CN117970223A - 一种电压互感器计量性能在线监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种电压互感器计量性能在线监测方法及装置，包括：通过待测电压互感器进行实时采样，通过数据获取模块实时获取的所述待测电压互感器的二次电压信号采样值；获取标准信号值即等效一次电压、电流信号值；将待测电压互感器的电压信号采样值和等效一次电压、电流信号值相比较，得到待测电压互感器的误差分布值；根据误差分布值和预先根据统计数据训练得到的标准误差值的函数关系，确定所述待测电压互感器的计量性能，若待测电压互感器没有失准，则待测电压互感器的误差分布值应当在预设的标准误差值范围内；将待测电压互感器的误差分布值与预设的标准误差值进行比对，若待测电压互感器的误差分布值超过预设的标准误差值，则判断待测电压互感器失准。
Description
技术领域
本发明涉及配电设备状态评估与在线监测技术领域，具体涉及一种电压互感器计量性能在线监测方法及装置。
背景技术
电压互感器作为电力系统中的重要测量设备，被广泛应用于电力系统中，是系统中电压数据的根本来源。但电压互感器的运行状态存在受设备老化、环境温度和外界电磁场等因素的影响而出现劣化的现象，严重时将导致电压互感器运行超差。电压互感器一旦超差，其测量结果将不再可信，甚至将影响电力系统的安全稳定运行，为此，及时评估和更换误差状态异常的电压互感器是极为必要的。
如今，根据检定规程利用高精度物理标准器对电压互感器进行无差别周期性离线检定是目前广泛应用的检定方法，但该方法依赖高精度物理标准器与停电操作的双重配合，频繁的停电操作将影响供电的可靠性；并且校验设备笨重，运输困难，致使每年虽消耗大量人力物力，但仍有大量电压互感器超期未检、误差未知，致使现有离线检定方法已无法满足快速增长的互感器检定需求。
也有单位提出了电压互感器误差在线监测思路，通过测量多只电压互感器二次电压并进行比较分析得到电压互感器误差状态，一般需要至少12只电压互感器才能计算分析。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电压互感器计量性能在线监测方法及装置，既能够对待测电压互感器进行在线评定，又能避免标准受电路异常信号导致的待测和标准同步失效难以察觉及时发现的问题；并且通过变化趋势的推断，能够使待测互感器规避异常信号的影响，使计量性能判断更具有科学性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种电压互感器计量性能在线监测方法，包括以下步骤：
Step1、对待测电压互感器进行实时采样，通过数据获取模块实时获取待测电压互感器的二次电压信号采样值；
Step2、获取标准信号值即等效一次电压、电流信号值；
Step3、将待测电压互感器的电压信号采样值和等效一次电压、电流信号值相比较，得到待测电压互感器的误差分布值；若待测电压互感器的误差分布值应当在预设的标准误差值范围内，则待测电压互感器没有失准；
根据误差分布值和预先根据统计数据训练得到的标准误差值的函数关系，确定待测电压互感器的计量性能，即通过将待测电压互感器的误差分布值与预设的标准误差值进行比对，若待测电压互感器的误差分布值超过预设的标准误差值，则判断待测电压互感器存在失准。
上述的Step3中标准误差值的函数关系通过支持向量机、随机森林或者K近邻算法中的一种建立；
在使用随机森林建立函数关系时，随机选取统计数据中同等电压条件下对应的多组标准误差值，与待测电压互感器在同等电压条件下对应的多组误差分布值逐一比对，确认多组数据的比对结果都在标准误差值范围内。
上述的Step2中获取等效一次电压、电流信号值通过用标准互感器对待测电压互感器的一次侧进行实时采样得到；
标准互感器的标准信号值与待测电压互感器的一次侧进行实时采样，在同变比条件下，标准信号值相较于待测电压互感器的电压信号采样值就是实际的误差分布值。
上述的Step3中根据统计数据训练得到的标准误差值的函数关系的具体步骤为：
Step3.1、将待测电压互感器的一次、二次连接至检验仪，将标准电压互感器的一次连接至程控电源；
Step3.2、调整程控电源的输出电压、频率，模拟现场真实一次信号，对待测电压互感器以及标准电压互感器的一次电流和二次电压进行测样；
Step3.3、对采样的数据进行误差校验分析，分析得到被测电压互感器的标准误差值以及一次电流、二次电压特征库；
Step3.4、记录分析后的误差数据，形成标准误差值数据库、一次电流典型特征库、二次电压典型特征库；即待测电压互感器的标准误差值、一次电流、二次电压数据库形成在实际待测电压互感器安装在现场后，投运使用之前。
上述的Step3中待测电压互感器的计量性能具体包括：
选取T1时间段内的全部测得的待测电压互感器的二次电压信号采样值和等效一次电压和一次电流信号采样值得到误差分布值；根据相应的函数关系选取该时段内的等量的相应的误差分布值和预先根据统计数据训练得到的标准误差值；
将该T1时间段内的误差分布值按照时间顺序均分成若干组，求出每组的采样误差平均值；
选取T1时间段内的全部预先根据统计数据训练得到的标准误差值按照时间顺序均分成若干组，求出每组的标准误差平均值；
将每组的采样误差平均值相比较，得到待测电压互感器的采样误差平均值变化趋势；
将同时间段内的标准误差平均值相比较，得到标准平均误差偏差变化趋势；
判断所述待测误差偏差变化趋势是否符合预设的标准平均误差偏差变化趋势，即待测误差偏差与标准平均误差偏差的差值与标准平均误差偏差的比值小于等于k倍的被测互感器的误差限值，若不符合，则确定所述电压互感器的计量性能存在偏差；
通过误差偏差变化趋势，能够排除待测电压互感器在运行过程中因为电路本身扰动引起的误差不稳定性；从而确切的找出真实的存在超差的电压互感器。
上述的电压互感器计量性能在线监测方法的装置，包括标准互感器、数据获取模块、数据比对模块、计量分析模块和标准通断控制模块；标准互感器、数据获取模块、数据比对模块、计量分析模块和标准通断控制模块依次电连接；
标准互感器用于对待测电压互感器的一次侧进行实时采样，得到待测电压互感器的等效一次电压、一次电流的采样值；
数据获取模块用于实时获取的所述待测电压互感器的二次电压信号采样值；
数据比对模块用于待测电压互感器的二次电压信号采样值、等效一次电压、一次电流的采样值进行计算得到误差分布值；
计量分析模块根据误差分布值和预先根据统计数据训练得到的标准误差值的函数关系，确定所述待测电压互感器的计量性能；
标准通断控制模块用于控制标准电压互感器的通断。
在线监测装置内还设有程控电源，程控电源用于模拟现场真实一次信号。
本发明提供的一种电压互感器计量性能在线监测方法及装置，具有以下有益效果：
1）传统方法无法规避标准互感器和待测互感器收到电压扰动时待测互感器的计量性能故障但与标准互感器的误差仍在准确度等级范围内的情况；通过采取与预先根据统计数据训练得到的标准误差值的函数关系，确定待测电压互感器的计量性能，既能够对待测电压互感器进行在线评定，又能避免标准受电路异常信号导致的待测和标准同步失效难以察觉及时发现的问题；并且通过变化趋势的推断，能够使待测互感器规避异常信号的影响，使计量性能判断更具有科学性。
2）传统方法需要对比多只电压互感器方能提高结果准确性，一般至少12只电压互感器，而多数情况，变电站或电厂电压互感器数量不足12只，本发明提出的方法，仅需针对本体进行比较即可，比较量是本体一次量与二次量的对比以及数据的纵向比对，对比对象为一只电压互感器，适应范围更宽。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的一种电压互感器计量性能在线监测方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。
一种电压互感器计量性能在线监测方法，包括以下步骤：
Step1、对待测电压互感器进行实时采样，通过数据获取模块实时获取待测电压互感器的二次电压信号采样值；
Step2、获取标准信号值即等效一次电压、电流信号值；
Step3、将待测电压互感器的电压信号采样值和等效一次电压、电流信号值相比较，得到待测电压互感器的误差分布值；若待测电压互感器的误差分布值应当在预设的标准误差值范围内，则待测电压互感器没有失准；
根据误差分布值和预先根据统计数据训练得到的标准误差值的函数关系，确定待测电压互感器的计量性能，即通过将待测电压互感器的误差分布值与预设的标准误差值进行比对，若待测电压互感器的误差分布值超过预设的标准误差值，则判断待测电压互感器存在失准。
上述的Step3中标准误差值的函数关系通过支持向量机、随机森林或者K近邻算法中的一种建立；
在使用随机森林建立函数关系时，随机选取统计数据中同等电压条件下对应的多组标准误差值，与待测电压互感器在同等电压条件下对应的多组误差分布值逐一比对，确认多组数据的比对结果都在标准误差值范围内。
上述的Step2中获取等效一次电压、电流信号值通过用标准互感器对待测电压互感器的一次侧进行实时采样得到；
标准互感器的标准信号值与待测电压互感器的一次侧进行实时采样，在同变比条件下，标准信号值相较于待测电压互感器的电压信号采样值就是实际的误差分布值。
上述的Step3中根据统计数据训练得到的标准误差值的函数关系的具体步骤为：
Step3.1、将待测电压互感器的一次、二次连接至检验仪，将标准电压互感器的一次连接至程控电源；
Step3.2、调整程控电源的输出电压、频率，模拟现场真实一次信号，对待测电压互感器以及标准电压互感器的一次电流和二次电压进行测样；
Step3.3、对采样的数据进行传统的误差校验分析，分析得到被测电压互感器的标准误差值以及一次电流、二次电压典型特征库；
Step3.4、记录分析后的误差数据，形成标准误差值数据库、一次电流典型特征库、二次电压典型特征库；即待测电压互感器的标准误差值、一次电流、二次电压数据库形成在实际待测电压互感器安装在现场后，投运使用之前，此时的待测电压互感器具备较好的稳定性，不存在超差，测得的误差数据较为准确；可以作为在投运长时间使用后的比较基础。
上述的Step3中待测电压互感器的计量性能具体包括：
选取T1时间段内的全部测得的待测电压互感器的二次电压信号采样值和等效一次电压和一次电流信号采样值得到误差分布值；根据相应的函数关系选取该时段内的等量的相应的误差分布值和预先根据统计数据训练得到的标准误差值；
将该T1时间段内的误差分布值按照时间顺序均分成若干组，求出每组的采样误差平均值；
选取T1时间段内的全部预先根据统计数据训练得到的标准误差值按照时间顺序均分成若干组，求出每组的标准误差平均值；
将每组的采样误差平均值相比较，得到待测电压互感器的采样误差平均值变化趋势；
将同时间段内的标准误差平均值相比较，得到标准平均误差偏差变化趋势；
判断所述待测误差偏差变化趋势是否符合预设的标准平均误差偏差变化趋势，即待测误差偏差与标准平均误差偏差的差值与标准平均误差偏差的比值小于等于k倍的被测互感器的误差限值，若不符合，则确定所述电压互感器的计量性能存在偏差；
通过误差偏差变化趋势，能够排除待测电压互感器在运行过程中因为电路本身扰动引起的误差不稳定性；从而确切的找出真实的存在超差的电压互感器。
上述的电压互感器计量性能在线监测方法的装置，包括标准互感器、数据获取模块、数据比对模块、计量分析模块和标准通断控制模块；标准互感器、数据获取模块、数据比对模块、计量分析模块和标准通断控制模块依次电连接；
标准互感器用于对待测电压互感器的一次侧进行实时采样，得到待测电压互感器的等效一次电压、一次电流的采样值；
数据获取模块用于实时获取的所述待测电压互感器的二次电压信号采样值；
数据比对模块用于待测电压互感器的二次电压信号采样值、等效一次电压、一次电流的采样值进行计算得到误差分布值；
计量分析模块根据误差分布值和预先根据统计数据训练得到的标准误差值的函数关系，确定所述待测电压互感器的计量性能；
标准通断控制模块用于控制标准电压互感器的通断。
在线监测装置内还设有程控电源，程控电源用于模拟现场真实一次信号。
当Step3中标准误差值的函数关系为K临近算法函数关系时，选取某一个待测电压互感器的电压数据及误差分布值，判定其对应的误差分布值在标准误差值在的范围内，设定临近奇数数值K，比较相邻的K个待测电压互感器的误差分布值和标准误差值，临近距离为时间间隔M。
当Step3中标准误差值的函数关系为支持向量机函数关系，根据标准误差值构建标准误差曲线，确定标准误差函数的倾斜曲线，将空间坐标系分成达标区和超标区；选取误差分布值放入标准误差函数的倾斜曲线的坐标系，确定误差分布值在坐标系中与标准误差函数的倾斜曲线的位置区域。
Claims (7)
1.一种电压互感器计量性能在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1、对待测电压互感器进行实时采样，通过数据获取模块实时获取待测电压互感器的二次电压信号采样值；
Step2、获取标准信号值即等效一次电压、电流信号值；
Step3、将待测电压互感器的电压信号采样值和等效一次电压、电流信号值相比较，得到待测电压互感器的误差分布值；若待测电压互感器的误差分布值应当在预设的标准误差值范围内，则待测电压互感器没有失准；
根据误差分布值和预先根据统计数据训练得到的标准误差值的函数关系，确定待测电压互感器的计量性能，即通过将待测电压互感器的误差分布值与预设的标准误差值进行比对，若待测电压互感器的误差分布值超过预设的标准误差值，则判断待测电压互感器存在失准。
2.根据权利要求1所述的一种电压互感器计量性能在线监测方法，其特征在于，所述的Step3中标准误差值的函数关系通过支持向量机、随机森林或者K近邻算法中的一种建立；
在使用随机森林建立函数关系时，随机选取统计数据中同等电压条件下对应的多组标准误差值，与待测电压互感器在同等电压条件下对应的多组误差分布值逐一比对，确认多组数据的比对结果都在标准误差值范围内。
3.根据权利要求2所述的一种电压互感器计量性能在线监测方法，其特征在于，所述的Step2中获取等效一次电压、电流信号值通过用标准互感器对待测电压互感器的一次侧进行实时采样得到；
标准互感器的标准信号值与待测电压互感器的一次侧进行实时采样，在同变比条件下，标准信号值相较于待测电压互感器的电压信号采样值就是实际的误差分布值。
4.根据权利要求3所述的一种电压互感器计量性能在线监测方法，其特征在于，所述的Step3中根据统计数据训练得到的标准误差值的函数关系的具体步骤为：
Step3.1、将待测电压互感器的一次、二次连接至检验仪，将标准电压互感器的一次连接至程控电源；
Step3.2、调整程控电源的输出电压、频率，模拟现场真实一次信号，对待测电压互感器以及标准电压互感器的一次电流和二次电压进行测样；
Step3.3、对采样的数据进行误差校验分析，分析得到被测电压互感器的标准误差值以及一次电流、二次电压特征库；
Step3.4、记录分析后的误差数据，形成标准误差值数据库、一次电流典型特征库、二次电压典型特征库；即待测电压互感器的标准误差值、一次电流、二次电压数据库形成在实际待测电压互感器安装在现场后，投运使用之前。
5.根据权利要求4所述的一种电压互感器计量性能在线监测方法，其特征在于，所述的Step3中待测电压互感器的计量性能具体包括：
选取T1时间段内的全部测得的待测电压互感器的二次电压信号采样值和等效一次电压和一次电流信号采样值得到误差分布值；根据相应的函数关系选取该时段内的等量的相应的误差分布值和预先根据统计数据训练得到的标准误差值；
将该T1时间段内的误差分布值按照时间顺序均分成若干组，求出每组的采样误差平均值；
选取T1时间段内的全部预先根据统计数据训练得到的标准误差值按照时间顺序均分成若干组，求出每组的标准误差平均值；
将每组的采样误差平均值相比较，得到待测电压互感器的采样误差平均值变化趋势；
将同时间段内的标准误差平均值相比较，得到标准平均误差偏差变化趋势；
判断所述待测误差偏差变化趋势是否符合预设的标准平均误差偏差变化趋势，即待测误差偏差与标准平均误差偏差的差值与标准平均误差偏差的比值小于等于k倍的被测互感器的误差限值，若不符合，则确定所述电压互感器的计量性能存在偏差；
通过误差偏差变化趋势，能够排除待测电压互感器在运行过程中因为电路本身扰动引起的误差不稳定性；从而确切的找出真实的存在超差的电压互感器。
6.使用上述权利要求1-5任一所述的电压互感器计量性能在线监测方法的装置，其特征在于，在线监测装置包括标准互感器、数据获取模块、数据比对模块、计量分析模块和标准通断控制模块；标准互感器、数据获取模块、数据比对模块、计量分析模块和标准通断控制模块依次电连接；
标准互感器用于对待测电压互感器的一次侧进行实时采样，得到待测电压互感器的等效一次电压、一次电流的采样值；
数据获取模块用于实时获取的所述待测电压互感器的二次电压信号采样值；
数据比对模块用于待测电压互感器的二次电压信号采样值、等效一次电压、一次电流的采样值进行计算得到误差分布值；
计量分析模块根据误差分布值和预先根据统计数据训练得到的标准误差值的函数关系，确定所述待测电压互感器的计量性能；
标准通断控制模块用于控制标准电压互感器的通断。
7.根据权利要求6所述的在线监测装置，其特征在于，在线监测装置内还设有程控电源，程控电源用于模拟现场真实一次信号。
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