一种电容式电压互感器在线分析方法及相关装置与流程

1.本技术涉及电力设备状态分析技术领域，尤其涉及一种电容式电压互感器在线分析方法及相关装置。


背景技术：

2.电容式电压互感器是35kv及以上变电站中的主要设备之一，其在电力系统中主要承担着两方面的重要任务：一是把母线或者线路的高电压变换成可以直接测量的低电压送给测控装置和保护装置，起到电压测量和继电保护的作用；二是在具有两个电源点的联络线路上进行检同期、检无压，保障联络断路器两端电压、频率、相位等满足同期条件。鉴于电容式电压互感器在电力系统中的上述重要作用，所以必须保障其不能带病运行。
3.目前，对电容式电压互感器进行状态分析主要有两种方法；一是利用电容式电压互感器二次电压历史数据进行健康状态评价的方法，弥补了周期性停电预防性试验检测实时性不足的问题，上述所提方法需要开展电网拓扑分析，找出同一电气节点的所有设备，然后进行横向对比，因此至少要存在一个与之同一电气节点设备，但由于线变组接线设备以及热备用状态的设备并不存在与之同一电气节点的设备，这就导致所提方法失效，也就是普适性上存在明显缺陷；二是利用电容式电压互感器二次电压实时数据及预测数据进行健康状态评价的方法，在普适性上得到了很大的改善，但在进行数据预测时，不可避免需要设定边界条件，受边界条件和预测方法固有精度的限制，预测值会出现偏差，而其所提的方法将预测值作为基准，这就出现了基准值可能存在误差，在灵敏度上出现了明显缺陷。显然现有对电容式电压互感器健康状态评价方法不能同时兼顾实时性、普适性和灵敏性。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种电容式电压互感器在线分析方法及相关装置，用于解决现有技术不能同时兼顾实时性、普适性和灵敏性的技术问题。
5.有鉴于此，本技术第一方面提供了一种电容式电压互感器在线分析方法，所述方法包括：s1、获取待分析电容式电压互感器的二次电压历史数据，以及待分析电容式电压互感器所挂接的主变压器对应侧套管的电容量和泄漏电流的在线监测历史数据；s2、基于电压绝对偏差率计算公式，根据二次电压历史数据、电容量和泄漏电流的在线监测历史数据计算电压绝对偏差率；s3、当所述电压绝对偏差率不在预设范围时，判定待分析电容式电压互感器为异常状态，否则执行步骤s4；s4、基于电压相对偏差率计算公式，根据二次电压历史数据、电容量和泄漏电流的在线监测历史数据计算电压相对偏差率；s5、当所述电压相对偏差率不等于预设偏差值时，判定待分析电容式电压互感器为异常状态，否则执行步骤s1。
6.可选地，所述当所述电压绝对偏差率不在预设范围时，判定待分析电容式电压互感器为异常状态，否则执行步骤s4，具体包括：当所述电压绝对偏差率小于等于0或大于等于1时，判定待分析电容式电压互感器为异常状态，并发出告警信号，否则执行步骤s4。
7.可选地，所述电压绝对偏差率计算公式，具体为：；式中，为所述电压绝对偏差率，为所取二次电压数据的个数，为所取二次电压历史数据按照时表从小到大排列的第p个二次电压值，为所取套管在线监末屏泄漏电流历史数据按照时表从小到大排列的第p个二次电压值，为所取套管在线监测电容量历史数据按照时表从小到大排列的第p个二次电压值。
8.可选地，所述电压相对偏差率计算公式，具体为：；式中，为所述电压相对偏差率，（p=0，1，...m）为拟合系数，为拟合系数的个体差异度。
9.本技术第二方面提供一种电容式电压互感器在线分析系统，所述系统包括：获取单元，用于获取待分析电容式电压互感器的二次电压历史数据，以及待分析电容式电压互感器所挂接的主变压器对应侧套管的电容量和泄漏电流的在线监测历史数据；第一计算单元，用于基于电压绝对偏差率计算公式，根据二次电压历史数据、电容量和泄漏电流的在线监测历史数据计算电压绝对偏差率；第一分析单元，用于当所述电压绝对偏差率不在预设范围时，判定待分析电容式电压互感器为异常状态，否则触发第二计算单元；第二计算单元，用于基于电压相对偏差率计算公式，根据二次电压历史数据、电容量和泄漏电流的在线监测历史数据计算电压相对偏差率；第二分析单元，用于当所述电压相对偏差率不等于预设偏差值时，判定待分析电容式电压互感器为异常状态，否则触发获取单元。
10.可选地，所述第一分析单元，具体用于：当所述电压绝对偏差率小于等于0或大于等于1时，判定待分析电容式电压互感器
为异常状态，并发出告警信号，否则触发第二计算单元。
11.可选地，所述电压绝对偏差率计算公式，具体为：；式中，为所述电压绝对偏差率，为所取二次电压数据的个数，为所取二次电压历史数据按照时表从小到大排列的第p个二次电压值，为所取套管在线监末屏泄漏电流历史数据按照时表从小到大排列的第p个二次电压值，为所取套管在线监测电容量历史数据按照时表从小到大排列的第p个二次电压值。
12.可选地，所述电压相对偏差率计算公式，具体为：；式中，为所述电压相对偏差率，（p=0，1，...m）为拟合系数，为拟合系数的个体差异度。
13.本技术第三方面提供一种电容式电压互感器在线分析设备，所述设备包括处理器以及存储器：所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述程序代码中的指令，执行如上述第一方面所述的电容式电压互感器在线分析方法的步骤。
14.本技术第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述第一方面所述的电容式电压互感器在线分析方法。
15.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：本技术提供了一种电容式电压互感器在线分析方法，包括：s1、获取待分析电容式电压互感器的二次电压历史数据，以及待分析电容式电压互感器所挂接的主变压器对应侧套管的电容量和泄漏电流的在线监测历史数据；s2、基于电压绝对偏差率计算公式，根据二次电压历史数据、电容量和泄漏电流的在线监测历史数据计算电压绝对偏差率；s3、当电压绝对偏差率不在预设范围时，判定待分析电容式电压互感器为异常状态，否则执行步骤s4；s4、基于电压相对偏差率计算公式，根据二次电压历史数据、电容量和泄漏电流的在线监测历史数据计算电压相对偏差率；s5、当电压相对偏差率不等于预设偏差值时，判定待分析电容式电压互感器为异常状态，否则执行步骤s1。
16.本技术提供的一种电容式电压互感器在线分析方法，通过获取待在线试验电容式电压互感器二次电压历史数据；获取待在线试验电容式电压互感器所挂接主变压器对应侧套管电容量和泄漏电流在线监测历史数据；计算电压绝对偏差率作为第一评价指标；判断是否满足异常标准；当满足第一评价指标异常标准时，启动异常报警；当不满足第一评价指标异常标准时，计算电压相对偏差率作为第二评价指标；判断是否满足异常标准；当满足第二评价指标异常标准时，启动异常报警；当不满足第二评价指标异常标准时，返回执行获取待试验电容式电压互感器二次电压历史数据。与现有技术相比，本技术利用调度自动化系统、主变压器套管在线监测系统，对电容式电压互感器二次电压和所挂接的主变压器套管端电压进行关联分析，在线实现电容式电压互感器的异常检出，可以实时、灵敏的实现所有电容式电压互感器的健康状态评价，从而解决了现有技术不能同时兼顾实时性、普适性和灵敏性的技术问题。
附图说明
17.图1为本技术实施例中提供的一种电容式电压互感器在线分析方法实施例；图2为本技术实施例中提供的一种电容式电压互感器在线分析系统实施例。
具体实施方式
18.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.请参阅图1，本技术实施例中提供的一种电容式电压互感器在线分析方法，包括：步骤101、获取待分析电容式电压互感器的二次电压历史数据，以及待分析电容式电压互感器所挂接的主变压器对应侧套管的电容量和泄漏电流的在线监测历史数据；需要说明的是，获取待在线分析电容式电压互感器二次电压历史数据，电容式电压互感器自投产以来的二次电压历史数据均在调度自动化系统scada数据库中存储，虽然电容式电压互感器二次电压在设备侧是实时测量的，但每隔15min才会上传一个时间点的数据到数据库中存储（是按照9:00、9:15、9:30、：9:45这样的时间节点上传数据库的）。通过ftp的方式访问调度自动化系统scada数据库可获取待在线试验电容式电压互感器二次电压历史数据，并且数据带gps时标。而获取待在线试验电容式电压互感器所挂接主变压器对应侧套管电容量和泄漏电流在线监测历史数据，主变压器套管电容量和泄漏电流在设备端处于实时监测状态，但每隔15min才会上传一个时间点的数据到主变压器套管在线监测系统数据库中存储（是按照9:00、9:15、9:30、：9:45这样的时间节点上传数据库的）。通过dblink的方式访问主变压器套管在线监测系统数据库数据库可获取待在线试验电容式电压互感器所挂接主变压器对应侧套管电容量和泄漏电流在线监测历史数据，并且数据带gps时标，数据量与时间点与二次电压历史数据保持一一对应。
20.步骤102、基于电压绝对偏差率计算公式，根据二次电压历史数据、电容量和泄漏电流的在线监测历史数据计算电压绝对偏差率；步骤103、当电压绝对偏差率不在预设范围时，判定待分析电容式电压互感器为异
常状态，否则执行步骤104；对于步骤102-103，需要说明的是，本实施例电压绝对偏差率作为第一评价指标，电压绝对偏差率用α表示，计算公式如下所示，将二次电压历史数据的平均值与套管端电压平均值的差异用
△
u1表示，将二次电压历史数据的平均值与系统标称电压的差异的用
△
u2表示，电压绝对偏差率α是
△
u1与
△
u2的比值，当
△
u1超过
△
u2时认为电容式电压互感器异常，产生告警，也就是不告警区间为0＜α＜1。
21.式子中u
meas.av
表示所取二次电压历史数据的平均值，u
bush.av
表示套管端电压计算值的平均值，u
bm
表示系统电压标称值（电压等级确定时，u
bm
为常数），n表示所取二次电压数据的个数，u
p
表示所取二次电压历史数据按照时表从小到大排列的第p个二次电压值，i
p
表示所取套管在线监末屏泄漏电流历史数据按照时表从小到大排列的第p个二次电压值，c
p
表示所取套管在线监测电容量历史数据按照时表从小到大排列的第p个二次电压值。
22.步骤104、基于电压相对偏差率计算公式，根据二次电压历史数据、电容量和泄漏电流的在线监测历史数据计算电压相对偏差率；步骤105、当所述电压相对偏差率不等于预设偏差值时，判定待分析电容式电压互感器为异常状态，否则执行步骤101。
23.对于步骤104-105，需要说明的是，本实施例将电压相对偏差率作为第二评价指标，电压相对偏差率用β表示，β计算需要依靠二次电压测量值与套管端电压计算值的函数关系。由于二次电压测量值u
p
与套管端电压计算值的影响，所以二者存在函数关系，并且可以通过数据拟合的方式确定，于是有：也就是：
式中（p=0,1,,...m）表示拟合系数。
24.通过让误差e最小，可以求得，e的计算公式如下：式中表示二次电压历史数据实际值，表示二次电压历史数据拟合值。
25.上述关系用矩阵可以表示为：由所取得的二次电压历史数据可以求得拟合系数：将所取得的二次电压历史数据舍弃时表最新的测量值，即舍弃，再次进行拟合，则有：
可以再次求得拟合系数：于是求得第二评价指标电压相对偏差率可以用拟合系数的群体差异度来表征，计算公式如下，当时认为电容式电压互感器异常，产生告警，否则返回步骤101。
26.其中表示拟合系数的个体差异度，计算公式如下，其中0.97和1.05为经验值。
27.本实施例提供的一种电容式电压互感器在线分析方法，通过获取待在线试验电容式电压互感器二次电压历史数据；获取待在线试验电容式电压互感器所挂接主变压器对应
侧套管电容量和泄漏电流在线监测历史数据；计算电压绝对偏差率作为第一评价指标；判断是否满足异常标准；当满足第一评价指标异常标准时，启动异常报警；当不满足第一评价指标异常标准时，计算电压相对偏差率作为第二评价指标；判断是否满足异常标准；当满足第二评价指标异常标准时，启动异常报警；当不满足第二评价指标异常标准时，返回执行获取待试验电容式电压互感器二次电压历史数据。与现有技术相比，本技术利用调度自动化系统、主变压器套管在线监测系统，对电容式电压互感器二次电压和所挂接的主变压器套管端电压进行关联分析，在线实现电容式电压互感器的异常检出，可以实时、灵敏的实现所有电容式电压互感器的健康状态评价，从而解决了现有技术不能同时兼顾实时性、普适性和灵敏性的技术问题。
28.以上为本技术实施例中提供的一种电容式电压互感器在线分析方法实施例，以下为本技术实施例中提供的一种电容式电压互感器在线分析系统实施例。
29.请参阅图2，本技术实施例中提供的一种电容式电压互感器在线分析方法，包括：获取单元201，用于获取待分析电容式电压互感器的二次电压历史数据，以及待分析电容式电压互感器所挂接的主变压器对应侧套管的电容量和泄漏电流的在线监测历史数据；第一计算单元202，用于基于电压绝对偏差率计算公式，根据二次电压历史数据、电容量和泄漏电流的在线监测历史数据计算电压绝对偏差率；第一分析单元203，用于当所述电压绝对偏差率不在预设范围时，判定待分析电容式电压互感器为异常状态，否则触发第二计算单元；第二计算单元204，用于基于电压相对偏差率计算公式，根据二次电压历史数据、电容量和泄漏电流的在线监测历史数据计算电压相对偏差率；第二分析单元205，用于当所述电压相对偏差率不等于预设偏差值时，判定待分析电容式电压互感器为异常状态，否则触发获取单元。
30.进一步地，本技术实施例还提供了一种电容式电压互感器在线分析设备，所述设备包括处理器以及存储器：所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行上述方法实施例所述的电容式电压互感器在线分析方法。
31.进一步地，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述方法实施例所述的电容式电压互感器在线分析方法。
32.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
33.本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固
有的其它步骤或单元。
34.应当理解，在本技术中，“至少一个（项）”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项（个）或复数项（个）的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项（个），可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
35.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
36.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
37.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
38.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（英文全称：read-only memory，英文缩写：rom）、随机存取存储器（英文全称：random access memory，英文缩写：ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
39.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。