CN116500532B - 同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法及系统，涉及电力设备管理技术领域，包括：采集高压电压互感器输出信号，计算输出矢量绝对值；构建三相高压电压互感器不平衡度模型；分析并组合获得最小电压三相不平衡组合；建立运行参考标准，计算运行电压互感器误差，输出计量性能评估。本发明提出对多组高压电压互感器A、B、C三相信号开展交叉组合方式，通过交叉组合得到变电站内最小三相电压互感器组合方式，由于均为绝对值量的组合，因此得到的即为每个单相的最小误差量，实现参考标准的寻找；一个电压等级上高压电压互感器数量越多的变电站，计算得到的每台运行高压电压互感器误差准确性越高，给与的计量性能评估越可靠。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备管理技术领域，具体为同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法及系统。
背景技术
作为电能计量装置的重要组成部分，高压电压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。高压电压互感器作为保留的强检计量器具之一，其管理力度得到加强。然而，根据大量现场运行经验可知，高压电压互感器运行10年后超差率呈上升趋势，目前约有5％左右的高压电压互感器处于计量异常状态。传统的高压电压互感器误差检测需要在停电离线状态下开展，采用与标准电压互感器比对的方式，检测高压电压互感器在满载和轻载时的误差值。然而实际工作中，高压电压互感器在复杂工况的户外长期带电运行，与传统试验环境存在较大的差异。现阶段，运行高压电压互感器计量异常靠线损核查发现。这种方法发现高压电压互感器计量异常时，一方面高压电压互感器误差已经高于其所在准确度等级的5-10倍，另一方面对核查高压电压互感器超差时间点存在极大难度。
发明内容
在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：如何实现对运行中高压电压互感器误差的计算？
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法，其包括如下步骤：采集高压电压互感器输出信号，计算输出矢量绝对值；构建三相高压电压互感器不平衡度模型；分析并组合获得最小电压三相不平衡组合；建立运行参考标准，计算运行电压互感器误差，输出计量性能评估；所述构建三相高压电压互感器不平衡度模型为：
其中，表示t时刻第一组高压电压互感器的A相一次电压、第一组高压电压互感器的B相一次电压、第二组高压电压互感器的C相一次电压，|Φ2|是t时刻第2次组合下高压电压互感器误差产生的信号之和，即第一组A相+第一组B相+第二组C相，表示t时刻第2次三相电压不平衡度，是用第一组的A、B相与第二组C相进行组合，Φg表示t时刻电源波动和白噪声之和，|Φ3|、|Φ4|、|Φ5|以及|Φ6|的含义类比|Φ2|，|Φ|＝{|Φ1|，|Φ2|，|Φ3|，|Φ4|，|Φ5|，|Φ6|.......|Φn|}，/>表示电压，/>表示t时刻第一组高压电压互感器的A相一次电压，/>表示t时刻第一组高压电压互感器的B相一次电压，/>表示t时刻第二组高压电压互感器的B相一次电压，/>表示t时刻第一组高压电压互感器的C相一次电压，/>表示t时刻第二组高压电压互感器的C相一次电压，/>表示t时刻第三组高压电压互感器的C相一次电压，/>表示t时刻第四组高压电压互感器的C相一次电压。
作为本发明所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法的一种优选方案，其中：所述高压电压互感器输出信号包括幅值、相角、频率以及时间节点。
作为本发明所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法的一种优选方案，其中：在某一个时间节点，对每组的三相高压电压互感器幅值和相角组成的矢量进行绝对化处理，将数据交叉组合得到多组包含一次电源波动影响、本身误差变化以及环境白噪声影响的矩阵。
作为本发明所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法的一种优选方案，其中：在T时刻电源波动和白噪声影响对电压互感器输出干扰是相同的，即电源波动和白噪声干扰是很固定；第一组的电源波动和白噪声干扰信号之和与该时间节点的第一组高压电压互感器的A、B、C三相高压电压互感器误差之和为该时间节点第一组A、B、C三相高压电压互感器一次电压矢量绝对值，也是该时间节点第一组高压电压互感器绝对值的三相电压不平衡度；
其中，表示t时刻下第一组A、B、C三相高压电压互感器一次电压矢量绝对值，Φt1表示t时刻第一组高压电压互感器绝对值的三相电压不平衡度，Φg表示t时刻电源波动和白噪声干扰信号之和，|Φ1|表示t时刻第一组高压电压互感器的A、B、C三相高压电压互感器误差之和。
作为本发明所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法的一种优选方案，其中：单相高压电压互感器矢量公式为：
其中，Ukt是幅值，k代表A、B、C三相中的任意一项，t是时刻，cosθkt是功率因素角，与幅值乘积后形成矢量，成为一个有角度的数值，表示A、B、C三相中的任意一项在t时刻时的矢量大小。
作为本发明所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法的一种优选方案，其中：三相不平衡电压计算公式为：
其中，为该组三相电压绝对值的平均值，/>Umax表示在计算得到的所有/>中的最大值；通过计算找到三相不平衡电压中最小的一种组合方式。
本发明的另外一个目的是提供一种同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估系统，其能通过多个模块收集高压电压互感器输出信号，构建三相高压电压互感器不平衡度模型并组合获得最小电压三项不平衡组合，解决了现有计算高压电压互感器误差大的问题。
作为本发明所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估系统的一种优选方案，其中：包括同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估系统，包括：数据收集模块、模型构建模块、数据处理模块；所述数据收集模块用于采集高压电压互感器输出信号；所述模型构建模块用于构建三相高压电压互感器不平衡度模型并组合获得最小电压三项不平衡组合；所述数据处理模块是用于计算输出矢量绝对值与运行电压互感器误差。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
本发明的有益效果：本发明提出对某一时刻下对多组高压电压互感器A、B、C三相信号开展交叉组合方式，通过交叉组合得到变电站内最小三相电压互感器组合方式，由于均为绝对值量的组合，因此得到的即为每个单相的最小误差量，实现参考标准的寻找；一个电压等级上高压电压互感器数量越多的变电站，计算得到的每台运行高压电压互感器误差准确性越高，给与的计量性能评估越可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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。其中：
图1为本发明一个实施例提供的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法的整体流程图；
图2为本发明第二个实施例提供的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估系统的结构图；
图3为本发明第四个实施例提供的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法中变电站内典型高压电压互感器系统接线方式。
具体实施方式
本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1，为本发明的一个实施例，提供了同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法，包括：
采集高压电压互感器输出信号，计算输出矢量绝对值；
构建三相高压电压互感器不平衡度模型；
分析并组合获得最小电压三相不平衡组合；
建立运行参考标准，计算运行电压互感器误差，输出计量性能评估。
构建三相高压电压互感器不平衡度模型为：
其中，表示t时刻第一组高压电压互感器的A相一次电压、第一组高压电压互感器的B相一次电压、第二组高压电压互感器的C相一次电压，|Φ2|是t时刻第2次组合下高压电压互感器误差产生的信号之和，即第一组A相+第一组B相+第二组C相，表示t时刻第2次三相电压不平衡度，是用第一组的A、B相与第二组C相进行组合，Φg表示t时刻电源波动和白噪声之和，|Φ3|、|Φ4|、|Φ5|以及|Φ6|的含义类比|Φ2|，|Φ|＝{|Φ1|，|Φ2|，|Φ3|，|Φ4|，|Φ5|，|Φ6|.......|Φn|}，/>表示电压，/>表示t时刻第一组高压电压互感器的A相一次电压，/>表示t时刻第一组高压电压互感器的B相一次电压，/>表示t时刻第二组高压电压互感器的B相一次电压，/>表示t时刻第一组高压电压互感器的C相一次电压，/>表示t时刻第二组高压电压互感器的C相一次电压，/>表示t时刻第三组高压电压互感器的C相一次电压，/>表示t时刻第四组高压电压互感器的C相一次电压。
高压电压互感器输出信号包括幅值、相角、频率以及时间节点。
以某一时刻t作为冻结时刻，对每组A、B、C三相高压电压互感器幅值和相角组成的矢量，并对矢量进行绝对化处理，处理后的数据进行交叉组合，得到多组包含一次电源波动影响、本身误差变化以及环境白噪声影响的矩阵.
在T时刻电源波动和白噪声影响对电压互感器输出干扰是相同的，即电源波动和白噪声干扰是很固定；第一组的电源波动和白噪声干扰信号之和与该时间节点的第一组高压电压互感器的A、B、C三相高压电压互感器误差之和为该时间节点第一组A、B、C三相高压电压互感器一次电压矢量绝对值，也是该时间节点第一组高压电压互感器绝对值的三相电压不平衡度；
其中表示t时刻下第一组A、B、C三相高压电压互感器一次电压矢量绝对值，Φt1表示t时刻第一组高压电压互感器绝对值的三相电压不平衡度，Φg表示t时刻电源波动和白噪声干扰信号之和，|Φ1|表示t时刻第一组高压电压互感器的A、B、C三相高压电压互感器误差之和。
单相高压电压互感器矢量公式为：
其中，Ukt是幅值，k代表A、B、C三相中的任意一项，t是时刻，cosθkt是功率因素角，与幅值乘积后形成矢量，成为一个有角度的数值，表示A、B、C三相中的任意一项在t时刻时的矢量大小。
三相不平衡电压计算公式为：
其中，为该组三相电压绝对值的平均值，/>Umax表示在计算得到的所有/>中的最大值；通过计算找到三相不平衡电压中最小的一种组合方式。
最后，以寻找到的最小三相电压不平衡度中选择的A、B、C各相的单台高压电压互感器作为参考标准，按照误差计算公式获得运行中每台电压互感器误差值，按照JJG 1021-2007《电力互感器》检定规程中对互感器稳定性阈值的规定范围同步完成计量性能评估。
实施例2
参照图2，为本发明的一个实施例，提供了提供了同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法系统，包括：数据收集模块100、模型构建模块200、数据处理模块300；
所述数据收集模块100用于采集高压电压互感器输出信号；
所述模型构建模块200用于构建三相高压电压互感器不平衡度模型并组合获得最小电压三项不平衡组合；
所述数据处理模块300是用于计算输出矢量绝对值与运行电压互感器误差。
实施例3
本发明的一个实施例，其不同于前两个实施例的是：所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)、便携式计算机盘盒(磁装置)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)、光纤装置以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
实施例4
参照图3为本发明的一个是实施例，为了验证本发明的有益效果，通过经济效益计算和仿真实验进行科学论证。
某发电厂有4条220kV出线向外部输送电量，接线方式如图3所示。以某时刻A相相角为0，B相相角为180°，C相相角为-180°，对本发明进行详细说明。假设某时刻采集的电压幅值如表1所示。
表1某时刻四组电压互感器幅值数据
计算根据表1数据和各相角的规定，得到/> 依次类推，得到每组每相电压值；
循环组合三相电压，计算多个不平衡度，公式(1)的第一组不平衡度为0.145％，公式(1)的第二组不平衡度为0.106％，公式(1)的第三组不平衡度为0.148％，依次计算得到最后一组不平衡度为0.112％；
通过多组不平衡度相互做减法，得到相减结果(绝对值)最小的一组三相电压互感器组合，例如第一组不平衡度减第二组不平衡度绝对值为|0.145％-0.106％|＝0.039％；第一组不平衡度减第三组不平衡度绝对值为|0.145％-0.148％|＝0.003％；第一组不平衡度减最后一组不平衡度绝对值为|0.145％-0.112％|＝0.033％；此时得到第一组减第三组最小，而第一组减第三组后，和/>相减扣除了，只剩下/>则四组C相的电压互感器中，误差最小的C应该在第一组或第三组中，通过64个组相互减，假设出线的第二小的C相为/>同理误差最小的C应该在第四组或第三组中，则定位最小C相电压互感器误差来自第3组；同理得到A相和B相最小误差的电压互感器来自于第几组；
假设误差最小的互感器误差为0，以其作为标准器，根据误差计算公式获得每台电压互感器运行误差数据；
根据JJG 1021-2007《电力互感器》检定规程中对电压互感器计量绕组准确度等级的要求和运行放宽阈值，当计算得到的运行电压互感器比值差在±
0.300％以内，且相位差在±15′以内时，电压互感器计量性能为正常；当超过这个范围时为异常。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法，其特征在于，包括：
采集高压电压互感器输出信号，计算输出矢量绝对值；
构建三相高压电压互感器不平衡度模型；
分析并组合获得最小电压三相不平衡组合；
建立运行参考标准，计算运行电压互感器误差，输出计量性能评估；
所述构建三相高压电压互感器不平衡度模型为：
其中，表示t时刻第一组高压电压互感器的A相一次电压、第一组高压电压互感器的B相一次电压、第二组高压电压互感器的C相一次电压，|Φ2|是t时刻第2次组合下高压电压互感器误差产生的信号之和，即第一组A相+第一组B相+第二组C相，表示t时刻第2次三相电压不平衡度，是用第一组的A、B相与第二组C相进行组合，Φg表示t时刻电源波动和白噪声之和，|Φ3|、|Φ4|、|Φ5|以及|Φ6|的含义类比|Φ2|，|Φ|＝{|Φ1|，|Φ2|，|Φ3|，|Φ4|，|Φ5|，|Φ6|.......|Φn|}，/>表示电压，/>表示t时刻第一组高压电压互感器的A相一次电压，/>表示t时刻第一组高压电压互感器的B相一次电压，/>表示t时刻第二组高压电压互感器的B相一次电压，/>表示t时刻第一组高压电压互感器的C相一次电压，/>表示t时刻第二组高压电压互感器的C相一次电压，/>表示t时刻第三组高压电压互感器的C相一次电压，/>表示t时刻第四组高压电压互感器的C相一次电压。
2.如权利要求1所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法，其特征在于：所述高压电压互感器输出信号包括幅值、相角、频率以及时间节点。
3.如权利要求2所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法，其特征在于：在某一个时间节点，对每组的三相高压电压互感器幅值和相角组成的矢量进行绝对化处理，将数据交叉组合得到多组包含一次电源波动影响、本身误差变化以及环境白噪声影响的矩阵。
4.如权利要求3所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法，其特征在于：在T时刻电源波动和白噪声影响对电压互感器输出干扰是相同的，即电源波动和白噪声干扰是恒固定；第一组的电源波动和白噪声干扰信号之和，与该时间节点的第一组高压电压互感器的A、B、C三相高压电压互感器误差之和，为该时间节点第一组A、B、C三相高压电压互感器一次电压矢量绝对值，也是该时间节点第一组高压电压互感器绝对值的三相电压不平衡度；
其中，表示t时刻下第一组A、B、C三相高压电压互感器一次电压矢量绝对值，Φt1表示t时刻第一组高压电压互感器绝对值的三相电压不平衡度，Φg表示t时刻电源波动和白噪声干扰信号之和，|Φ1|表示t时刻第一组高压电压互感器的A、B、C三相高压电压互感器误差之和。
5.如权利要求4所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法，其特征在于：单相高压电压互感器矢量公式为：
其中，Ukt是幅值，k代表A、B、C三相中的任意一项，t是时刻，cosθkt是功率因素角，与幅值乘积后形成矢量，成为一个有角度的数值，表示A、B、C三相中的任意一项在t时刻时的矢量大小。
6.如权利要求5所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法，其特征在于：三相不平衡电压计算公式为：
其中，为该组三相电压绝对值的平均值，/>Umax表示在计算得到的所有/>中的最大值；通过计算找到三相不平衡电压中最小的一种组合方式。
7.一种采用如权利要求1～6任一所述的同步交叉采样的高压电压互感器计量异常评估方法的系统，其特征在于：包括：数据收集模块(100)、模型构建模块(200)、数据处理模块(300)
所述数据收集模块(100)用于采集高压电压互感器输出信号；
所述模型构建模块(200)用于构建三相高压电压互感器不平衡度模型并组合获得最小电压三项不平衡组合；
所述数据处理模块(300)是用于计算输出矢量绝对值与运行电压互感器误差。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至6中的任一项所述的方法。
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