一种OLTC电流综合诊断报警策略及系统的制作方法

一种oltc电流综合诊断报警策略及系统
技术领域
1.本发明涉及电力设备监测技术领域，特别涉及一种oltc电流综合诊断报警策略及系统。


背景技术：

2.有载分接开关（on-load tap changer，以下简称oltc）是有载调压变压器的关键组成部分，在电力系统中发挥着稳定电网电压、调节无功潮流和增加电网灵活度等重要作用。有载分接开关发生机械故障后，往往会引起严重的变压器事故和停电事故，造成重大的社会经济损失，因此对有载分接开关故障的检测和诊断对保证电网安全和供电可靠性意义重大。
3.实现oltc故障诊断方法有很多，包括基于电流信号的时频域特征值诊断，基于电流信号的时域包络相关性诊断、基于电流信号的频域能量占比诊断等方法，但是现有技术中，这些诊断方法都是独立使用，因此在对oltc的运行状态进行评价时，通常不够全面、准确，存在一定的弊端。
4.基于此，我们提供一种能够有效地将多种诊断方法结合，并能给出oltc电流异常状态综合诊断和评估的oltc电流综合诊断报警策略及系统。


技术实现要素：

5.本发明提供一种oltc电流综合诊断报警策略及系统，其主要目的在于解决现有技术存在的问题。
6.本发明采用如下技术方案：一种oltc电流综合诊断报警策略，其特征在于：包括如下步骤：s1、设定oltc的电流特征值标准样本数据、电流包络相关性标准样本数据和电流能量占比标准样本数据；s2、通过电流传感器采集oltc开关切换时的电流信息，并通过计算获取oltc的电流特征值实时数据、电流包络相关性实时数据和电流能量占比实时数据；s3、采用互相关系数计算方法分别获取电流特征值报警系数、电流包络相关性报警系数和电流能量占比报警系数，并分别依据电流特征值报警系数、电流包络相关性报警系数和电流能量占比报警系数诊断电流特征值、电流包络相关性和电流能量占比是否异常；s4、根据电流特征值、电流包络相关性和电流能量占比的诊断结果进行电流综合异常诊断，并结合各报警系数进行电流故障程度综合诊断。
7.进一步，在步骤s3中，以标准样本数据作为数组x，以实时数据作为数组y，则所述互相关系数的计算公式为：
ꢀꢀ
（1）
式中：r
xy
表示样本相关系数，即报警系数；s
xy
表示样本协方差；s
x
表示数组x的样本标准差；sy表示数组y的样本标准差。
8.进一步，在公式（1）中，样本协方差s
xy
的计算公式为：
ꢀꢀ
（2）样本标准差s
x
的计算公式为：（3）样本标准差sy的计算公式： （4）式中：
ꢀꢀ
和
ꢀꢀ
分别表示数组x和y的平均值，n表示波形的数据点数。
9.进一步，在步骤s3中，设电流特征值报警系数为c1，电流包络相关性报警系数为c2，电流能量占比报警系数为c3；若电流特征值报警系数c1＜0.5，则电流特征值诊断为异常；若c2＜0.5，则电流包络相关性诊断为异常；若c3＜0.5，则电流包络相关性诊断为异常；若出现任一异常，则步骤s4中电流综合诊断为异常并报警。
10.进一步，在步骤s4中，所述电流故障程度包括电流重大故障、电流严重故障、电流一般故障和正常运行，其诊断方法为：若c
1 、c2和c3均小于0.5，则诊断为电流重大故障；若c
1 、c2或 c3中任意两个小于0.5，则诊断为电流严重故障；若c
1 、c2或 c3中只有一个小于0.5，则诊断为电流一般故障；若c
1 、c2和 c3均不小于0.5，则诊断为正常运行。
11.一种oltc电流综合诊断报警系统，其特征在于：包括电流传感器，用于采集oltc开关切换时的电流信息；电流特征值诊断模块，用于根据电流数据计算电流特征值和电流特征值报警系数，并基于电流特征值报警系数诊断电流特征值的异常情况；电流包络相关性诊断模块，用于根据电流数据计算电流包络相关性和电流包络相关性报警系数，并基于电流包络相关性报警系数诊断电流特征值的异常情况；电流能量占比诊断模块：用于根据电流数据计算电流能量占比和电流能量占比报警系数，并基于电流能量占比报警系数诊断电流能量占比的异常情况；电流综合诊断报警模块：用于接收电流特征值报警系数、电流包络相关性报警系数和电流能量占比报警系数，并进行电流综合异常诊断和电流故障程度综合诊断。
12.和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于：本发明所提供的诊断报警策略能够有效地将电流特征值、电流包络相关性和电流能量占比三项电流指标相互结合，从而从多维度地对oltc电流异常状态进行综合诊断和评估，克服了现有技术仅能从单个维度进行电流异常诊断的不足，从根本上提高了诊断结果的准确性和可靠性，具有算法简单，通用性强等优点。
附图说明
13.图1为本发明中电流综合异常诊断的逻辑示意图。
14.图2为本发明中电流故障程度综合诊断的逻辑示意图。
15.图3为本发明中oltc电流综合诊断报警系统的结构示意图。
具体实施方式
16.下面参照附图说明本发明的具体实施方式。
17.参照图1和图2，一种oltc电流综合诊断报警策略，包括如下步骤：s1、设定oltc的电流特征值标准样本数据、电流包络相关性标准样本数据和电流能量占比标准样本数据。在该步骤中，电流相关指标的标准样本数据可由测试人员依据现场数据及经验进行选定。
18.s2、通过电流传感器采集oltc开关切换时的电流信息，并通过计算获取oltc的电流特征值实时数据、电流包络相关性实时数据和电流能量占比实时数据。在该步骤中，电流特征值、电流包络相关性和电流能量占比均采用常规算法获取，在此不进行赘述。
19.s3、采用互相关系数计算方法分别获取电流特征值报警系数、电流包络相关性报警系数和电流能量占比报警系数，并分别依据电流特征值报警系数、电流包络相关性报警系数和电流能量占比报警系数诊断电流特征值、电流包络相关性和电流能量占比是否异常。
20.该步骤实际上是通过评价电流各项指标的实时数据与标准样本数据的相关度来评价电流的故障情况，即以相关系数来表征报警系数，具体地，以标准样本数据作为数组x，以实时数据作为数组y，则所述互相关系数的计算公式为：
ꢀꢀ
（1）式中：r
xy
表示样本相关系数，即报警系数；s
xy
表示样本协方差；s
x
表示数组x的样本标准差；sy表示数组y的样本标准差。
21.在公式（1）中，样本协方差s
xy
的计算公式为： （2）样本标准差s
x
的计算公式为：（3）样本标准差sy的计算公式： （4）其中：
ꢀꢀ
和
ꢀꢀ
分别表示数组x和y的平均值，n表示波形的数据点数。
22.如图1所示，设在步骤s3中求得的电流特征值报警系数为c1，电流包络相关性报警系数为c2，电流能量占比报警系数为c3；若电流特征值报警系数c1＜0.5，则电流特征值诊断
为异常；若c2＜0.5，则电流包络相关性诊断为异常；若c3＜0.5，则电流包络相关性诊断为异常。在此过程中，三种诊断模式相互独立，互补干扰的，确保诊断结果准确可靠。
23.s4、根据电流特征值、电流包络相关性和电流能量占比的诊断结果进行电流综合异常诊断，并结合各报警系数进行电流故障程度综合诊断。
24.当步骤s3中出现任一诊断异常，则电流综合诊断为异常并报警。需要说明的是，在综合诊断模式中并未具体体现是哪项电流指标出现异常，而是提示电流综合异常，这样设计主要是便于给用户呈现出清晰简洁且便于理解的故障信息。而专业工程师在维护或检修时，可以根据各报警系数清晰准确地获取异常的电流指标，以便于迅速准确地作出相关的应对策略。
25.如图2所示，电流故障程度包括电流重大故障、电流严重故障、电流一般故障和正常运行，其诊断方法为：c
1 、c2和c3均小于0.5，则诊断为电流重大故障；若c
1 、c2或 c3中任意两个小于0.5，则诊断为电流严重故障；若c
1 、c2或 c3中任意一个小于0.5，其余均不小于0.5，则诊断为电流一般故障；若c
1 、c2和 c3均不小于0.5，则诊断为正常运行。如此设计可使得用户清晰准确地了解oltc的电流故障程度，并有利于专业工程师迅速准确地作出相关的应对策略。
26.参照图3，基于上述oltc电流综合诊断报警策略，本发明还提供了一种oltc电流综合诊断报警系统，包括相互连接的电流传感器、电流特征值诊断模块、电流包络相关性诊断模块、电流能量占比诊断模块和电流综合诊断报警模块。
27.参照图3，具体地，电流传感器用于采集oltc开关切换时的电流信息。电流特征值诊断模块用于根据电流数据计算电流特征值和电流特征值报警系数，并基于电流特征值报警系数诊断电流特征值的异常情况。电流包络相关性诊断模块用于根据电流数据计算电流包络相关性和电流包络相关性报警系数，并基于电流包络相关性报警系数诊断电流特征值的异常情况。电流能量占比诊断模块用于根据电流数据计算电流能量占比和电流能量占比报警系数，并基于电流能量占比报警系数诊断电流能量占比的异常情况。电流综合诊断报警模块用于接收电流特征值报警系数、电流包络相关性报警系数和电流能量占比报警系数，并进行电流综合异常诊断和电流故障程度综合诊断。
28.参照图3，在诊断过程中，电流特征值诊断模块、电流包络相关性诊断模块和电流能量占比诊断模块独立运行，互不干扰。电流综合诊断报警模块同时接收各诊断模块的诊断结果，从而综合电流数据的各项指标从多个维度进行综合诊断和报警，由此克服了现有技术仅能从单个维度进行电流异常诊断的不足，从根本上提高了诊断结果的准确性和可靠性。
29.上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。