基于站内联合测量的电子式电压互感器异常辨识方法与流程

本发明涉及一种基于站内联合测量的电子式电压互感器异常辨识方法，属于数字化变电站技术领域。

背景技术：

智能电网是我国电网发展的重要方向，智能变电站是智能电网建设的重要环节，是电网最为重要的基础运行参量采集点、管控执行点和未来智能电网的支撑点，其发展建设直接影响到我国智能电网建设的总体水平。按照国家电网公司建设统一坚强智能电网的规划，“十二五”期间我国将建设110kV及以上智能变电站6100座。数字式计量系统是智能变电站的重要组成部分，由电子式互感器、合并单元以及数字化电能表构成，其稳定性和可靠性关系到贸易结算的公平公正。

随着多座智能变电站的试点投运，已有大量电子式电压互感器得到了推广与应用。电子式电压互感器是数字式计量系统的关键设备，其转换精度、稳定度在整个计量系统误差控制中起主导作用。但由于采用了新型传感器和电子部件，仍然存在如下问题：电子式电压互感器在安装运行前均已通过各类型式试验，但在现场复杂环境下电子式电压互感器易受电磁环境、温湿度、振动等外界因素影响；复杂环境下电子式电压互感器运行误差超差或故障常在多种外界干扰源交叉作用下发生，仅仅通过短时单一加载干扰源的方法无法全面评估电子式电压互感器性能，缺乏多种典型干扰源下电子式电压互感器理论建模与试验技术研究。此外，由于数字电能表的输入基于IEC61850协议的网络报文，诸如网络冲击、电源异常等都会对数字电能表造成较大的影响。因此，智能变电站内数字式计量系统普遍存在准确性、稳定性等问题，导致数字式计量系统尚不能独立用于关口计量点的贸易结算。目前，有些智能变电站内采用传统电能计量装置和数字式计量装置两套系统并列运行的冗余设计方案，两套系统对同一计量点互为比对测量，这种过渡模式明显增大了建站成本，且不符合智能变电站的发展要求。

综上所述，新一代智能变电站的发展需要数字式计量系统的技术进步，智能变电站稳定安全的在线运行和数字式计量系统的长期误差稳定性与可靠性息息相关。数字式计量系统的长期误差稳定性、可靠性和计量可信度的提高，有助于提升数字式计量系统的水平，充分发挥其数字化、智能化技术优势，为智能电网建设做好技术支撑，具有巨大的经济效益与社会效益。因此，亟待解决上述问题。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于站内联合测量的电子式电压互感器异常辨识方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

基于站内联合测量的电子式电压互感器异常辨识方法，包括以下步骤，

步骤1，设某个电压等级的母线上两相间共安装有N个电子式电压互感器；

步骤2，同步读取N个电子式电压互感器输出电压的特征量；

步骤3，在一定计算时间窗口内，计算每个电子式电压互感器输出电压的特征量平均值，计算N个特征量平均值的平均值和方差；

步骤4，在时间尺度上对比N个电子式电压互感器，若某个电子式电压互感器的特征量与其余电子式电压互感器相比出现持续时间异常，则认为该电子式电压互感器可能出现异常；否则返回到步骤2。

电子式电压互感器输出电压为离散值。

步骤2中，N个电子式电压互感器输出电压的特征量包括有效值U_i和相位其中，i＝1,2,…,N，U_i为第i个电子式电压互感器输出电压有效值，为第i个电子式电压互感器输出电压相位。

步骤3中，计算时间窗口内有M个共频周期，在计算时间窗口内，第i个电子式电压互感器输出电压有效值的平均值为第i个电子式电压互感器输出电压相位的平均值为N个有效值平均值的平均值和方差分别为和D_U，N个相位平均值的平均值和方差分别为

步骤4的具体过程为，

定义时间尺度的范围为T，则在T时间内存在个计算时间窗口；其中，M表示时间窗口内的共频周期；

在T时间内，观察每个计算时间窗口内的D_U和如果某个计算时间窗口内，并且成立，则该计算时间窗口中，将第i_ε个电子式电压互感器进行标记，其中，i_ε＝max(U_i-X_U)或者max为取最大值函数；

若在T时间内有超过S个计算时间窗口中第i_ε个电子式电压互感器被标记，则认为第i_ε个电子式电压互感器出现持续时间异常；

本发明所达到的有益效果：本发明在不添加任何设备的前提下能够准确辨识电子式电压互感器的异常状态，为复杂运行环境下的数字式计量系统长期误差稳定性、可靠性评估提供方法支撑，最终促进新一代智能变电站的发展以及数字式计量系统的技术进步和推广应用。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，基于站内联合测量的电子式电压互感器异常辨识方法，包括以下步骤：

步骤1，设某个电压等级的母线上两相间共安装有N个电子式电压互感器。

这里的两相可为AB相间、BC相间或者AC相间，电子式电压互感器输出电压为离散值，可接受的采样点频率范围为f_s＝1kHz～4kHz。

步骤2，同步读取N个电子式电压互感器输出电压的特征量。

N个电子式电压互感器输出电压的特征量包括有效值U_i和相位其中，i＝1,2,…,N，U_i为第i个电子式电压互感器输出电压有效值，为第i个电子式电压互感器输出电压相位。

步骤3，在一定计算时间窗口内，计算每个电子式电压互感器输出电压的特征量平均值，计算N个特征量平均值的平均值和方差。

计算时间窗口内有M个共频周期，M的取值范围为50～100，每个计算时间窗口内含有电压离散值的样本数量为N_s＝f_s/50×M；在计算时间窗口内，第i个电子式电压互感器输出电压有效值的平均值为第i个电子式电压互感器输出电压相位的平均值为N个有效值平均值的平均值和方差分别为和D_U，N个相位平均值的平均值和方差分别为

步骤4，在时间尺度上对比N个电子式电压互感器，若某个电子式电压互感器的特征量与其余电子式电压互感器相比出现持续时间异常，则认为该电子式电压互感器可能出现异常；否则返回到步骤2。

具体过程如下：

定义时间尺度的范围为T，单位为秒，则在T时间内存在个计算时间窗口；其中，M表示时间窗口内的共频周期；

在T时间内，观察每个计算时间窗口内的D_U和如果某个计算时间窗口内，并且成立，则该计算时间窗口中，将第i_ε个电子式电压互感器进行标记，其中，i_ε＝max(U_i-X_U)或者max为取最大值函数；

若在T时间内有超过S个计算时间窗口中第i_ε个电子式电压互感器被标记，则认为第i_ε个电子式电压互感器出现持续时间异常；S一般取值为

举以下例子进一步说明上述方法：

在AB相间安装有4个电子式电压互感器，电子式电压互感器的采样频率为2kHz，时间尺度的范围为T＝30min×60＝1800秒，在30min内存在900个计算时间窗口，S＝450，如表一和表二分别反映了在30min内D_U和的两者情况。

表一30min内D_U和的第一种情况

在表一中，30min内的900个计算时间窗口中的D_U和均满足则判定各电子式电压互感器运行正常。

表二30min内D_U和的第二种情况

在表二中，约有200个计算时间窗口中的D_U和满足另有700个计算时间窗口中的D_U和满足且每个窗口中被标记的均为第i_ε＝2个电子式电压互感器，则认为该电子式电压互感器可能出现异常。

上述方法在不添加任何设备的前提下能够准确辨识电子式电压互感器的异常状态，为复杂运行环境下的数字式计量系统长期误差稳定性、可靠性评估提供方法支撑，最终促进新一代智能变电站的发展以及数字式计量系统的技术进步和推广应用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。