阅读说明：本技术 一种多维度识别电压互感器计量性能在线监测平台 (Multidimensional identification voltage transformer metering performance online monitoring platform ) 是由 陈艳 左淑平 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种多维度识别电压互感器计量性能在线监测平台,数据分析处理模块包括相对偏差处理模块、数据离散性处理模块和统计学规律模块；相对偏差处理模块用于通过对数据采集模块采集的信号,采用相对偏差分析方法,计算电压互感器之间运行的最大比值差和最大相位差,当实际采集的电压互感器之间运行的比值差大于最大比值差、且相位差大于最大相位差,则判断计量性能异常；数据离散性处理模块用于采用狄克逊准则进行数据异常化判断；统计学规律模块用于采用正态分布求取置信水平和置信区间的方法,判断计量性能是否异常。本平台采用相对偏差、数据离散性、统计学规律三种计算过程相互独立的数据分析方法,大大提高了计量性能评估的准确性。(The invention provides a multidimensional identification voltage transformer metering performance online monitoring platform.A data analysis processing module comprises a relative deviation processing module, a data discreteness processing module and a statistical rule module; the relative deviation processing module is used for calculating the maximum ratio difference and the maximum phase difference of operation between the voltage transformers by adopting a relative deviation analysis method according to the signals acquired by the data acquisition module, and judging that the metering performance is abnormal when the actually acquired ratio difference of operation between the voltage transformers is greater than the maximum ratio difference and the phase difference is greater than the maximum phase difference; the data discreteness processing module is used for judging data abnormality by adopting a Dixon criterion; the statistical rule module is used for judging whether the metering performance is abnormal or not by adopting a method of solving the confidence level and the confidence interval by normal distribution. The platform adopts a data analysis method with three independent calculation processes of relative deviation, data discreteness and statistical regularity, so that the accuracy of measurement performance evaluation is greatly improved.)

一种多维度识别电压互感器计量性能在线监测平台

技术领域

本发明属于电网运维技术领域，具体涉及一种多维度识别电压互感器计量性能在线监测平台。

背景技术

关口计量准确性一直以来是营销工作的薄弱环节，关口计量的准确性与计量装置直接相关，计量装置由电能表和互感器组成，关口表、电磁式互感器稳定性高，电容式互感器(CVT)的准确可靠是计量装置的薄弱环节。根据2015-2018年已知数据统计，某500kV跨省输电线路发生负线损31次，根据现场停电检修发现，电能表正常，该线路I回A相CVT误差为+0.395％，超0.2％限值要求的2倍，II回中A相、B相CVT误差超过限值。这些实际案例还有非常多，直接带来的弊端就是电费损失巨大。

根据JJG 1021-2007《电力互感器》检定规程，电压互感器运行后需按照规定开展周检，以核查运行后电压互感器计量性能是否良好。然而，我国在运的110kV及以上电压等级互感器超过30万台，除新建站的交接试验进行误差特性检测外，绝大多数电压互感器无法按照JJG 1021-2007规定进行周期性检测，主要原因如下：1)变电站停电困难，即使有停电检修计划仅对设备绝缘性能开展测试；2)随着电压等级提高，电压互感器计量性能试验用设备体积、重量增加，劳动强度、实施成本及工作风险均大幅提升；3)电网扩建速度远高于人员增加速度，导致相关人员工作强度不断增加，传统的互感器计量性能试验工作模式难以继续实施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种多维度识别电压互感器计量性能在线监测平台，实现对电压互感器计量性能的准确评估。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种多维度识别电压互感器计量性能在线监测平台，其特征在于：本平台包括数据采集模块、数据分析处理模块和通信模块；其中，

数据采集模块包括模拟量采集模块和数字量采集模块，模拟量采集模块包括电压传感器和电压隔离保护单元，用于采集电压互感器的二次输出电压的幅值和相位；数字量采集模块用于从站控层读取全站电压互感器数字信号，然后解包，获得需要监测的电压互感器二次输出电压的幅值、相位、频率；

数据分析处理模块包括相对偏差处理模块、数据离散性处理模块和统计学规律模块；相对偏差处理模块用于通过对数据采集模块采集的信号，采用相对偏差分析方法，计算电压互感器之间运行的最大比值差和最大相位差，当实际采集的电压互感器之间运行的比值差大于最大比值差、且相位差大于最大相位差，则判断计量性能异常；数据离散性处理模块用于采用狄克逊准则进行数据异常化判断；统计学规律模块用于采用正态分布求取置信水平和置信区间的方法，判断计量性能是否异常；

通信模块用于将数据分析处理模块处理的结果远程发送给后台系统。

按上述平台，所述的数据分析处理模块还包括数据判断模块，用于汇总相对偏差处理模块、数据离散性处理模块和统计学规律模块的三个判断结果，当三个判断结果均判断计量性能正常时，判断被检测电压互感器计量性能正常；当三个判断结果均判断计量性能异常时，判断被检测电压互感器计量性能异常；其它判断结果则继续观察。

按上述平台，本平台的同步信号采用GPS对时。

按上述平台，本平台还包括本地存储和显示模块，用于存储数据分离处理模块的判断结果，并进行显示。

本发明的有益效果为：本平台采用相对偏差、数据离散性、统计学规律三种数据分析方法，三种算法的计算过程相互独立，每种算法均能独立获得被监测电压互感器计量性能是否异常，大大提高了计量性能评估的准确性。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图。

图2为本发明一实施例的判断原理图。

具体实施方式

下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。

本发明提供一种多维度识别电压互感器计量性能在线监测平台，如图1所示，本平台包括数据采集模块、数据分析处理模块和通信模块。

数据采集模块包括模拟量采集模块和数字量采集模块，模拟量采集模块包括电压传感器和电压隔离保护单元，用于采集电压互感器的二次输出电压的幅值和相位；整体准确度等级优于0.01级。数字量采集模块用于从站控层读取全站电压互感器数字信号，然后解包，获得需要监测的电压互感器二次输出电压的幅值、相位、频率。

数据分析处理模块包括相对偏差处理模块、数据离散性处理模块和统计学规律模块。如图2所示，相对偏差处理模块用于通过对数据采集模块采集的信号，采用相对偏差分析方法，计算电压互感器之间运行的最大比值差和最大相位差，当实际采集的电压互感器之间运行的比值差大于最大比值差、且相位差大于最大相位差，则判断计量性能异常；数据离散性处理模块用于采用狄克逊准则进行数据异常化判断；统计学规律模块用于采用正态分布求取置信水平和置信区间的方法，判断计量性能是否异常。

通信模块用于将数据分析处理模块处理的结果远程发送给后台系统。通信模块采用经过国家安全加密的芯片，可实现数据的安全远传

进一步的，所述的数据分析处理模块还包括数据判断模块，包含多测量结果不确定度分析功能，用于汇总相对偏差处理模块、数据离散性处理模块和统计学规律模块的三个判断结果，当三个判断结果均判断计量性能正常时，判断被检测电压互感器计量性能正常；当三个判断结果均判断计量性能异常时，判断被检测电压互感器计量性能异常；其它判断结果则继续观察。

本平台的同步信号采用GPS对时，同步信号准确度为1us。

再进一步的，本平台还包括本地存储和显示模块，用于存储数据分离处理模块的判断结果，并进行显示。

本发明能够在不停电状态下，实时监测运行电压互感器计量性能，实现快速计量性能的准确判断；采用相对偏差、数据离散性、统计学规律三种数据分析方法，三种算法的计算过程相互独立，但结论相互制约，每种算法均能独立获得被监测电压互感器计量性能是否异常，每种算法获得权重一样，大大提高了计量性能判断的准确性；本平台可实现对测量数据开展不确定度评定功能；本平台信号采集部分准确度优于0.01级，信号同步采用GPS，准确度为1us，平台整体硬件准确度优于0.05级。

一种多维度识别电压互感器计量性能在线监测平台实例：

对于某变电站内220kV电压等级Ⅰ母和II母电压互感器开展在线监测为例。首先在该变电站控制室内寻找到Ⅰ母和II母的电压互感器计量绕组，将Ⅰ母和II母的电压互感器计量绕组信号接入本平台的信号采集部分；然后，将变电站内GPS信号接入平台，平台上电，输入被监测电压互感器离线数据，启动分析程序，平台可实时自动采集运行电压互感器数据，并开展数据分析和结果显示、存储。若需要远传，则启动远传功能。

以下对三种数据方法开展距离说明本平台的数据分析部分。

第一种：相对偏差

1、获得所监测的电压互感器离线误差数据如表1所示。

表1某变电站220kV电压互感器离线误差数据

所述的比值差为：开展互感器离线误差检测时，被检测电压互感器相对于标准电压互感器得到的比值差。由于离线误差试验时，采用的标准器准确度等级高于被检测电压互感器2个级别，因此标准互感器的误差可以忽略不计，认为是0，因此检测出来的数据就是被检测电压互感器的误差。

2、使用本系统获得两组电压互感器运行中的误差偏差数据如表2所示。

表2某变电站220kV电压互感器带电误差数据

3、开展数据分析。首先，带电监测系统数据显示，两组电压互感器相对偏差均在±0.4％和±20ˊ之内，即两组互感器没有出现超差现象。进一步分析两组互感器相对运行稳定性。将离线时两者偏差与在线时两者偏差进行比对，获得表3数据。

表3电压互感器误差相对偏差比较

根据表3可知，离线状态时两台电压互感器之间的相对误差与运行时两者偏差十分接近，两者比值差偏差在万分位，相位差偏差在个分位。根据JJG1021-2007表5内关于运行中电压互感器运行的最大运行变差可知，安装在同一个变电站内的两台CVT，工作环境温度一致，工作电源频率一致，则两者之间运行产生的运行最大偏差为0.1％和5.4ˊ，表3数据远小于这个阀值，则判断该站运行的220kV电压等级CVT运行稳定性好，计量性能为“正常”。若两台电压互感器的相对运行数据大于±0.4％和±20ˊ时，或计算得到的最大偏差大于0.1％和5.4ˊ时，计量性能为“异常”。其他数据则为“警告”。

第二种：数据离散性

以变电站内同电压等级不同相序之间的运行电压互感器幅值为例，进行计算。获得220kV电压等级Ⅰ母A相幅值10个测量点数据分别为：57.68V、57.69V、57.68V、57.70V、57.71V、57.68V、57.69V、57.70V、57.70V、57.68V；B相幅值10个测量点数据分别为：57.70V、57.69V、57.72V、57.70V、57.72V、57.70V、57.69V、57.69V、57.70V、57.68V；C相幅值10个测量点数据分别为：57.68V、57.68V、57.68V、57.69V、57.70V、57.73V、57.69V、57.68V、57.70V、57.69V。将全部测量值按由小到大的规律排列为：x₁、x₂、┄、x₃₀。采集数据n＝30组，选择狄克逊准则，根据公式计算，根据公式当γ_ij＞γ′_ij,γ_ij＞D(a,n),则x_n为异常值，当γ_ij＜γ′_ij,γ′_ij＞D(a,n),则x₁为异常值。使用这一准则，可以多次剔除异常值，但每次只能剔除一个异常值。

全部数据由小到大排列后为：57.68V、57.68V、57.68V、57.68V、57.68V、57.68V、57.68V、57.68V、57.68V、57.69V、57.69V、57.69V、57.69V、57.69V、57.69V、57.69V、57.69V、57.70V、57.70V、57.70V、57.70V、57.70V、57.70V、57.70V、57.70V、57.70V、57.71V、57.72V、57.72V、57.73V。n＝30，选显著水平a＝0.05，查表得到临界值D(0.05，30)＝0.412。

γ₁₁＞γ′₁₁，γ₁₁＝0.2＜D，因此无异常值。判断监测的这组数据无异常值。

第三种：统计学规律

变电站内电压互感器数据呈正态分布，以变电站内全部采集的幅值和相位作为分析数据，建立两者的正态分布曲线。以幅值为例，正态分布取值为μ＝57.70,σ＝0.1，则计算P(57.7＜x＜57.75)的概率。

若要使得测量点平均值在(μ-a，μ+a)的概率不少于0.95，则计算a得到：

根据现场开展电压互感器误差离线周检经验值，运行后电压互感器存在10％的概率出现计量性能异常。则，当测量点X出现的概率不大于10％，即出现概率小于0.1，则认为该台电压互感器计量性能为“警告”，否则为“正常”。

三种计算方法相对独立，当三种计算结果都指向某台电压互感器时，则该台电压互感器计量性能为“异常”概率很大；当仅某一种或两种算法显示某台电压互感器计量性能存在“警戒”或“异常”时，应继续观察；当全部算法显示电压互感器均“正常”时，证明被监测电压互感器计量性能“正常”。

本平台中数据分析处理部分包含三种数据分析方法，第一种：相对偏差，适用于变电站内同电压等级同相序的运行电压互感器计量性能监测；第二种：数据离散性，除可以同电压等级同相序的运行电压互感器开展监测外，也可以对适用于变电站内同电压等级不同相序之间的运行电压互感器计量性能监测；第三种，统计学规律，除适用于同电压等级同相序，同电压等级不同相序外，也适用于不同电压等级不同相序，及全站运行电压互感器均参与计算的方法；

本平台中数据分析处理部分三种算法相对独立，判断结果可迭代，即每支电压互感器通过三种不同算法后得到一个结论，当三种算法均指向某一支电压互感器计量性能异常时，则认为该台电压互感器计量性能异常概率非常高。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。