一种电子式互感器误差特性快速评价方法及系统与流程

本发明涉及电能计量的技术领域，尤其是指一种电子式互感器误差特性快速评价方法及系统。

背景技术：

电能是国民经济和人民生活极为重要的能源，电气化程度和管理现代化水平是衡量一个国家发达与否的重要标志。近年来，随着商业化运营的管理在电力系统的运用，以及伴随着市场经济的发展和国家电力公司内部模拟市场的推广，电力系统以及社会对电能计量准确性越来越重视，电力系统电能计量系统的稳定可靠直接关系到电力系统的经济效益。随着我国电力系统的改革，对电能计量工作提出了更高的要求，特别是从传统的计划经济向市场经济的转变，电能计量技术更为重要，需要重视它的稳定和准确性。

随着智能变电站的推广应用，电子式互感器、合并单元以及数字化电能表所组成的数字式计量系统得到了广泛应用。在智能变电站中，电子式互感器是整个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。从目前智能变电站内大量数字式计量系统的运行情况来看，普遍存在准确性、稳定性问题，甚至发生故障，难以满足法制计量的要求，其中一个重要的原因就是其自身的准确性和可靠性缺乏有效的评价方法。

国网计量中心对系统内投运的配网电子式互感器的检测情况进行调研发现：其中16％的电子式互感器在投运前未进行检测，例如，未对互感器在投运后进行周期检测、未检测互感器计量性能是否合格，未判断检测合格的互感器所采用的方法是否合理，以及如何评价运行中的互感器性能，这些问题都会给系统的安全运行带来隐患，也是制约其大规模应用的关键问题。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中准确性差，且处理效率低的问题，从而提供一种准确性好，且处理效率高的电子式互感器误差特性快速评价方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明的一种电子式互感器误差特性快速评价方法，包括如下步骤：对原始数据库中的数据进行预处理，判断出不能真实反映互感器运行特性的异常数据，并删除所述异常数据；针对删除后的原始数据库中的数据，对影响电子式互感器误差的影响因子进行降维处理，将数据维度降低到二维或三维，保留权重高的因素进行后续分析。

在本发明的一个实施例中，所述对原始数据库中的数据进行预处理，判断出不能真实反映互感器运行特性的异常数据的方法为：在相同条件下根据一系列测量结果计算平均值；根据所述平均值计算实验标准差；根据所述试验标准差和所述平均值确定出异常数据。

在本发明的一个实施例中，根据所述试验标准差和所述平均值确定出异常数据的方法为：判断数据与平均值的差的绝对值是否大于或等于实验标准差的设定倍数，若所述数据大于或等于所述实验标准差的设定倍数，则判断所述数据为异常数据；反之，则不是异常数据。

在本发明的一个实施例中，所述一系列测试结果包括所述电子式互感器比差的测试结果和角差的测试结果。

在本发明的一个实施例中，对影响电子式互感器误差的影响因子进行降维处理的方法为：计算所述各个影响因子的信息增益值。

在本发明的一个实施例中，所述信息增益值的计算方法为：计算电子式互感器比差或角差的信息总和；将各个影响因子的属性分割成多个属性，计算各个属性的信息量；根据所述各个属性的信息量计算各个影响因子下各个属性的信息总和；根据所述比差或角差的信息总和以及所述各个影响因子下各个属性的信息总和得到所述信息增益值。

在本发明的一个实施例中，所述信息增益值为所述比差或角差的信息总和与所述各个影响因子下各个属性的信息总和的差值。

在本发明的一个实施例中，所述原始数据库是由随机抽取现场试点中电子式互感器中的运行数据组成。

在本发明的一个实施例中，所述影响因子包括下述中的至少一项：负荷、温度、湿度、振动、磁场。

本发明还提供了一种电子式互感器误差特性快速评价系统，包括预处理模块以及处理模块，其中所述预处理模块用于对原始数据库中的数据进行预处理，判断出不能真实反映互感器运行特性的异常数据，并删除所述异常数据；针对删除后的原始数据库中的数据，所述处理模块用于对影响电子式互感器误差的影响因子进行降维处理，将数据维度降低到二维或三维，保留权重高的因素进行后续分析。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的电子式互感器误差特性快速评价方法及系统，对原始数据库中的数据进行预处理，判断出不能真实反映互感器运行特性的异常数据，并删除所述异常数据，剔除测量数据中的异常值，保留客观反映误差特性的偏离较远但不属于异常值的数据，对正确分析获得电子式互感器误差特性有十分重要的意义；对影响电子式互感器误差的影响因子进行降维处理，将数据维度降低到二维或三维，保留权重高的因素进行后续分析，不但有利于提高数据的处理效率，而且有利于保证运算的准确性和稳定性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明电子式互感器误差特性快速评价方法的流程图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本实施例提供一种电子式互感器误差特性快速评价方法，包括如下步骤：步骤s1：对原始数据库中的数据进行预处理，判断出不能真实反映互感器运行特性的异常数据，并删除所述异常数据；步骤s2：针对删除后的原始数据库中的数据，对影响电子式互感器误差的影响因子进行降维处理，将数据维度降低到二维或三维，保留权重高的因素进行后续分析。

本实施例所述电子式互感器误差特性快速评价方法，所述步骤s1中，对原始数据库中的数据进行预处理，判断出不能真实反映互感器运行特性的异常数据，并删除所述异常数据，如果作为电子式互感器误差特性分析的样本数据中混有异常值，必然会影响分析结果，所以剔除测量数据中的异常值，保留客观反映误差特性的偏离较远但不属于异常值的数据，对正确分析获得电子式互感器误差特性有十分重要的意义；所述步骤s2中，针对删除后的原始数据库中的数据，由于电子式互感器运行过程中会产生大量的高维数据，如果直接进行运算，数据的处理效率会大幅度降低，而通过对影响电子式互感器误差的影响因子进行降维处理，将数据维度降低到二维或三维，保留权重高的因素进行后续分析，不但有利于提高数据的处理效率，而且有利于保证运算的准确性和稳定性。

所述对原始数据库中的数据进行预处理，判断出不能真实反映互感器运行特性的异常数据的方法为：在相同条件下根据一系列测量结果计算平均值，其计算公式为：其中所述x1，x2…xn代表测量结果；根据所述平均值计算实验标准差，所述实验标准差s的计算公式为：根据所述试验标准差和所述平均值确定出异常数据。根据所述试验标准差和所述平均值确定出异常数据的方法为：判断数据与平均值的差的绝对值是否大于或等于实验标准差的设定倍数，若所述数据大于或等于所述实验标准差的设定倍数，则判断所述数据为异常数据；反之，则不是异常数据。具体地，若某个可疑值xd与n个结果的平均值之差的绝对值大于或等于3s时，判定xd为异常值，即所述一系列测试结果包括所述电子式互感器比差的测试结果和角差的测试结果。

对影响电子式互感器误差的影响因子进行降维处理的方法为：计算各个影响因子的信息增益值。所述信息增益值的计算方法为：计算所述电子式互感器比差或角差的信息总和，也就是原始数据的总信息量，其中信息总和info(d)的计算公式为：其中，若每个类别的数据个数定义为x·j，n为数据集合中所有数据的个数，各类别出现的概率可定义为pj＝x·j/n，根据信息论(informationtheory)可得到各类别的信息为-log2pj，其中info(d)又称为熵(entropy)常用以衡量数据离散程度或乱度，可用info(d)作为评估训练数据集合d下所有类别的期望信息，当各类别出现的概率相等，则熵值即为1，表示该分类的信息杂乱度最高；将各个影响因子的属性分割成多个属性，计算各个属性的信息量，具体地，假设该数据集合d要根据属性a进行分割，产生共l个数据分割集合di，其中，xi为各属性值ai下的分割数据总个数，xij为属性值ai下且为类别cj的个数，因此，可计算属性ai下的信息量info(ai)，其中接着根据所述各个属性的信息量计算各个影响因子下各个属性的信息总和，也就是分支后的总信息量，属性a的信息则根据各属性值下的数据个数多寡决定，根据所述比差或角差的信息总和以及所述各个影响因子下各个属性的信息总和得到所述信息增益值。具体地，所述信息增益值为所述比差或角差的信息总和与所述各个影响因子下各个属性的信息总和的差值，gain(a)＝info(d)-infoa(d)，所述信息增益由于可以表示为原始数据的总信息量减去分支后的总信息量，表示以属性a作为分支属性对信息的贡献程度，以此类推可计算出以各个属性作为分支变量所能带来的信息贡献度，比较后可找出具有最佳信息增益的分支属性。

下面以随机抽取现场试点中电子式互感器中的运行数据为例具体说明。其中，所述电子式互感器包括电流互感器和电压互感器，误差的影响因子包括下述中的至少一项负荷、温度、湿度、磁场、振动；为探究各影响因子对电子式互感器测量比差、角差的影响程度，计算影响因子的信息增益，对它们进行降维处理。

如以对电子式电流互感器的影响权重为例：随机抽取一年时间内的6组(每组12个数据)，首先将各影响因子进行区间划分：对于负荷(4a-25a)分为低、中、高三个区间，对于温度(-5℃-35℃)分为低、中、高三个区间，对于湿度(20％rh-70％rh)分为低、中、高三个区间，对于磁场(0.02gs-0.3gs)分为弱、强两个区间，对于振动(0.02g-0.2g)分为弱、强两个区间，得到转换后的数据如表3所示：

对于第一组数据，五种属性下所带来的比差信息量总和info(d)、各属性值所带来的信息量info(ai)及信息衡量指针gain(a)，其中所述电子式电流互感器的比差一栏中，“超差”的数量为4个，“不超差”的数量为8个，而总数为12个，则原始数据的总信息量计算如下:

若选择负荷(a)作为分支属性，其中所述负荷(a)中，低负荷为7个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为2个，比差为“不超差”的数量为5个，该低负荷属性下的信息量为所述负荷(a)中，中负荷为2个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为2个，比差为“不超差”的数量为0个，该中负荷属性下的信息量为所述负荷(a)中，高负荷为3个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为0个，比差为“不超差”的数量为3个，该高负荷属性下的信息量为此时分支后的总信息量则其信息增益值为：gain(a)＝0.918-0.503＝0.415。

同理，若选择温度(b)作为分支属性，则其信息增益的计算如下：其中若选择温度(b)作为分支属性，其中所述温度中，低温度为3个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为1个，比差为“不超差”的数量为2个，该低温属性下的信息量为中温度为7个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为2个，比差为“不超差”的数量为5个，该中温属性下的信息量为高温度为2个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为1个，比差为“不超差”的数量为1个，该高温属性下的信息量为此时分支后的总信息量则其信息增益值为：gain(b)＝0.918-0.900＝0.018。

同理，若选择湿度(c)作为分支属性，则其信息增益的计算如下：其中若选择湿度(c)作为分支属性，其中所述湿度中，低湿度为3个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为0个，比差为“不超差”的数量为3个，该低湿度属性下的信息量为中湿度为2个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为0个，比差为“不超差”的数量为2个，该中湿度属性下的信息量为高湿度为7个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为4个，比差为“不超差”的数量为3个，该高温属性下的信息量为此时分支后的总信息量则其信息增益值为：gain(c)＝0.918-0.575＝0.343。

同理，若选择振动(d)作为分支属性，则其信息增益的计算如下：其中若选择振动(d)作为分支属性，其中所述振动中，弱振动为10个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为4个，比差为“不超差”的数量为6个，该弱振动属性下的信息量为强振动为2个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为0个，比差为“不超差”的数量为2个，该强振动属性下的信息量为此时分支后的总信息量则其信息增益值为：gain(d)＝0.918-0.809＝0.109。

同理，若选择磁场(e)作为分支属性，则其信息增益的计算如下：其中若选择磁场(e)作为分支属性，其中所述磁场中，弱磁场为12个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为4个，比差为“不超差”的数量为8个，该弱磁场属性下的信息量为强磁场为0个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为0个，比差为“不超差”的数量为0个，该强磁场属性下的信息量为info(e强)＝0；此时分支后的总信息量则其信息增益值为：gain(e)＝0。

对于第一组数据，五种属性下所带来的角差信息量总和info(d)、各属性值所带来的信息量info(ai)及信息衡量指针gain(a)，其中所述电子式电流互感器的角差一栏中，“超差”的数量为4个，“不超差”的数量为8个，而总数为12个，则原始数据的总信息量计算如下:

若选择负荷(a)作为分支属性，则其信息增益计算如下：其中所述负荷(a)中，低负荷为7个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为3个，比差为“不超差”的数量为4个，该低负荷属性下的信息量为所述负荷(a)中，中负荷为2个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为1个，比差为“不超差”的数量为1个，该中负荷属性下的信息量为所述负荷(a)中，高负荷为3个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为0个，比差为“不超差”的数量为3个，该高负荷属性下的信息量为此时分支后的总信息量则其信息增益值为：gain(a)＝0.918-0.741＝0.177。

同理，若选择温度(b)作为分支属性，则其信息增益计算如下：其中若选择温度(b)作为分支属性，其中所述温度中，低温度为3个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为0个，比差为“不超差”的数量为3个，该低温属性下的信息量为中温度为7个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为2个，比差为“不超差”的数量为5个，该中温属性下的信息量为高温度为2个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为2个，比差为“不超差”的数量为0个，该高温属性下的信息量为此时分支后的总信息量则其信息增益值为：gain(b)＝0.918-0.503＝0.415。

同理，若选择湿度(c)作为分支属性，则其信息增益计算如下：其中若选择湿度(c)作为分支属性，其中所述湿度中，低湿度为3个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为0个，比差为“不超差”的数量为3个，该低湿度属性下的信息量为中湿度为2个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为2个，比差为“不超差”的数量为0个，该中湿度属性下的信息量为高湿度为7个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为2个，比差为“不超差”的数量为5个，该高温属性下的信息量为此时分支后的总信息量则其信息增益值为：gain(c)＝0.918-0.503＝0.415。

同理，若选择振动(d)作为分支属性，则其信息增益计算如下：其中若选择振动(d)作为分支属性，其中所述振动中，弱振动为10个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为3个，比差为“不超差”的数量为7个，该弱振动属性下的信息量为强振动为2个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为1个，比差为“不超差”的数量为1个，该强振动属性下的信息量为此时分支后的总信息量则其信息增益值为：gain(d)＝0.918-0.901＝0.017。

同理，若选择磁场(e)作为分支属性，则其信息增益计算如下：其中若选择磁场(e)作为分支属性，其中所述磁场中，弱磁场为12个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为4个，比差为“不超差”的数量为8个，该弱磁场属性下的信息量为强磁场为0个时，所述电子式电流互感器的比差为“超差”的数量为0个，比差为“不超差”的数量为0个，该强磁场属性下的信息量info(e强)＝0；此时分支后的总信息量则其信息增益值为：gain(e)＝0。

由上次可知：比差中负荷的信息增益(0.415)最大，其次是湿度(0.343)；而按照同样的方法计算同组数据中的角差，发现温度和湿度的信息增益最大(0.415)，其次是负荷(0.177)；按照以上相同步骤，得到的最大的信息增益值出现在负荷、温度、湿度三种因素中，因此将五种影响因子的分析降维成对负荷、温度、湿度这三种主导因素的分析，不但有利于提高数据的处理效率，而且有利于保证运算的准确性和稳定性。

实施例二

本实施例提供一种电子式互感器误差特性快速评价系统，利用实施例一所述的方法对电子式互感器误差特性进行评价，包括预处理模块以及处理模块，其中所述预处理模块用于对原始数据库中的数据进行预处理，判断出不能真实反映互感器运行特性的异常数据，并删除所述异常数据；针对删除后的原始数据库中的数据，所述处理模块用于对影响电子式互感器误差的影响因子进行降维处理，将数据维度降低到二维或三维，保留权重高的因素进行后续分析。

本实施例所述电子式互感器误差特性快速评价系统，包括预处理模块以及处理模块，其中所述预处理模块用于对原始数据库中的数据进行预处理，判断出不能真实反映互感器运行特性的异常数据，并删除所述异常数据，剔除测量数据中的异常值，保留客观反映误差特性的偏离较远但不属于异常值的数据，对正确分析获得电子式互感器误差特性有十分重要的意义；针对删除后的原始数据库中的数据，所述处理模块用于对影响电子式互感器误差的影响因子进行降维处理，将数据维度降低到二维或三维，保留权重高的因素进行后续分析，不但有利于提高数据的处理效率，而且有利于保证运算的准确性和稳定性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。