CN117991171A - 互感器计量误差监测方法、系统、介质、设备及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力计量监测技术领域，本发明公开了互感器计量误差监测方法、系统、介质、设备及产品，包括：获取待测厂站侧互感器的电力特征向量，并获取对侧站点互感器的误差评估值和电力特征向量；对待测厂站侧互感器的电力特征向量和对侧站点互感器的电力特征向量，分别采用图注意力网络进行特征转换，并基于特征转换后的两个电力特征向量，通过输电线路的电气拓扑关系识别模型，得到电气拓扑关系；基于电气拓扑关系和误差评估值，构建基于潮流方程的厂站侧互感器测量真值求解模型，求解待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，并基于待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，计算待测厂站互感器计量误差。实现了广域互感器的误差在线监测。
Description
技术领域
本发明涉及电力计量监测技术领域，具体的说，是涉及互感器计量误差监测方法、系统、介质、设备及产品。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
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。互感器一般通过周期检测保证其计量性能，但，现有的周期离线检验模式，因为高压输边电线路的停电操作困难，并未有效进行，导致大量在运互感器处于超检定周期运行状态，计量误差存在超差的风险，易引起电能贸易纠纷。并且，传统的离线定周期检测工作模式，不仅给运维人员带来巨大工作量，产生较高的设备与人员成本支出，而且存在较大作业风险。
现有互感器计量误差在线监测技术，仍然是采集单一变电站内的分析数据，难以对有拓扑关联的对侧站的互感器实现在线监测。
发明内容
本发明为了解决上述问题，本发明提供互感器计量误差监测方法、系统、介质、设备及产品，采用图注意力网络实现了将待测厂站侧互感器和对侧站点互感器的电器特征，转换到相同维度的潜向量空间，从而可以通过输电线路的电气拓扑关系识别模型，将两个电力特征向量转化为电气拓扑关系，最终利用电气拓扑关系和潮流计算方程，实现广域互感器的误差在线监测。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供互感器计量误差监测方法，其包括：
获取待测厂站侧互感器的电力特征向量，并获取对侧站点互感器的误差评估值和电力特征向量；
对所述待测厂站侧互感器的电力特征向量和对侧站点互感器的电力特征向量，分别采用图注意力网络进行特征转换，并基于特征转换后的两个电力特征向量，通过输电线路的电气拓扑关系识别模型，得到电气拓扑关系；
基于所述电气拓扑关系和误差评估值，构建基于潮流方程的厂站侧互感器测量真值求解模型，求解待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，并基于所述待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，计算待测厂站互感器计量误差。
进一步地，所述误差评估值包括电流互感器的比差、电压互感器的比差、电流互感器的角差和电压互感器的角差。
进一步地，所述电力特征向量内包括有功负荷、无功负荷、电压幅值、电压相角、电流幅值、电流相角、支路阻抗和支路导纳。
进一步地，所述电气拓扑关系包括对称线路、非对称线路、变压器支路和带负荷调压变压器控制线路。
进一步地，所述特征转换的步骤包括：
对两个电力特征向量，分别采用特定线性转化的参数权重矩阵进行特征转换后，得到两个一次转换后电力特征向量；
基于两个一次转换后电力特征向量，计算权重系数，并对权重系数进行归一化；
基于归一化后的权重系数，对两个一次转换后电力特征向量进行加权求和，可得二次转换后特征向量。
进一步地，所述输电线路的电气拓扑关系识别模型采用径向基神经网络。
本发明的第二个方面提供互感器计量误差监测系统，其包括：
数据获取模块，其被配置为：获取待测厂站侧互感器的电力特征向量，并获取对侧站点互感器的误差评估值和电力特征向量；
拓扑关系识别模块，其被配置为：对所述待测厂站侧互感器的电力特征向量和对侧站点互感器的电力特征向量，分别采用图注意力网络进行特征转换，并基于特征转换后的两个电力特征向量，通过输电线路的电气拓扑关系识别模型，得到电气拓扑关系；
误差计算模块，其被配置为：基于所述电气拓扑关系和误差评估值，构建基于潮流方程的厂站侧互感器测量真值求解模型，求解待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，并基于所述待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，计算待测厂站互感器计量误差。
进一步地，所述误差评估值包括电流互感器的比差、电压互感器的比差、电流互感器的角差和电压互感器的角差。
进一步地，所述电力特征向量内包括有功负荷、无功负荷、电压幅值、电压相角、电流幅值、电流相角、支路阻抗和支路导纳。
进一步地，所述电气拓扑关系包括对称线路、非对称线路、变压器支路和带负荷调压变压器控制线路。
进一步地，所述特征转换的步骤包括：
对两个电力特征向量，分别采用特定线性转化的参数权重矩阵进行特征转换后，得到两个一次转换后电力特征向量；
基于两个一次转换后电力特征向量，计算权重系数，并对权重系数进行归一化；
基于归一化后的权重系数，对两个一次转换后电力特征向量进行加权求和，可得二次转换后特征向量。
进一步地，所述输电线路的电气拓扑关系识别模型采用径向基神经网络。
本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，该程序被处理器执行时实现如上述所述的互感器计量误差监测方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的互感器计量误差监测方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述所述的互感器计量误差监测方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用图注意力网络实现了将待测厂站侧互感器和对侧站点互感器的电器特征，转换到相同维度的潜向量空间，从而可以通过输电线路的电气拓扑关系识别模型，将两个电力特征向量转化为电气拓扑关系，最终利用电气拓扑关系和潮流计算方程，实现广域互感器的误差在线监测。
附图说明
构成本发明的一部分说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。
图1为本发明的实施例一的互感器计量误差监测方法的流程图；
图2为本发明的实施例一的对称线路等效电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
本实施例一的目的是提供互感器计量误差监测方法。
本实施例提供的互感器计量误差监测方法，包括：
获取待测厂站侧互感器的电力特征向量，并获取对侧站点互感器的误差评估值和电力特征向量；
对所述待测厂站侧互感器的电力特征向量和对侧站点互感器的电力特征向量，分别采用图注意力网络进行特征转换，并基于特征转换后的两个电力特征向量，通过输电线路的电气拓扑关系识别模型，得到电气拓扑关系；
基于所述电气拓扑关系和误差评估值，构建基于潮流方程的厂站侧互感器测量真值求解模型，求解待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，并基于所述待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，计算待测厂站互感器计量误差。
其中，误差评估值包括电流互感器的比差、电压互感器的比差、电流互感器的角差和电压互感器的角差。
其中，电力特征向量内包括有功负荷、无功负荷、电压幅值、电压相角、电流幅值、电流相角、支路阻抗和支路导纳。
其中，电气拓扑关系包括对称线路、非对称线路、变压器支路和带负荷调压变压器控制线路。
其中，特征转换的步骤包括：
对两个电力特征向量，分别采用特定线性转化的参数权重矩阵进行特征转换后，得到两个一次转换后电力特征向量；
基于两个一次转换后电力特征向量，计算权重系数，并对权重系数进行归一化；
基于归一化后的权重系数，对两个一次转换后电力特征向量进行加权求和，可得二次转换后特征向量。
其中，输电线路的电气拓扑关系识别模型采用径向基神经网络。
具体地，本实施例提供的互感器计量误差监测方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1：采用离线检定的方法，获得对侧站点互感器的误差评估值（包括），并将该误差评估值作为参考量。
具体地，对侧站点互感器包括电压互感器和电流互感器，记对侧站点电流互感器的比差、对侧站点电压互感器的比差、对侧站点电流互感器的角差、对侧站点电压互感器的角差分别为。
步骤2：采用GAT（图注意力网络）-RBF（径向基）算法模型，识别厂站侧互感器与对侧站点互感器间输电线路的电气拓扑关系。
厂站侧互感器与对侧站点互感器间输电线路的电气拓扑关系有4种，如表1所示。
表1、输电线路的电气拓扑关系
S201：将厂站侧互感器与对侧站点互感器看作两个相邻节点，分别获取两个相邻节点的有功负荷、无功负荷、电压幅值、电压相角、电流幅值、电流相角、支路阻抗、支路导纳，两个相邻节点原始特征向量（电力特征向量）可以表示为：
（1）；
（2）。
其中，表示第i个厂站侧互感器的原始特征向量，/>分别表示第i个厂站侧互感器的有功负荷、无功负荷、电压幅值、电压相角、电流幅值、电流相角、支路阻抗、支路导纳；/>表示第j个对侧站点互感器的原始特征向量，分别表示第j个对侧站点互感器的有功负荷、无功负荷、电压幅值、电压相角、电流幅值、电流相角、支路阻抗、支路导纳。
S202：利用GAT（图注意力网络）对两个相邻节点原始特征向量进行特征转换，得到转换后的特征向量，具体为：
（1）对两个电力特征向量，分别采用特定线性转化的参数权重矩阵进行特征转换后，得到两个一次转换后电力特征向量：（3）；/>（4）；其中W为特定线性转化的参数权重矩阵；
（2）基于两个一次转换后电力特征向量，计算权重系数，并对权重系数进行归一化；
其中，权重系数为：（5）。
其中，表示可学习的权重矩阵参数，用于学习特征的线性变换，a为可学习的线性权重向量参数。
对使用softmax归一化函数对所有权重系数进行归一化计算，有：
（6）。
其中，表示归一化的权重系数，u表示全部的互感器数，/>表示向量凭借操作，aT为注意力系数，/>表示激活函数。
（3）基于归一化后的权重系数，对两个一次转换后电力特征向量进行加权求和，可得二次转换后特征向量：（7）；/>（8）。
不同类型的节点特征向量经过特征转化后，可以转换到相同的维度的潜向量空间。
S203:将转换后的特征向量（二次转换后特征向量）输入至RBF（径向基）神经网络算法模型中，训练得到输电线路的电气拓扑关系识别模型，具体为：
RBF神经网络模型的输入为：、/>；
输出为：1、2、3、4，其中1、2、3、4代表编码后的4种输电线路的电气拓扑关系：对称线路、非对称线路、变压器支路、带负荷调压变压器控制线路。
利用输入和输出数据对RBF神经网络算法进行训练，可以得到训练好的输电线路的电气拓扑关系识别模型。
S204：利用输电线路的电气拓扑关系识别模型，对待测厂站侧互感器与对侧站点互感器间输电线路的电气拓扑关系进行识别。
具体为：采集待测厂站侧互感器和已知误差评估值的对侧站点互感器的有功负荷、无功负荷、电压幅值、电压相角、电流幅值、电流相角、支路阻抗、支路导纳，采用步骤202的图注意力网络进行特征转换后，输入至训练好的输电线路的电气拓扑关系识别模型中，即可得到其电气拓扑关系。
步骤3：根据待测厂站侧互感器与对侧站点互感器间输电线路的电气拓扑关系和误差评估值（），构建基于潮流方程的厂站侧互感器测量真值求解模型，求解待测厂站侧互感器一次侧电压V s、电流I s；
本实施例，给出类型1“对称线路”这种拓扑下的待测厂站侧互感器测量真值求解模型的建立过程：
（1）如图2所示，为对称线路的拓扑结构。根据图2中所示的等效模型，构建潮流方程：
（9）；
（10）。
其中，V s、I s分别表示待测厂站侧互感器一次侧电压、电流，Y表示输电线路导纳；V r、I r分别表示对侧站点互感器一次侧电压、电流，Z表示输电线路阻抗。
（2）利用式（9）和式（10）可得：
（11）；
（12）。
其中，V r、I r可以通过对侧站点电压/电流互感器的比差、角差求得。测量真值是待测厂站侧互感器的一次侧电压、电流值。
步骤4：根据求得的待测厂站互感器一次侧电压、电流V s、I s，并结合比值差和角差定义，求解待测厂站互感器计量误差（，/>，/>，/>）。
待测厂站互感器二次侧测量值、/>与待测厂站互感器一次侧电压、电流V s、I s间存在下式关系：/>(15)；/>(12)。
其中，和/>可以通过公开号为CN115932702B，名称为基于虚拟标准器的电压互感器在线运行校准方法及装置的专利中的方法获取，为已知值；/>为厂站电压互感器的比值差，/>为厂站电压互感器的相位差；/>为厂站电流互感器的比值差，/>为厂站电流互感器的相位差。
本实施例提供的互感器计量误差监测方法，采用GAT实现了不同类型的节点特征转换到相同维度的潜向量空间，即，将待测厂站侧互感器和对侧站点互感器的电器特征转换到相同维度的潜向量空间，从而可以利用RBF将两个电力特征向量转化为电气拓扑关系，最终利用电气拓扑关系和潮流计算方程，实现了广域互感器的误差在线监测。
实施例二
本实施例二的目的是提供互感器计量误差监测系统，包括：
数据获取模块，其被配置为：获取待测厂站侧互感器的电力特征向量，并获取对侧站点互感器的误差评估值和电力特征向量；
拓扑关系识别模块，其被配置为：对所述待测厂站侧互感器的电力特征向量和对侧站点互感器的电力特征向量，分别采用图注意力网络进行特征转换，并基于特征转换后的两个电力特征向量，通过输电线路的电气拓扑关系识别模型，得到电气拓扑关系；
误差计算模块，其被配置为：基于所述电气拓扑关系和误差评估值，构建基于潮流方程的厂站侧互感器测量真值求解模型，求解待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，并基于所述待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，计算待测厂站互感器计量误差。
其中，误差评估值包括对侧站点电流互感器的比差、对侧站点电压互感器的比差、对侧站点电流互感器的角差和对侧站点电压互感器的角差。
其中，电力特征向量内包括有功负荷、无功负荷、电压幅值、电压相角、电流幅值、电流相角、支路阻抗和支路导纳。
其中，电气拓扑关系包括对称线路、非对称线路、变压器支路和带负荷调压变压器控制线路。
其中，特征转换的步骤包括：
（1）对两个电力特征向量，分别采用特定线性转化的参数权重矩阵进行特征转换后，得到两个一次转换后电力特征向量：；/>。
其中W为特定线性转化的参数权重矩阵；；；/>表示第i个厂站侧互感器的原始特征向量，分别表示第i个厂站侧互感器的有功负荷、无功负荷、电压幅值、电压相角、电流幅值、电流相角、支路阻抗、支路导纳；/>表示第j个对侧站点互感器的原始特征向量，/>分别表示第j个对侧站点互感器的有功负荷、无功负荷、电压幅值、电压相角、电流幅值、电流相角、支路阻抗、支路导纳。
（2）基于两个一次转换后电力特征向量，计算权重系数，并对权重系数进行归一化；
其中，权重系数为：。
其中，表示可学习的权重矩阵参数，用于学习特征的线性变换，a为可学习的线性权重向量参数。
对使用softmax归一化函数对所有权重系数进行归一化计算，有：
。
其中，表示归一化的权重系数，u表示全部的互感器数，/>表示向量凭借操作，aT为注意力系数，/>表示激活函数。
（3）基于归一化后的权重系数，对两个一次转换后电力特征向量进行加权求和，可得二次转换后特征向量：；/>。
其中，待测厂站互感器二次侧测量值、/>与待测厂站互感器一次侧电压、电流V s、I s间存在下式关系：/>(15)；/>(16)。
其中，和/>可以通过采集装置获取，为已知值；/>为厂站电压互感器的比值差，/>为厂站电压互感器的相位差；/>为厂站电流互感器的比值差，/>为厂站电流互感器的相位差。
本实施例提供的互感器计量误差监测系统，采用GAT实现了不同类型的节点特征转换到相同维度的潜向量空间，即，将待测厂站侧互感器和对侧站点互感器的电器特征转换到相同维度的潜向量空间，从而可以利用RBF将两个电力特征向量转化为电气拓扑关系，最终利用电气拓扑关系和潮流计算方程，实现了广域互感器的误差在线监测。
此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例一中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述的互感器计量误差监测方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例一所述的互感器计量误差监测方法中的步骤。
实施例五
本施例提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例一所述的互感器计量误差监测方法中的步骤。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.互感器计量误差监测方法，其特征在于，包括：
获取待测厂站侧互感器的电力特征向量，并获取对侧站点互感器的误差评估值和电力特征向量；
对所述待测厂站侧互感器的电力特征向量和对侧站点互感器的电力特征向量，分别采用图注意力网络进行特征转换，并基于特征转换后的两个电力特征向量，通过输电线路的电气拓扑关系识别模型，得到电气拓扑关系；
基于所述电气拓扑关系和误差评估值，构建基于潮流方程的厂站侧互感器测量真值求解模型，求解待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，并基于所述待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，计算待测厂站互感器计量误差。
2.如权利要求1所述的互感器计量误差监测方法，其特征在于，所述误差评估值包括对侧站点电流互感器的比差、对侧站点电压互感器的比差、对侧站点电流互感器的角差和对侧站点电压互感器的角差。
3.如权利要求1所述的互感器计量误差监测方法，其特征在于，所述电力特征向量内包括有功负荷、无功负荷、电压幅值、电压相角、电流幅值、电流相角、支路阻抗和支路导纳。
4.如权利要求1所述的互感器计量误差监测方法，其特征在于，所述电气拓扑关系包括对称线路、非对称线路、变压器支路和带负荷调压变压器控制线路。
5.如权利要求1所述的互感器计量误差监测方法，其特征在于，所述特征转换的步骤包括：
对两个电力特征向量，分别采用特定线性转化的参数权重矩阵进行特征转换后，得到两个一次转换后电力特征向量；
基于两个一次转换后电力特征向量，计算权重系数，并对权重系数进行归一化；
基于归一化后的权重系数，对两个一次转换后电力特征向量进行加权求和，可得二次转换后特征向量。
6.如权利要求1所述的互感器计量误差监测方法，其特征在于，所述输电线路的电气拓扑关系识别模型采用径向基神经网络。
7.互感器计量误差监测系统，其特征在于，包括：
数据获取模块，其被配置为：获取待测厂站侧互感器的电力特征向量，并获取对侧站点互感器的误差评估值和电力特征向量；
拓扑关系识别模块，其被配置为：对所述待测厂站侧互感器的电力特征向量和对侧站点互感器的电力特征向量，分别采用图注意力网络进行特征转换，并基于特征转换后的两个电力特征向量，通过输电线路的电气拓扑关系识别模型，得到电气拓扑关系；
误差计算模块，其被配置为：基于所述电气拓扑关系和误差评估值，构建基于潮流方程的厂站侧互感器测量真值求解模型，求解待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，并基于所述待测厂站侧互感器一次侧电压和电流，计算待测厂站互感器计量误差。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的互感器计量误差监测方法中的步骤。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的互感器计量误差监测方法中的步骤。
10.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的互感器计量误差监测方法中的步骤。
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Citations (9)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (9)
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Non-Patent Citations (2)
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