CN115372881A - 一种电压互感器计量误差评估方法及系统 - Google Patents

一种电压互感器计量误差评估方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电压互感器计量误差评估方法及系统，该方法包括：采集监控区域内预定回路上各电压互感器的二次侧三相电压；根据基尔霍夫定律和二次侧三相电压测量值，计算各电压互感器节点的偏差值；获取历史离线检验数据，基于历史校验时间与当前检测的时间差，计算每个电压互感器的可靠度；计算各电压互感器节点偏差值间的皮尔逊相关系数，得到各电压互感器间相关性评分；基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分，以对电压互感器计量误差进行评估。通过该方案不仅能够保障电压互感器状态评估的准确性和可靠性，而且能及时发现电压互感器状态异常，保障电网的正常运行。

Description

一种电压互感器计量误差评估方法及系统
技术领域
本发明属于电力监测领域，尤其涉及一种电压互感器计量误差评估方法及系统。
背景技术
作为电能计量装置的重要组成部分，互感器计量性能的准确可靠直接关系到电能贸易结算的公平公正。电压互感器（PT）是电力系统中二次设备获取电气一次回路电压信息的传感器，可以用来变换电压，还可以将载波频率耦合到输电线用于长途通信、选择性的线路高频保护以及遥控等功能上。
在PT的实际运行过程中，互感器误差受采集原理与恶劣环境等影响在其工作寿命内会出现测量偏差越限，如果不能及时发现互感器状态劣化，将影响电网运行。因此需要在其计量误差超差时能够快速、准确进行诊断，以便相关运行维护人员安排检修维护的工作。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种电压互感器计量误差评估方法及系统，用于解决电压互感器在工作寿命内出现测量偏差的问题。
在本发明实施例的第一方面，提供了一种电压互感器计量误差评估方法，包括：
采集监控区域内预定回路上各电压互感器的二次侧三相电压；
根据基尔霍夫定律和二次侧三相电压测量值，计算各电压互感器节点的偏差值；
获取历史离线检验数据，基于历史校验时间与当前检测的时间差，计算每个电压互感器的可靠度；
计算各电压互感器节点偏差值间的皮尔逊相关系数，得到各电压互感器间相关性评分；
基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分，以对电压互感器计量误差进行评估。
在本发明实施例的第二方面，提供了一种电压互感器计量误差评估系统，包括：
电压采集模块，用于采集监控区域内预定回路上各电压互感器的二次侧三相电压；
偏差计算模块，用于根据基尔霍夫定律和二次侧三相电压测量值，计算各电压互感器节点的偏差值；
可靠度计算模块，用于获取历史离线检验数据，基于历史校验时间与当前检测的时间差，计算每个电压互感器的可靠度；
相关性计算模块，用于计算各电压互感器节点偏差值间的皮尔逊相关系数，得到各电压互感器间相关性评分；
综合评估模块，用于基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分，以对电压互感器计量误差进行评估。
在本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例第一方面所述方法的步骤。
在本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的所述方法的步骤。
本发明实施例中，通过分别计算电压互感器可靠度和相关性，基于电压互感器可靠度和相关性对互感器计量误差进行综合评估，不仅能实现对电压互感器计量误差的定量评估，而且可以保障评估的准确性，便于及时获知电压互感器状态，摆脱了对停电及实物标准器的依赖,保障电网的正常运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。
图1为本发明一个实施例提供的一种电压互感器计量误差评估方法的流程示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种电压互感器计量误差评估系统的结构示意图；
图3为本发明的一个实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
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。
应当理解，本发明的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。此外，“第一”“第二”用于区分不同对象，并非用于描述特定顺序。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种电压互感器计量误差评估方法的流程示意图，包括：
S101、采集监控区域内预定回路上各电压互感器的二次侧三相电压；
通过高精度电压互感器，采集二次侧三相电压数据，并记录电压采集点挂靠的支路及其编号。
S102、根据基尔霍夫定律和二次侧三相电压测量值，计算各电压互感器节点的偏差值；
所述基尔霍夫定律，即基尔霍夫电压定律（KVL），是指在任何一个闭合回路中，各元件上的电压降的代数和等于电动势的代数和，或者是从一点出发绕回路一周回到起点时，各段电压的代数和恒等于零，即∑U=0。
具体的，在当前闭合回路中，各元器件两端电势差代数和为0，设互感器群体数量为j个，则
Figure 630877DEST_PATH_IMAGE001
；
根据上式计算一次侧电压值，基于线圈匝数比和二次侧电压测量值，计算得到两者的电压差值，将两者的差值作为电压互感器节点的偏差值，将每个电压互感器每个计算时刻的偏差值dit(i<=j)作为一个集合，记为D。
S103、获取历史离线检验数据，基于历史校验时间与当前检测的时间差，计算每个电压互感器的可靠度；
在监控范围内，电压互感器会在断电后与标准器进行对比校验，获取历史离线校验数据，将校验得到的误差作误差真值，并记录最近一次校验时间与当前检测的时间差。
具体的，根据公式（1）计算电压互感器的可靠度：
Figure 193577DEST_PATH_IMAGE002
； （1）
式中，t表示最近一次校验时间离当前检测的时间差，且当t大于365，r为0，当t=1，r为100。
在一些实施例中，还可以将电压互感器的出厂时长作为t值。
S104、计算各电压互感器节点偏差值间的皮尔逊相关系数，得到各电压互感器间相关性评分；
所述皮尔逊相关系数是用于度量两个变量间的相关性，其定义为两个变量之间的协方差和标准差的商。
具体的，根据公式（2）计算皮尔逊相关系数：
Figure 521790DEST_PATH_IMAGE003
； （2）
并根据公式（3）计算电压互感器间的相关性评分：
Figure 35686DEST_PATH_IMAGE004
； （3）
式中，
Figure 740336DEST_PATH_IMAGE005
表示皮尔逊相关系数，Dx表示电压互感器x的偏差值,Dy表示电压互感器y的偏差值,
Figure 157542DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 656657DEST_PATH_IMAGE007
分别表示电压互感器x和y标准差，p表示相关性评分。
S105、基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分，以对电压互感器计量误差进行评估。
具体的，根据公式（4）计算综合参考得分：
Figure 159313DEST_PATH_IMAGE008
； （4）
式中，p表示电压互感器的相关性得分，r表示电压互感器的可靠度，G为综合参考评分。
优选的，对电压互感器进行离线评估时，若存在无法评估的电压传感器，则根据监控区域中其他节点电压互感器的相关性评分、可靠度，计算所述无法评估的电压互感器的误差评估值；
其中，根据公式（5）计算电压互感器的误差评估值：
Figure 667655DEST_PATH_IMAGE009
； （5）
式中，f c 为电压互感器的误差评估值，f i 为第i个电压互感器测得的真实误差值，j为互感器群体数量，Gi为第i个电压互感器的综合评分。
所述无法评估的电压传感器指的是未进行过离线评估的电压互感器，对于没有进行过离线检测的PT，可以通过其他进行过离线检测PT节点的相关性得分和可靠度得分来计算其误差评估值fc。
在进行电压互感器的误差(比差)状态离线评估时，对于没有进行过离线检测的电压互感器，通过监控区域内其他节点的离线相关性得分和可靠度得分评估出误差评估值fc，设参与检测的互感器群体数量为j，fi为第i个互感器最近测得的真实误差值,对没有评估条件的电压互感器，计算其误差评估值。
优选的，若判定电压互感器的误差评估结果存疑，则获取专家判断的所述误差评估结果的可信度；根据专家判断的可信度bo和评估误差fo，计算优化系数和优化后的评估值，以对电压互感器的误差评估结果进行优化：
Figure 204947DEST_PATH_IMAGE010
； （6）
Figure 514443DEST_PATH_IMAGE011
； （7）
式中，K表示优化系数，fc为电压互感器的误差评估结果，f为优化结果。
电压互感器的误差评估结果存疑主要针对的是使用使用其他方法来对PT进行误差评估的评估结果。在进行电压互感器的误差状态评估时，对于并非使用本实施例评估方法的离线检测导致评估结果存疑的PT，通过专家判断当前评估可信度为bo（0<b0<1），设该情况下实际误差为f，定义该情况下优化系数为K，设计上述优化算法以计算优化后的误差评估值。
本实施例中，不仅能够对电压互感器计量误差进行定量评估，而且能保障评估的准确度和可靠性，摆脱了对停电和实物标准器的依赖，便于及时发现电压互感器状态异常。同时，对不具备误差测量条件的或评估条件不好的PT进行准确评估，具有精度高、使用性强等优点。
应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图2为本发明实施例提供的一种电压互感器计量误差评估系统的结构示意图，该系统包括：
电压采集模块210，用于采集监控区域内预定回路上各电压互感器的二次侧三相电压；
偏差计算模块220，用于根据基尔霍夫定律和二次侧三相电压测量值，计算各电压互感器节点的偏差值；
可靠度计算模块230，用于获取历史离线检验数据，基于历史校验时间与当前检测的时间差，计算每个电压互感器的可靠度；
具体的，根据公式（1）计算电压互感器的可靠度：
Figure 629030DEST_PATH_IMAGE012
； （1）
式中，t表示最近一次校验时间离当前检测的时间差，且当t大于365，r为0，当t=1，r为100。
相关性计算模块240，用于计算各电压互感器节点偏差值间的皮尔逊相关系数，得到各电压互感器间相关性评分；
具体的，根据公式（2）计算皮尔逊相关系数：
Figure 285270DEST_PATH_IMAGE013
； （2）
并根据公式（3）计算电压互感器间的相关性评分：
Figure 208227DEST_PATH_IMAGE014
； （3）
式中，
Figure 190089DEST_PATH_IMAGE015
表示皮尔逊相关系数，Dx表示电压互感器x的偏差值,Dy表示电压互感器y 的偏差值,
Figure 791972DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 750438DEST_PATH_IMAGE017
分别表示电压互感器x和y标准差，p表示相关性评分。
综合评估模块250，用于基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分，以对电压互感器计量误差进行评估。
具体的，根据公式（4）计算综合参考得分：
Figure 793481DEST_PATH_IMAGE018
； （4）
式中，p表示电压互感器的相关性得分，r表示电压互感器的可靠度，G为综合参考评分。
优选的，对电压互感器进行离线评估时，若存在无法评估的电压传感器，则根据监控区域中其他节点电压互感器的相关性评分、可靠度，计算所述无法评估的电压互感器的误差评估值；
其中，根据公式（5）计算电压互感器的误差评估值：
Figure 805299DEST_PATH_IMAGE019
； （5）
式中，f c 为电压互感器的误差评估值，f i 为第i个电压互感器测得的真实误差值，j为互感器群体数量，Gi为第i个电压互感器的综合评分。
优选的，若判定电压互感器的误差评估结果存疑，则获取专家判断的所述误差评估结果的可信度；
根据专家判断的可信度bo和评估误差fo，计算优化系数和优化后的评估值，以对电压互感器的误差评估结果进行优化：
Figure 769844DEST_PATH_IMAGE020
；
Figure 33466DEST_PATH_IMAGE021
；
式中，K表示优化系数，fc为电压互感器的误差评估结果，f为优化结果。
所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和模块的具体工作过程可以参考前述方法实施例中对应的过程，在此不再赘述。
图3是本发明一实施例提供的一种电子设备的结构示意图。所述电子设备用于电压互感器计量误差群体评估。如图3所示，该实施例的电子设备4包括：存储器310、处理器320以及系统总线330，所述存储器310包括存储其上的可运行的程序3101，本领域技术人员可以理解，图3中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
下面结合图3对电子设备的各个构成部件进行具体的介绍：
存储器310可用于存储软件程序以及模块，处理器320通过运行存储在存储器310的软件程序以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理。存储器310可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据（比如缓存数据）等。此外，存储器310可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
在存储器310上包含网络请求方法的可运行程序3101，所述可运行程序3101可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或多个模块/单元被存储在所述存储器310中，并由处理器320执行，以实现电压互感器误差状态评估等，所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序3101在所述电子设备3中的执行过程。例如，所述计算机程序3101可以被分割为电压采集模块、偏差计算模块、可靠度计算模块、相关性计算模块、综合评估模块等功能模块。
处理器320是电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器310内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器310内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体状态监控。可选的，处理器320可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器320可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器320中。
系统总线330是用来连接计算机内部各功能部件，可以传送数据信息、地址信息、控制信息，其种类可以是例如PCI总线、ISA总线、CAN总线等。处理器320的指令通过总线传递至存储器310，存储器310反馈数据给处理器320，系统总线330负责处理器320与存储器310之间的数据、指令交互。当然系统总线330还可以接入其他设备，例如网络接口、显示设备等。
在本发明实施例中，该电子设备所包括的处理320执行的可运行程序包括：
采集监控区域内预定回路上各电压互感器的二次侧三相电压；
根据基尔霍夫定律和二次侧三相电压测量值，计算各电压互感器节点的偏差值；
获取历史离线检验数据，基于历史校验时间与当前检测的时间差，计算每个电压互感器的可靠度；
计算各电压互感器节点偏差值间的皮尔逊相关系数，得到各电压互感器间相关性评分；
基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分，以对电压互感器计量误差进行评估。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
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)

1.一种电压互感器计量误差评估方法，其特征在于，包括：
采集监控区域内预定回路上各电压互感器的二次侧三相电压；
根据基尔霍夫定律和二次侧三相电压测量值，计算各电压互感器节点的偏差值；
获取历史离线检验数据，基于历史校验时间与当前检测的时间差，计算每个电压互感器的可靠度；
计算各电压互感器节点偏差值间的皮尔逊相关系数，得到各电压互感器间相关性评分；
基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分，以对电压互感器计量误差进行评估。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于历史校验时间与当前检测的时间差，计算每个电压互感器的可靠度包括：
根据公式（1）计算电压互感器的可靠度：
Figure 875555DEST_PATH_IMAGE001
； （1）
式中，t表示最近一次校验时间离当前检测的时间差，且当t大于365，r为0，当t=1，r为100。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算各电压互感器节点偏差值间的皮尔逊相关系数，得到各电压互感器间相关性评分包括：
根据公式（2）计算皮尔逊相关系数：
Figure 566431DEST_PATH_IMAGE002
； （2）
并根据公式（3）计算电压互感器间的相关性评分：
Figure 510116DEST_PATH_IMAGE003
； （3）
式中，
Figure 944639DEST_PATH_IMAGE004
表示皮尔逊相关系数，Dx表示电压互感器x的偏差值,Dy表示电压互感器y的偏 差值,
Figure 657381DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 253578DEST_PATH_IMAGE006
分别表示电压互感器x和y标准差，p表示相关性评分。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分包括：
根据公式（4）计算综合参考得分：
Figure 950139DEST_PATH_IMAGE007
； （4）
式中，p表示电压互感器的相关性得分，r表示电压互感器的可靠度，G为综合参考评分。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分还包括：
对电压互感器进行离线评估时，若存在无法评估的电压传感器，则根据监控区域中其他节点电压互感器的相关性评分、可靠度，计算所述无法评估的电压互感器的误差评估值；
其中，根据公式（5）计算电压互感器的误差评估值：
Figure 692748DEST_PATH_IMAGE008
； （5）
式中，f c 为电压互感器的误差评估值，f i 为第i个电压互感器测得的真实误差值，j为互感器群体数量，Gi为第i个电压互感器的综合评分。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分，以对电压互感器计量误差进行评估还包括：
若判定电压互感器的误差评估结果存疑，则获取专家判断的所述误差评估结果的可信度；
根据专家判断的可信度bo和评估误差fo，计算优化系数和优化后的评估值，以对电压互感器的误差评估结果进行优化：
Figure 400941DEST_PATH_IMAGE009
；
Figure 558252DEST_PATH_IMAGE010
；
式中，K表示优化系数，fc为电压互感器的误差评估结果，f为优化结果。
7.一种电压互感器计量误差评估的系统，其特征在于，包括:
电压采集模块，用于采集监控区域内预定回路上各电压互感器的二次侧三相电压；
偏差计算模块，用于根据基尔霍夫定律和二次侧三相电压测量值，计算各电压互感器节点的偏差值；
可靠度计算模块，用于获取历史离线检验数据，基于历史校验时间与当前检测的时间差，计算每个电压互感器的可靠度；
相关性计算模块，用于计算各电压互感器节点偏差值间的皮尔逊相关系数，得到各电压互感器间相关性评分；
综合评估模块，用于基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分，以对电压互感器计量误差进行评估。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述基于各电压互感器的可靠度和相关性评分，计算电压互感器综合得分还包括：
对电压互感器进行离线评估时，若存在无法评估的电压传感器，则根据监控区域中其他节点电压互感器的相关性评分、可靠度，计算所述无法评估的电压互感器的误差评估值；
其中，根据公式（5）计算电压互感器的误差评估值：
Figure 351896DEST_PATH_IMAGE011
； （5）
式中，f c 为电压互感器的误差评估值，f i 为第i个电压互感器测得的真实误差值，j为互感器群体数量，Gi为第i个电压互感器的综合评分。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的一种电压互感器计量误差评估方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至6任一项所述的一种电压互感器计量误差评估方法的步骤。
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