本發(fā)明涉及一種基于站內(nèi)聯(lián)合測量的電子式電壓互感器異常辨識方法，屬于數(shù)字化變電站技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

智能電網(wǎng)是我國電網(wǎng)發(fā)展的重要方向，智能變電站是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，是電網(wǎng)最為重要的基礎(chǔ)運行參量采集點、管控執(zhí)行點和未來智能電網(wǎng)的支撐點，其發(fā)展建設(shè)直接影響到我國智能電網(wǎng)建設(shè)的總體水平。按照國家電網(wǎng)公司建設(shè)統(tǒng)一堅強智能電網(wǎng)的規(guī)劃，“十二五”期間我國將建設(shè)110kV及以上智能變電站6100座。數(shù)字式計量系統(tǒng)是智能變電站的重要組成部分，由電子式互感器、合并單元以及數(shù)字化電能表構(gòu)成，其穩(wěn)定性和可靠性關(guān)系到貿(mào)易結(jié)算的公平公正。

隨著多座智能變電站的試點投運，已有大量電子式電壓互感器得到了推廣與應(yīng)用。電子式電壓互感器是數(shù)字式計量系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其轉(zhuǎn)換精度、穩(wěn)定度在整個計量系統(tǒng)誤差控制中起主導(dǎo)作用。但由于采用了新型傳感器和電子部件，仍然存在如下問題：電子式電壓互感器在安裝運行前均已通過各類型式試驗，但在現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境下電子式電壓互感器易受電磁環(huán)境、溫濕度、振動等外界因素影響；復(fù)雜環(huán)境下電子式電壓互感器運行誤差超差或故障常在多種外界干擾源交叉作用下發(fā)生，僅僅通過短時單一加載干擾源的方法無法全面評估電子式電壓互感器性能，缺乏多種典型干擾源下電子式電壓互感器理論建模與試驗技術(shù)研究。此外，由于數(shù)字電能表的輸入基于IEC61850協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)報文，諸如網(wǎng)絡(luò)沖擊、電源異常等都會對數(shù)字電能表造成較大的影響。因此，智能變電站內(nèi)數(shù)字式計量系統(tǒng)普遍存在準確性、穩(wěn)定性等問題，導(dǎo)致數(shù)字式計量系統(tǒng)尚不能獨立用于關(guān)口計量點的貿(mào)易結(jié)算。目前，有些智能變電站內(nèi)采用傳統(tǒng)電能計量裝置和數(shù)字式計量裝置兩套系統(tǒng)并列運行的冗余設(shè)計方案，兩套系統(tǒng)對同一計量點互為比對測量，這種過渡模式明顯增大了建站成本，且不符合智能變電站的發(fā)展要求。

綜上所述，新一代智能變電站的發(fā)展需要數(shù)字式計量系統(tǒng)的技術(shù)進步，智能變電站穩(wěn)定安全的在線運行和數(shù)字式計量系統(tǒng)的長期誤差穩(wěn)定性與可靠性息息相關(guān)。數(shù)字式計量系統(tǒng)的長期誤差穩(wěn)定性、可靠性和計量可信度的提高，有助于提升數(shù)字式計量系統(tǒng)的水平，充分發(fā)揮其數(shù)字化、智能化技術(shù)優(yōu)勢，為智能電網(wǎng)建設(shè)做好技術(shù)支撐，具有巨大的經(jīng)濟效益與社會效益。因此，亟待解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于站內(nèi)聯(lián)合測量的電子式電壓互感器異常辨識方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

基于站內(nèi)聯(lián)合測量的電子式電壓互感器異常辨識方法，包括以下步驟，

步驟1，設(shè)某個電壓等級的母線上兩相間共安裝有N個電子式電壓互感器；

步驟2，同步讀取N個電子式電壓互感器輸出電壓的特征量；

步驟3，在一定計算時間窗口內(nèi)，計算每個電子式電壓互感器輸出電壓的特征量平均值，計算N個特征量平均值的平均值和方差；

步驟4，在時間尺度上對比N個電子式電壓互感器，若某個電子式電壓互感器的特征量與其余電子式電壓互感器相比出現(xiàn)持續(xù)時間異常，則認為該電子式電壓互感器可能出現(xiàn)異常；否則返回到步驟2。

電子式電壓互感器輸出電壓為離散值。

步驟2中，N個電子式電壓互感器輸出電壓的特征量包括有效值U_i和相位其中，i＝1,2,…,N，U_i為第i個電子式電壓互感器輸出電壓有效值，為第i個電子式電壓互感器輸出電壓相位。

步驟3中，計算時間窗口內(nèi)有M個共頻周期，在計算時間窗口內(nèi)，第i個電子式電壓互感器輸出電壓有效值的平均值為第i個電子式電壓互感器輸出電壓相位的平均值為N個有效值平均值的平均值和方差分別為和D_U，N個相位平均值的平均值和方差分別為

步驟4的具體過程為，

定義時間尺度的范圍為T，則在T時間內(nèi)存在個計算時間窗口；其中，M表示時間窗口內(nèi)的共頻周期；

在T時間內(nèi)，觀察每個計算時間窗口內(nèi)的D_U和如果某個計算時間窗口內(nèi)，并且成立，則該計算時間窗口中，將第i_ε個電子式電壓互感器進行標(biāo)記，其中，i_ε＝max(U_i-X_U)或者max為取最大值函數(shù)；

若在T時間內(nèi)有超過S個計算時間窗口中第i_ε個電子式電壓互感器被標(biāo)記，則認為第i_ε個電子式電壓互感器出現(xiàn)持續(xù)時間異常；

本發(fā)明所達到的有益效果：本發(fā)明在不添加任何設(shè)備的前提下能夠準確辨識電子式電壓互感器的異常狀態(tài)，為復(fù)雜運行環(huán)境下的數(shù)字式計量系統(tǒng)長期誤差穩(wěn)定性、可靠性評估提供方法支撐，最終促進新一代智能變電站的發(fā)展以及數(shù)字式計量系統(tǒng)的技術(shù)進步和推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

如圖1所示，基于站內(nèi)聯(lián)合測量的電子式電壓互感器異常辨識方法，包括以下步驟：

步驟1，設(shè)某個電壓等級的母線上兩相間共安裝有N個電子式電壓互感器。

這里的兩相可為AB相間、BC相間或者AC相間，電子式電壓互感器輸出電壓為離散值，可接受的采樣點頻率范圍為f_s＝1kHz～4kHz。

步驟2，同步讀取N個電子式電壓互感器輸出電壓的特征量。

N個電子式電壓互感器輸出電壓的特征量包括有效值U_i和相位其中，i＝1,2,…,N，U_i為第i個電子式電壓互感器輸出電壓有效值，為第i個電子式電壓互感器輸出電壓相位。

步驟3，在一定計算時間窗口內(nèi)，計算每個電子式電壓互感器輸出電壓的特征量平均值，計算N個特征量平均值的平均值和方差。

計算時間窗口內(nèi)有M個共頻周期，M的取值范圍為50～100，每個計算時間窗口內(nèi)含有電壓離散值的樣本數(shù)量為N_s＝f_s/50×M；在計算時間窗口內(nèi)，第i個電子式電壓互感器輸出電壓有效值的平均值為第i個電子式電壓互感器輸出電壓相位的平均值為N個有效值平均值的平均值和方差分別為和D_U，N個相位平均值的平均值和方差分別為

步驟4，在時間尺度上對比N個電子式電壓互感器，若某個電子式電壓互感器的特征量與其余電子式電壓互感器相比出現(xiàn)持續(xù)時間異常，則認為該電子式電壓互感器可能出現(xiàn)異常；否則返回到步驟2。

具體過程如下：

定義時間尺度的范圍為T，單位為秒，則在T時間內(nèi)存在個計算時間窗口；其中，M表示時間窗口內(nèi)的共頻周期；

在T時間內(nèi)，觀察每個計算時間窗口內(nèi)的D_U和如果某個計算時間窗口內(nèi)，并且成立，則該計算時間窗口中，將第i_ε個電子式電壓互感器進行標(biāo)記，其中，i_ε＝max(U_i-X_U)或者max為取最大值函數(shù)；

若在T時間內(nèi)有超過S個計算時間窗口中第i_ε個電子式電壓互感器被標(biāo)記，則認為第i_ε個電子式電壓互感器出現(xiàn)持續(xù)時間異常；S一般取值為

舉以下例子進一步說明上述方法：

在AB相間安裝有4個電子式電壓互感器，電子式電壓互感器的采樣頻率為2kHz，時間尺度的范圍為T＝30min×60＝1800秒，在30min內(nèi)存在900個計算時間窗口，S＝450，如表一和表二分別反映了在30min內(nèi)D_U和的兩者情況。

表一30min內(nèi)D_U和的第一種情況

在表一中，30min內(nèi)的900個計算時間窗口中的D_U和均滿足則判定各電子式電壓互感器運行正常。

表二30min內(nèi)D_U和的第二種情況

在表二中，約有200個計算時間窗口中的D_U和滿足另有700個計算時間窗口中的D_U和滿足且每個窗口中被標(biāo)記的均為第i_ε＝2個電子式電壓互感器，則認為該電子式電壓互感器可能出現(xiàn)異常。

上述方法在不添加任何設(shè)備的前提下能夠準確辨識電子式電壓互感器的異常狀態(tài)，為復(fù)雜運行環(huán)境下的數(shù)字式計量系統(tǒng)長期誤差穩(wěn)定性、可靠性評估提供方法支撐，最終促進新一代智能變電站的發(fā)展以及數(shù)字式計量系統(tǒng)的技術(shù)進步和推廣應(yīng)用。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。