDA00025452582500000311
Ty为数据时间长度；m表示变电站电压等级维度，1≤m≤N；j表示变电站间隔维度，代表变电站同一电压等级第j个间隔，1≤j≤Bm；Bm表示电压等级m的间隔数量。
另一方面，本发明还提供了一种电网电压量测异常识别方法，该方法包括以下步骤：
S0：利用电网电压数据采集系统采集历史电压数据，并形成历史电压数据文件F1；所述历史电压数据文件F1包括同一变电站、不同间隔、不同电压等级、同一相的电压数据
Figure BDA00025452582500000312
其中，t1代表时间刻度，取值范围为
Figure BDA00025452582500000313
T1为F1文件时间长度；sam为电网电压数据采集系统的采样间隔；i为变电站同一电压等级的不同间隔，取值范围为1≤i≤B，B为变电站同一电压等级的间隔总数；
S1：使用所述的变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，对不同电压等级的电压量测数据进行归算，归算为同一电压等级的电压量测数据；
S2：根据步骤S1，利用闵式距离计算归算处理后的电压数据
Figure BDA0002545258250000041
各个时刻的距离相关系数矩阵Dt1；
S3：根据步骤S2，利用平均数公式求解各个间隔电压在不同时刻的距离相关系数的最大值，得到计算后的变电站同一电压等级各个间隔正常电压门槛值
Figure BDA0002545258250000042
其中k为变电站同一电压等级的不同间隔；
S4：给定待识别电压数据文件F2，待识别电压数据文件F2的电压数据包括同一变电站、不同间隔、相同电压等级、同一相的电压数据
Figure BDA0002545258250000043
其中，t2代表时间刻度，取值范围为
Figure BDA0002545258250000044
T2为F2文件时间长度；sam为电网电压数据采集系统的采样间隔；i为变电站同一电压等级的不同间隔，取值范围为1≤i≤B，B为变电站同一电压等级的间隔总数；
使用所述的变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，对不同电压等级的电压量测数据进行归算，归算为同一电压等级的电压量测数据；
S5：根据步骤S4，利用闵式距离计算所述给定待识别电压数据文件F2中归算处理后的电压数据
Figure BDA0002545258250000045
各个时刻的不同间隔距离相关系数矩阵Ut2；
S6：结合步骤S3与步骤S5，构建表决矩阵
Figure BDA0002545258250000046
成员结果的判断条件；当
Figure BDA0002545258250000047
时，
Figure BDA0002545258250000048
取值为1；当
Figure BDA0002545258250000049
时，
Figure BDA00025452582500000410
取值为0；并比较各个时刻的第i个间隔正常电压门槛值THD与距离相关系数矩阵Ut2对应成员的大小，得出表决矩阵ft2；其中，
Figure BDA00025452582500000411
表示Ut2中的第i行第k列的元素，
Figure BDA00025452582500000412
表示表决矩阵ft2中的第k行第i列的元素，即所有矩阵的下标表示矩阵中对应的元素，此后不再一一赘述；
S7：根据步骤S6，计算各个时刻的表决矩阵成员代数和
Figure BDA00025452582500000413
得到各个间隔的表决加权矩阵sumt2；
S8：根据步骤S7，判断连续两个时刻的第i个间隔的表决加权矩阵成员与间隔数一半的关系，当连续两个时刻的第i个间隔的表决加权矩阵成员大于等于间隔数的一半时，
Figure BDA00025452582500000414
异常；其余情况，电压数据
Figure BDA00025452582500000415
正常；判断公式如下：
Figure BDA00025452582500000416
式中
Figure BDA0002545258250000051
表示第t2个时刻、第i个间隔的电压数据状态的判断结果。
工作原理是：本发明采用上述方案通过把电压量测归算方法应用到电网电压量测异常识别方法中，为电网电压量测异常识别提供同一电压等级的电压数据，进而本发明利用变电站同一电压等级、不同维度电压数据之间的距离相关系数实现电压传变异常状态识别。具体地，本发明利用给定的电力系统变电站监控主机或调度主站或运检管控平台中的多维电压历史数据文件(即历史电压数据文件F1)，来自动计算多个间隔之间的距离相关系数矩阵，学习找出识别电压量测数据异常的门槛值；再利用待识别电压数据文件F2同样计算多个间隔之间的距离相关系数矩阵，结合利用电压历史数据自动学习到的识别电压量测数据异常的门槛值判断新的多维电压数据文件中的电压量测数据状态，实现对变电站电压互感器、二次传变回路、测控装置的电压量测传变状态识别。
本发明能够实现不停电、不检修、不加装硬件，应用现有电网电压数据，提前4-6个月发现电压互感器CVT量测轻微异常，可防止因“带病运行”造成的电费计量损失、变电站非计划停电，减少对设备、电网的影响，帮助运检人员跟踪掌握缺陷隐患发展趋势，主动停电更换或维修缺陷设备，避免设备、电网不安全事件的发生，推动电压互感器CVT精度检查由“被动定期检修”向“主动研判检修”转变，有效提升电网安全稳定经济运行。
进一步地，步骤S2中的距离相关系数矩阵Dt1，矩阵Dt1的B-1个列是由本间隔电压与其它间隔电压之间的闵式距离构成、B个行是由B个间隔的构成；t1是由1，2，…，
Figure BDA0002545258250000052
组成，矩阵Dt1公式表示如下
Figure BDA0002545258250000053
式中，
Figure BDA0002545258250000054
表示在t1时刻A相或B相或C相相电压与除自己以外的其它间隔对应相电压之间的闵式距离。
进一步地，步骤S3中求解各个间隔电压在不同时刻的距离相关系数(
Figure BDA0002545258250000055
其中1≤i≤B，1≤k≤B，i与k不能同时取相同值)的最大值，得到计算后的变电站同一电压等级B个间隔正常电压门槛值
Figure BDA0002545258250000056
具体地，门槛值THDi矩阵的列是由B-1个同一间隔的
Figure BDA0002545258250000057
个时刻中最大距离相关系数构成、行是由B个间隔构成，门槛值THDi矩阵表示如下：
Figure BDA0002545258250000061
其中，
Figure BDA0002545258250000062
表示在第i个间隔中除第i间隔电压以外的所有间隔电压与第i间隔电压的距离相关系数。
进一步地，步骤S5中的距离相关系数矩阵Ut2，矩阵的公式表示如下：
Figure BDA0002545258250000063
式中，
Figure BDA0002545258250000064
表示t2时时刻第i个间隔A相或B相或C相相电压与除自己以外的其它间隔对应相电压之间的闵式距离。
进一步地，步骤S6中构建表决矩阵ft2成员结果的判断条件，其公式表示如下：
Figure BDA0002545258250000065
进一步地，步骤S6中的表决矩阵ft2，其公式表示如下：
Figure BDA0002545258250000066
式中，
Figure BDA0002545258250000067
表示时刻t2的第i个间隔表决矩阵成员。
进一步地，步骤S7中的表决加权矩阵sumt2，其公式表示如下：
Figure BDA0002545258250000068
式中，
Figure BDA0002545258250000069
表示时刻t2的第i个间隔的表决加权矩阵。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，通过计算历史电压量测数据中的不同间隔数据的加权平均值、不同电压等级的归算值，从待识别量测数据中计算出等效电压数据，实现将变电站任意电压等级的电压量测数据归算至同一电压等级，归算的精准度不高，为利用多维电压量测数据评价电压互感器、二次回路、测控装置的传变状态提供技术支撑；
2、本发明一种电网电压量测异常识别方法，利用变电站同一电压等级、不同维度电压数据之间的距离相关系数实现电压传变异常状态识别；能够实现不停电、不检修、不加装硬件，应用现有电网电压数据，提前4-6个月发现电压互感器量测轻微异常，可防止因“带病运行”造成的电费计量损失、变电站非计划停电，减少对设备、电网的影响，帮助运检人员跟踪掌握缺陷隐患发展趋势，主动停电更换或维修缺陷设备，避免设备、电网不安全事件的发生，推动电压互感器精度检查由“被动定期检修”向“主动研判检修”转变，有效提升电网安全稳定经济运行。
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为本发明变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法流程图。
图2为本发明一种电网电压量测异常识别方法流程图。
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1
如图1所示，本发明变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，该方法包括以下步骤：
S1：根据历史电压数据F3，计算变压器m个不同电压等级的加权平均值
Figure BDA0002545258250000071
其中，m表示变电站电压等级维度，1≤m≤N，N为正整数；tx表示时间时刻，1≤tx≤ts，ts为历史电压数据文件总的时刻，取正整数；
S2：根据步骤S1，采用以下公式将将变压器m侧电压折算到l侧电压，得到电压归算值
Figure BDA0002545258250000072
Figure BDA0002545258250000073
式中，
Figure BDA0002545258250000074
为变压器m个不同电压等级的加权平均值，
Figure BDA0002545258250000075
为变压器l个不同电压等级的加权平均值；tx表示第tx个时刻；ts为时间时刻；1≤l≤N,l≠m，N为正整数；
S3：给定待识别电压数据F4，结合步骤S2得到的电压归算值
Figure BDA0002545258250000081
利用以下公式将第ty个时刻的第j个间隔的待识别电压数据折算成同一电压等级下的对应电压量测数据
Figure BDA0002545258250000082
Figure BDA0002545258250000083
式中，
Figure BDA0002545258250000084
表示待识别电压数据。
具体地，本实施例以500kV变电站来实施说明，包含3个500kV电压间隔，分别用500kV-1、500kV-2，500kV-3表示；2个220kV电压间隔，分别用220kV-1、220kV-2表示；1个35kV电压间隔，用35kV-1；10个时刻电压数据。电压数据取自变电站监控主机中的历史电压数据。
(1)给定电压历史数据文件F3，见表1所示，该文件中的数据包含一个变电站的变压器3侧电压数据
Figure BDA0002545258250000085
包含时间维度、变电站间隔维度、变电站电压等级维度，表示第m个电压等级、第tx个时刻、第j个间隔的电压数据。其中tx表示时间维度，代表第tx个时刻，tx与tx+1之间的时间差与电网电压数据采集系统的采样间隔sam＝1小时保持一致，
Figure BDA0002545258250000086
Tx为10小时；m表示变电站电压等级维度，1≤m≤3；j表示变电站间隔维度，代表变电站同一电压等级第j个间隔，1≤j≤Bm；B1＝3，B2＝2，B3＝1。
表1电压历史数据文件F3
Figure BDA0002545258250000087
(2)基于给定电压历史数据文件F3，利用以下公式(3)计算变压器k个电压等级的加权平均值
Figure BDA0002545258250000088
Figure BDA0002545258250000089
式中，根据范例500kV变电站设备运维历史台账得到
Figure BDA00025452582500000810
Figure BDA0002545258250000091
(3)利用公式(1)将变压器m(1≤m≤N)侧电压折算到l侧电压，得到电压归算值
Figure BDA0002545258250000092
Figure BDA0002545258250000093
(4)给定待识别电压数据F4，见表2所示，该文件中的数据包含一个变电站的变压器N侧电压数据
Figure BDA0002545258250000094
包含时间维度、变电站间隔维度、变电站电压等级维度，表示第m个电压等级、第ty个时刻、第j个间隔的电压数据。其中ty表示时间维度，代表第ty个时刻，t与ty+1之间的时间差与电网电压数据采集系统的采样间隔sam＝1小时保持一致，
Figure BDA0002545258250000095
Ty为5小时；k表示变电站电压等级维度，1≤m≤3；j表示变电站间隔维度，代表变电站同一电压等级第j个间隔，1≤j≤Bm；Bm表示电压等级m的间隔数量[3,1,1]。
其中，其中
Figure BDA0002545258250000096
为异常数据
表2待识别数据文件F4
Figure BDA0002545258250000097
(5)利用公式(2)将第ty个时刻的第j个间隔电压数据折算成同一电压等级电压量测数据。见表3所示。
表3归算后的结果
Figure BDA0002545258250000098
Figure BDA0002545258250000101
由此可见，表3展示了把220kV、35kV电压均归算为500kV电压的结果。本发明根据计算历史电压量测数据中的不同间隔数据的加权平均值、不同电压等级的归算值；从待识别量测数据中计算出等效电压数据，实现将变电站任意电压等级的电压量测数据归算至同一电压等级，且归算精准度高；本发明为利用多维电压量测数据评价电压互感器、二次回路、测控装置的传变状态提供技术支撑。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供了一种基于距离相关系数的电网电压量测异常识别方法，包括以下步骤：
S0：利用电网电压数据采集系统采集历史电压数据，并形成历史电压数据文件F1；所述历史电压数据文件F1包括同一变电站、不同间隔、不同电压等级、同一相的电压数据
Figure BDA0002545258250000102
其中，t1代表时间刻度，取值范围为
Figure BDA0002545258250000103
T1为F1文件时间长度；sam为电网电压数据采集系统的采样间隔；i为变电站同一电压等级的不同间隔，取值范围为1≤i≤B，B为变电站同一电压等级的间隔总数；
S1：使用实施例1所述的变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，对不同电压等级的电压量测数据进行归算，归算为同一电压等级的电压量测数据；
S2：根据步骤S1，利用闵式距离计算归算处理后的电压数据
Figure BDA0002545258250000104
各个时刻的距离相关系数矩阵Dt1；
S3：根据步骤S2，求解各个间隔电压在不同时刻的距离相关系数的最大值，得到计算后的变电站同一电压等级各个间隔正常电压门槛值
Figure BDA0002545258250000105
其中k为变电站同一电压等级的不同间隔；
S4：给定待识别电压数据文件F2，待识别电压数据文件F2的电压数据包括同一变电站、不同间隔、相同电压等级、同一相的电压数据
Figure BDA0002545258250000106
其中，t代表时间刻度，取值范围为
Figure BDA0002545258250000107
T2为F2文件时间长度；sam为电网电压数据采集系统的采样间隔；i为变电站同一电压等级的不同间隔，取值范围为1≤i≤B，B为变电站同一电压等级的间隔总数；
使用实施例1所述的变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，对不同电压等级的电压量测数据进行归算，归算为同一电压等级的电压量测数据；
S5：根据步骤S4，利用闵式距离计算所述给定待识别电压数据文件F2中归算处理后的电压数据
Figure BDA0002545258250000111
各个时刻的不同间隔距离相关系数矩阵Ut2；
S6：结合步骤S3与步骤S5，构建表决矩阵ft2成员结果的判断条件；当
Figure BDA0002545258250000112
时，
Figure BDA0002545258250000113
取值为1；当
Figure BDA0002545258250000114
时，
Figure BDA0002545258250000115
取值为0；并比较各个时刻的第i个间隔正常电压门槛值THD与距离相关系数矩阵Ut2对应成员的大小，得出表决矩阵ft2；
S7：根据步骤S6，计算各个时刻的表决矩阵成员代数和
Figure BDA0002545258250000116
得到各个间隔的表决加权矩阵sumt2；
S8：根据步骤S7，判断连续两个时刻的第i个间隔的表决加权矩阵成员与间隔数一半的关系，当连续两个时刻的第i个间隔的表决加权矩阵成员大于等于间隔数的一半时，
Figure BDA0002545258250000117
异常；其余情况，电压数据
Figure BDA0002545258250000118
正常；判断公式如下：
Figure BDA0002545258250000119
式中
Figure BDA00025452582500001110
表示第t2个时刻、第i个间隔的电压数据状态的判断结果。
本发明利用给定的电力系统变电站监控主机或调度主站或运检管控平台中的多维电压历史数据文件(即历史电压数据文件F1)，来自动计算多个间隔之间的距离相关系数矩阵，学习找出识别电压量测数据异常的门槛值；再利用待识别电压数据文件F2同样计算多个间隔之间的距离相关系数矩阵，结合利用电压历史数据自动学习到的识别电压量测数据异常的门槛值判断新的多维电压数据文件中的电压量测数据状态，实现对变电站电压互感器、二次传变回路、测控装置的电压量测传变状态识别。
具体地，本实施例以500kV变电站500kV电压等级的A相电压为例来实施说明，具体如下：
历史电压数据文件F1(即电压历史数据文件F1)如表4所示。其中T1为20小时、sam为1小时、t2的取值范围为1至20；B取值为6。
表4电压历史数据文件F1
Figure BDA00025452582500001111
Figure BDA0002545258250000121
(1)为了简要实施本方法，在实施案例中用闵式距离中的曼哈顿距离计算电压历史数据文件F1中第1个时刻的距离相关系数矩阵D1。
Figure BDA0002545258250000122
(2)同理，利用上述方法计算出D2…，D20。表5为已经计算好的数据表格，D2…，D20可以从以下表5中查询得到。
表5已经计算好的数据表格
Figure BDA0002545258250000123
Figure BDA0002545258250000131
(3)计算6个间隔20个距离相关系数(D1，D2，…，
Figure BDA0002545258250000132
其中1≤i≤B，1≤k≤B，i与k不能同时取相同值)最大值，得到6个间隔电压门槛值THD。
Figure BDA0002545258250000133
(4)给定待识别电压数据文件F2如表6所示，该文件中的数据来源为实施例1，其中包含范例500kV变电站6个500kV电压等级的间隔的A相电压数据
Figure BDA0002545258250000134
其中，t代表时间刻度，1≤t≤5，T2的取值区间为5小时，sam为1小时。其中
Figure BDA0002545258250000135
和
Figure BDA0002545258250000136
是有问题的数据。
表6待识别电压数据文件F2
Figure BDA0002545258250000137
(5)利用闵式距离定义中的曼哈顿距离公式计算给定待识别电压数据文件F2中时刻第1个时刻5个间隔的距离相关系数矩阵U1。
Figure BDA0002545258250000141
同理计算U1，…，U2。表7为提前计算好的数据文件，U1，…，U2可以从表7查询出来。
表7提前计算好的数据文件
Figure BDA0002545258250000142
(6)表决矩阵ft2成员结果的判断条件；当
Figure BDA0002545258250000143
时，
Figure BDA0002545258250000144
取值为1；当
Figure BDA0002545258250000145
时，
Figure BDA0002545258250000146
取值为0；公式表示如下：
Figure BDA0002545258250000147
(7)利用公式(8)比较时刻1的第i个间隔正常电压门槛值THD1与距离相关系数矩阵
Figure BDA0002545258250000148
对应成员的大小，得出表决矩阵f1。
Figure BDA0002545258250000149
同理计算f2。
Figure BDA0002545258250000151
计算时刻1的表决矩阵成员代数和
Figure BDA0002545258250000152
Figure BDA0002545258250000153
同理计算时刻2的表决矩阵成员代数和
Figure BDA0002545258250000154
Figure BDA0002545258250000155
(8)利用公式(4)判断出电压
Figure BDA0002545258250000156
异常，
Figure BDA0002545258250000157
为正常数据。
Figure BDA0002545258250000158
由此可见，本发明利用变电站同一电压等级、不同维度电压数据之间的距离相关系数实现电压传变异常状态识别，最终判断出实施电压
Figure BDA0002545258250000161
异常，
Figure BDA0002545258250000162
为正常数据；本发明方法实时根据历史电压数据来判断待识别电压数据的异常情况，提前发现电压互感器CVT量测轻微异常，以便及时进行相应的更换电压互感器等处理措施，避免电压互感器因“带病运行”造成的电费计量损失、变电站非计划停电，减少对设备、电网的影响，帮助运检人员跟踪掌握缺陷隐患发展趋势，主动停电更换或维修缺陷设备，避免设备、电网不安全事件的发生，推动电压互感器CVT精度检查由“被动定期检修”向“主动研判检修”转变，有效提升电网安全稳定经济运行。
本发明能够实现不停电、不检修、不加装硬件，应用现有电网电压数据，提前4-6个月发现电压互感器CVT量测轻微异常，且识别精度高；本发明方法能够实现对变电站电压互感器、二次传变回路、测控装置的电压量测传变状态识别，能够有效提升电网安全稳定经济运行。
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 (10)

1.一种电网电压量测异常识别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S0：利用电网电压数据采集系统采集历史电压数据，并形成历史电压数据文件F1；所述历史电压数据文件F1包括同一变电站、不同间隔、不同电压等级、同一相的电压数据Vi t1，其中，t1代表时间刻度，取值范围为
Figure FDA0002725905740000017
T1为F1文件时间长度；sam为电网电压数据采集系统的采样间隔；i为变电站同一电压等级的不同间隔，取值范围为1≤i≤B，B为变电站同一电压等级的间隔总数；
S1：使用变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，对不同电压等级的电压量测数据进行归算，归算为同一电压等级的电压量测数据；
S2：根据步骤S1，利用闵式距离计算归算处理后的电压数据Vi t1各个时刻的距离相关系数矩阵Dt1；
S3：根据步骤S2，求解各个间隔电压在不同时刻的距离相关系数的最大值，得到计算后的变电站同一电压等级各个间隔正常电压门槛值
Figure FDA0002725905740000018
其中k为变电站同一电压等级的不同间隔；
S4：给定待识别电压数据文件F2，待识别电压数据文件F2的电压数据包括同一变电站、不同间隔、相同电压等级、同一相的电压数据Vi t2，其中，t2代表时间刻度，取值范围为
Figure FDA0002725905740000019
T2为F2文件时间长度；sam为电网电压数据采集系统的采样间隔；i为变电站同一电压等级的不同间隔，取值范围为1≤i≤B，B为变电站同一电压等级的间隔总数；
使用变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，对不同电压等级的电压量测数据进行归算，归算为同一电压等级的电压量测数据；
S5：根据步骤S4，利用闵式距离计算所述给定待识别电压数据文件F2中归算处理后的电压数据Vi t2各个时刻的不同间隔距离相关系数矩阵Ut2；
S6：结合步骤S3与步骤S5，构建表决矩阵ft2成员结果的判断条件；当
Figure FDA0002725905740000013
时，
Figure FDA00027259057400000110
取值为1；当
Figure FDA0002725905740000015
时，
Figure FDA0002725905740000014
取值为0；并比较各个时刻的第i个间隔正常电压门槛值THD与距离相关系数矩阵Ut2对应成员的大小，得出表决矩阵ft2；
Figure FDA0002725905740000012
表示Ut2中的第i行第k列的元素，
Figure FDA0002725905740000016
表示表决矩阵ft2中的第k行第i列的元素，即所有矩阵的下标表示矩阵中对应的元素；
S7：根据步骤S6，计算各个时刻的表决矩阵成员代数和
Figure FDA0002725905740000011
i≠k，得到各个间隔的表决加权矩阵sumt2；
S8：根据步骤S7，判断连续两个时刻的第i个间隔的表决加权矩阵成员与间隔数一半的关系，当连续两个时刻的第i个间隔的表决加权矩阵成员大于等于间隔数的一半时，电压数据状态的判断结果
Figure FDA0002725905740000024
为异常；其余情况，电压数据状态的判断结果
Figure FDA00027259057400000214
正常；判断公式如下：
Figure FDA0002725905740000021
式中
Figure FDA0002725905740000025
表示第t2个时刻、第i个间隔的电压数据状态的判断结果；
所述的变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法包括以下步骤：
A1：根据历史电压数据F3，计算变压器m侧电压的加权平均值
Figure FDA00027259057400000213
其中，m表示变电站电压等级维度，1≤m≤N，N为正整数；tx表示时间时刻，1≤tx≤ts，ts为历史电压数据文件总的时刻，取正整数；
A2：根据步骤A1，采用以下公式将变压器m侧电压折算到l侧电压，得到m侧电压归算值
Figure FDA0002725905740000026
和l侧电压归算值
Figure FDA0002725905740000027
Figure FDA0002725905740000022
式中，
Figure FDA0002725905740000028
为变压器m侧电压的加权平均值，
Figure FDA00027259057400000210
为变压器l侧电压的加权平均值；tx表示第tx个时刻，ts为时间时刻；1≤l≤N,l≠m，N为正整数；
A3：给定待识别电压数据F4，结合步骤A2得到的电压归算值
Figure FDA00027259057400000211
利用以下公式将第ty个时刻的第j个间隔的待识别电压数据折算成同一电压等级下的对应电压量测数据
Figure FDA00027259057400000212
Figure FDA0002725905740000023
式中，
Figure FDA0002725905740000029
表示待识别电压数据。
2.根据权利要求1所述的变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，其特征在于，步骤A1中的所述历史电压数据取自电力系统变电站监控主机或调度主站或运检管控平台中的多维历史电压数据文件。
3.根据权利要求2所述的变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，其特征在于，所述历史电压数据文件中的数据包括同一变电站下的变压器N侧电压数据
Figure FDA00027259057400000215
Figure FDA00027259057400000216
表示变电站第m侧电压的第tx个时刻、第j个间隔的电压数据；其中tx表示时间维度，代表第tx个时刻，tx与tx+1之间的时间差与电网电压数据采集系统的采样间隔sam保持一致，
Figure FDA00027259057400000217
Tx为数据时间长度，sam为电网电压数据采集系统的采样间隔；m表示变电站电压等级维度，1≤m≤N，N为正整数；j表示变电站间隔维度，代表变电站同一电压等级第j个间隔，1≤j≤Bm；Bm表示电压等级m的间隔数量。
4.根据权利要求3所述的变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，其特征在于，步骤A1中采用以下公式计算变压器m侧电压的加权平均值
Figure FDA0002725905740000033
Figure FDA0002725905740000031
式中，
Figure FDA0002725905740000039
代表第m侧电压的第j个间隔所占比重，
Figure FDA0002725905740000034
5.根据权利要求1所述的变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法，其特征在于，步骤A3中的待识别电压数据取自待识别电压数据文件，所述待识别电压数据文件中的数据包括同一个变电站下的变压器N侧电压数据
Figure FDA0002725905740000035
Figure FDA0002725905740000036
表示变电站第m侧电压、第ty个时刻、第j个间隔的电压数据；其中ty表示时间维度，代表第ty个时刻，ty与ty+1之间的时间差与电网电压数据采集系统的采样间隔sam保持一致，
Figure FDA0002725905740000037
Ty为数据时间长度；m表示变电站电压等级维度，1≤m≤N；j表示变电站间隔维度，代表变电站同一电压等级第j个间隔，1≤j≤Bm；Bm表示电压等级m的间隔数量。
6.根据权利要求1所述的一种电网电压量测异常识别方法，其特征在于，步骤S2中的距离相关系数矩阵Dt1，矩阵Dt1的B-1个列是由本间隔电压与其它间隔电压之间的闵式距离构成、B个行是由B个间隔的构成；t1是由
Figure FDA0002725905740000038
组成，矩阵Dt1公式表示如下：
Figure FDA0002725905740000032
式中，
Figure FDA00027259057400000310
表示在t1时刻A相或B相或C相相电压与除自己以外的其它间隔对应相电压之间的闵式距离。
7.根据权利要求1所述的一种电网电压量测异常识别方法，其特征在于，步骤S3中求解各个间隔电压在不同时刻的距离相关系数的最大值，其中各个间隔电压在不同时刻的距离相关系数是指
Figure FDA00027259057400000311
1≤i≤B，1≤k≤B，i与k不能同时取相同值，得到计算后的变电站同一电压等级B个间隔正常电压门槛值
Figure FDA00027259057400000312
具体地，门槛值THD矩阵的列是由B-1个同一间隔的
Figure FDA00027259057400000313
个时刻中最大距离相关系数构成、行是由B个间隔构成，门槛值THD矩阵表示如下：
Figure FDA0002725905740000041
其中，
Figure FDA0002725905740000045
表示在第i个间隔中除第i间隔电压以外的所有间隔电压与第i间隔电压的距离相关系数。
8.根据权利要求1所述的一种电网电压量测异常识别方法，其特征在于，步骤S5中的距离相关系数矩阵Ut2，矩阵的公式表示如下：
Figure FDA0002725905740000042
式中，
Figure FDA0002725905740000046
表示t2时刻第i个间隔A相或B相或C相相电压与除自己以外的其它间隔对应相电压之间的闵式距离。
9.根据权利要求1所述的一种电网电压量测异常识别方法，其特征在于，步骤S6中的表决矩阵ft2，其公式表示如下：
Figure FDA0002725905740000043
式中，
Figure FDA0002725905740000047
表示时刻t2的第i个间隔表决矩阵成员。
10.根据权利要求1所述的一种电网电压量测异常识别方法，其特征在于，步骤S7中的表决加权矩阵sumt2，其公式表示如下：
Figure FDA0002725905740000044
式中，
Figure FDA0002725905740000048
表示时刻t2的第i个间隔的表决加权矩阵。
CN202010558154.8A 2020-06-18 2020-06-18 变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法及识别方法 Active CN111600393B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010558154.8A CN111600393B (zh) 2020-06-18 2020-06-18 变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法及识别方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010558154.8A CN111600393B (zh) 2020-06-18 2020-06-18 变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法及识别方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111600393A CN111600393A (zh) 2020-08-28
CN111600393B true CN111600393B (zh) 2020-12-25

Family

ID=72191904

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010558154.8A Active CN111600393B (zh) 2020-06-18 2020-06-18 变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法及识别方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111600393B (zh)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101661069B (zh) * 2009-09-25 2011-07-20 北京四方继保自动化股份有限公司 不依赖状态矩阵的弱可观非pmu测点动态过程实时估计方法
CN102798776B (zh) * 2012-07-19 2015-01-21 中国电力科学研究院 一种多参量融合的变电站数据完整性校核方法
CN103532745A (zh) * 2013-09-25 2014-01-22 国家电网公司 基于电力用户用电信息采集系统的计量在线监测系统
JP2015102402A (ja) * 2013-11-25 2015-06-04 三菱日立パワーシステムズ株式会社 タービンブレード振動変位評価方法及び装置
CN103926506B (zh) * 2014-02-25 2016-04-20 华北电力大学（保定） 基于构建函数的汽轮发电机转子绕组短路故障诊断方法
CN105260792A (zh) * 2015-09-30 2016-01-20 谢乐 一种空调用电基准值预测的系统和方法
CN109407031B (zh) * 2018-10-09 2020-01-31 国网四川省电力公司电力科学研究院 基于时间序列分层聚类的电压互感器故障识别方法
CN109830963B (zh) * 2019-01-08 2020-07-07 国网山东省电力公司滨州供电公司 一种计及电压等级影响的电网关键节点识别方法
CN111027058B (zh) * 2019-11-12 2023-10-27 深圳供电局有限公司 一种电力系统检测数据攻击的方法、计算机设备和存储介质
CN110910046A (zh) * 2019-12-06 2020-03-24 中国南方电网有限责任公司 配电网运行效率评价方法、装置、计算机设备和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN111600393A (zh) 2020-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110516912B (zh) 一种配电台区户变关系的识别方法
CN102509018B (zh) 电力系统设备重要性评价系统及方法
CN105809322B (zh) 综合考虑发电、输电和配电系统的城市电网可靠性评估方法
CN104992377B (zh) 一种基于服役年龄和负荷水平的变压器可靠性分析方法
CN107516903B (zh) 一种考虑经济性及多时间尺度安全稳定性的精准负荷控制方法
Geng et al. Predictive maintenance scheduling for multiple power equipment based on data-driven fault prediction
CN114386753A (zh) 一种基于主变负载状况的设备风险综合分析预警方法
CN105069545A (zh) 一种面向电网调度操作的实时风险评估方法
Zhukov et al. A hybrid artificial neural network for voltage security evaluation in a power system
Voropai et al. Intelligent control and protection in the Russian electric power system
CN111628574B (zh) 一种基于距离相关系数的电网电压量测异常识别方法
CN113376553A (zh) 三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法和系统
CN111600393B (zh) 变电站不同电压等级的电压量测数据归算方法及识别方法
Kundu et al. Real‐time event identification using synchrophasor data from selected buses
CN107565547A (zh) 一种配电网运行可靠性评估及优化系统
Billinton et al. Overall approach to the reliability evaluation of composite generation and transmission systems
CN110222896A (zh) 一种利用备用变压器降低变电站运行风险的方法
Idowu et al. Reliability Improvement Study of a Distribution Network with Distributed Generation
Yao et al. Research on topology generation and fault prediction technology of low voltage distribution network based on state perception
Rong et al. A method for identifying abnormity of power grid voltage measurement based on distance correlation coefficient
CN110458314A (zh) 一种用于电网日前潮流预报的负荷预测数据分解方法
CN109617060A (zh) 一种含分布式电源配电系统的供电可靠性评估方法
Yang et al. Evaluating the effectiveness of conservation voltage reduction with multilevel robust regression
CN112564158B (zh) 一种直流换相失败预测方法
Wang et al. A construction method of power grid abnormal state kpi based on ahp

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant