基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法

本发明属于电流互感器检测，具体涉及一种基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法，特别涉及一种基于合电流分解与矢量波动分析的高压电流互感器误差状态在线辨识方法。

背景技术：

1、电流互感器（current transformer，ct）是将高压电网中的大电流转换为小电流供二次侧设备安全采集的基础装备。测量误差是度量ct测量值与测量真值间差异关键指标，直接影响电力系统保护、测控和计量的可靠性，ct超差故障直接导致计量失准，严重故障还将引起引发电力系统失稳甚至裂解，后果极其严重。

2、现有方法为检定规程《jjg 313-2010 测量用电流互感器》提出的定周期停电校验，检定周期为4-10年。该方法主要缺陷为：计划性停电降低供电可靠性，停电窗口难以协调，导致电网中部分ct超期未检，亟需不停电的高效校验方式。

3、为此，专利cn207924122u公开了一种“带电校验”系统，其基本原理与“停电检定”法类似，也是利用标准器获取相对真值，待检定互感器的测得值与相对真值之间的偏差即为互感器的误差，不同之处在于物理标准器由特殊设计而成，具备体积小、重量轻等特点，可采用带电操作方式接入与待检定互感器相同的回路，并实现短期在线运行。但该方法未能摆脱物理标准器的限制，依然仅能定周期开展，并且带电操作易引发过电压，对操作人员、设备安全构成威胁。

4、因此，实现ct计量误差状态的在线评估成为亟待解决的问题。现有研究成果有基于信号处理的方法来实现误差的在线评估，利用信号处理的相关方法，对单台互感器输出信号的高频次采样瞬时值展开信号变换、分离与提取，从中寻找表征互感器异常运行状态的信号分量，通过判断分量的存在与否以及大小来评估互感器的计量误差状态。该类方法可以摆脱停电的影响，但是其仅能诊断出严重故障，不能实现互感器计量误差状态的准确评估。专利cn113504501a公开了一种电流互感器在线监测系统及方法，该方法提出在电网交流信号中耦合一个测试信号并在二次回路中对采集的信号进行处理得到被测互感器的实际误差，但存在对电网造成冲击且测量精度不高的问题。

技术实现思路

1、为安全、高精度地实现电流互感器计量误差状态的在线评估，在本发明的第一方面提供了一种基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法，包括：获取同一母线上的多个同相电流互感器的数据，并构建电流互感器群体建模电流矢量数据；对所述电流互感器群体建模电流矢量数据进行预处理，得到第一建模数据集；利用偏最小二乘法，对第一建模数据集进行处理，得到第二建模数据集；基于所述第二建模数据集，计算第一建模数据集的平方预测误差统计值的累积分布函数；根据所述累积分布函数，计算平方预测误差的统计量控制限；根据所述统计量控制限优化所述第二建模数据集；实时获取所述电流互感器群体的二次电流信号，并基于优化后的第二建模数据集,计算所述电流互感器群体的平方预测误差统计值及其控制限；根据所述电流互感器群体的平方预测误差统计值及其控制限的大小关系，判断所述电流互感器群体是否超差；计算每条线路的时序解集，并根据所述时序解集定位存在超差的电流互感器群体的故障线路。

2、在本发明的一些实施例中，所述利用偏最小二乘法，对第一建模数据集进行处理，得到第二建模数据集包括：确定第一建模数据集的潜变量个数；基于潜变量个数所对应的响应变量累计方差百分比，判断所述潜变量个数是否达到故障检测要求；基于达到故障检测要求的潜变量个数，使用偏最小二乘法对第一建模数据集中的自变量矩阵及建模因变量矩阵处理。

3、在本发明的一些实施例中，所述基于所述第二建模数据集，计算第一建模数据集的平方预测误差统计值的累积分布函数包括：基于所述第二建模数据集,计算第一建模数据集的平方预测误差统计值；通过高斯核函数对第一建模数据集的平方预测误差统计值进行估计，得到核密度分布带宽；基于所述核密度分布带宽和高斯核函数，计算第一建模数据集的平方预测误差统计值的累积分布函数。

4、在本发明的一些实施例中，所述根据所述电流互感器群体的平方预测误差统计值及其控制限的大小关系，判断所述电流互感器群体是否超差包括：

5、若所述电流互感器群体的平方预测误差统计值大于其对应的控制限时，则初步判断所述电流互感器群体存在超差。

6、进一步的，所述计算每条线路的时序解集，并根据所述时序解集定位存在超差的电流互感器群体的故障线路包括：从存在超差的电流互感器群体的数据集中提取异常时段数据；根据所述异常时段数据和偏最小二乘法，计算特征系数矩阵；通过所述特征系数矩阵和预设q统计量，计算所述异常时段数据中的每条线路对应的时序解集。

7、在上述的实施例中，所述对所述电流互感器群体建模电流矢量数据进行预处理，得到第一建模数据集包括：根据每条线路的电流互感器的额定量程，提取电流数据；基于提取后的电流数据，建模电流矢量数据；根据所述电流矢量数据的实部和虚部，构建建模数据集；通过z-score标准化，对所述建模数据集进行标准化，得到第一建模数据集。

8、本发明的第二方面，提供了一种基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识装置，包括：获取模块，用于获取同一母线上的多个同相电流互感器的数据，并构建电流互感器群体建模电流矢量数据；对所述电流互感器群体建模电流矢量数据进行预处理，得到第一建模数据集；处理模块，用于利用偏最小二乘法，对第一建模数据集进行处理，得到第二建模数据集；第一计算模块，用于基于所述第二建模数据集，计算第一建模数据集的平方预测误差统计值的累积分布函数；根据所述累积分布函数，计算平方预测误差的统计量控制限；第二计算模块，用于实时获取所述电流互感器群体的二次电流信号，并基于第二建模数据集计算所述电流互感器群体的平方预测误差统计值及其控制限；判断模块，用于根据所述电流互感器群体的平方预测误差统计值及其控制限的大小关系，判断所述电流互感器群体是否超差；计算每条线路的时序解集，并根据所述时序解集定位存在超差的电流互感器群体的故障线路。

9、本发明的第三方面，提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明在第一方面提供的基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法。

10、本发明的第四方面，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明在第一方面提供的基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法。

11、本发明的有益效果是：

12、本发明提出的电流互感器计量误差状态在线辨识方法，基于群体周期检定后的正常数据以及同一母线上各线路同相ct测量数据，可在摆脱停电与实物标准器的双重依赖的前提下，及时辨别超差ct，指导电力公司的运维工作，推动输变电设备精准检修，为电能贸易公平及电网安全运行提供保障。

技术特征：

1.一种基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法，其特征在于，所述利用偏最小二乘法，对第一建模数据集进行处理，得到第二建模数据集包括：

3.根据权利要求1所述的基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法，其特征在于，所述基于所述第二建模数据集，计算第一建模数据集的平方预测误差统计值的累积分布函数包括：

4.根据权利要求1所述的基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法，其特征在于，所述根据所述电流互感器群体的平方预测误差统计值及其控制限的大小关系，判断所述电流互感器群体是否超差包括：

5.根据权利要求4所述的基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法，其特征在于，所述计算每条线路的时序解集，并根据所述时序解集定位存在超差的电流互感器群体的故障线路包括：

6.根据权利要求1所述的基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法，其特征在于，所述对所述电流互感器群体建模电流矢量数据进行预处理，得到第一建模数据集包括：

7.一种基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识装置，其特征在于，所述处理模块包括：

9.一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至6任一项所述的基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法。

10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法。

技术总结
本发明涉及一种基于合电流矢量分析的电流互感器误差状态在线辨识方法，包括：获取同一母线上的多个同相电流互感器的数据，并基于电流矢量数据并根据其构建第一建模数据集；利用偏最小二乘法，对第一建模数据集进行处理，得到第二建模数据集；基于第二建模数据集，计算第一建模数据集的SPE统计值和SPE的控制限；实时获取所述电流互感器群体的二次电流信号，根据所述电流互感器群体的SPE统计值及其控制限，判断所述电流互感器群体是否超差；基于时序解集，定位存在超差的电流互感器群体的故障线路。本发明通过PLS和SPE统计量,判断群体异常和定位故障线路，实现了在时序上在线评估电流互感器的计量误差状态，解决了电流互感器定期误差停电校验的难题。

技术研发人员：程诚,李红斌,张传计,郭盼盼,陈庆
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15