一种电压互感器断线检测方法、设备及系统与流程

本技术涉及预诊断与健康管理，具体涉及一种电压互感器断线检测方法、设备及系统。

背景技术：

1、电压互感器（potential transformer，pt）是电力系统中的重要设备，主要用于供输变电线路作电压、功率测量及继电保护、自动控制，同时可兼作电力线路载波耦合装置的耦合电容器用。电压互感器不会和电网发生铁磁谐振，具有优越的瞬变响应特性。然而，在长期运行过程中，受设备老化、环境侵蚀、外力破坏等因素影响，电压互感器存在断线故障的风险，一旦发生断线，将导致电压异常，严重影响电力系统的安全稳定运行。因此，开展对电压互感器断线检测技术的研发，对于保障电力系统可靠运行而言具有重要意义。

2、现有技术通常是在电压互感器二次侧出现电压异常后，依据采集的电压数据对断线故障进行判定。然而，在断线故障发生前，二次回路中接触点的劣化是一个渐进过程，接触电阻逐渐增大，导致二次侧电压对一次侧信号的跟随质量出现退化。但由于此时稳态工频电压的幅值仍保持正常，现有技术采用固定电压阈值对比的方式无法捕捉断线故障发生前的所述跟随质量出现退化的特征，且未能排除负荷波动对电压信号的干扰以及偶然波动的影响，从而导致断线前兆的识别准确率较低，且无法在故障发生前给出及时有效的预警。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本技术的目的在于提供一种电压互感器断线检测方法、设备及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、第一方面，本技术实施例提供了一种电压互感器断线检测方法，该方法包括以下步骤：

3、持续对电压互感器一次侧的三相电流数据，以及二次侧的三相电压数据和二次回路的电压降数据、负载数据进行采集；

4、将各周期划分为若干个时段，通过电流数据与电压数据之间实际滞后量与理论滞后量的差异，获取各时段内各相的真实滞后值；根据真实滞后值的离散程度，以及电流数据与电压数据中突变点的同步程度，确定各周期的跟随偏差量；

5、通过分析局部时间段内负载数据的离散程度，以及负载数据与电压降数据之间的相关程度，对所述跟随偏差量进行修正，得到各周期的修正偏差量；

6、根据修正偏差量的变化趋势，以及各周期的修正偏差量，构建各周期的周期影响因子；基于各周期的周期影响因子相对于其近邻周期的大小，以及各周期的修正偏差量，确定各周期的征兆判定监测值，以此判断当前周期的电压互感器状态是否为断线前兆状态。

7、在一种优选实施方式中，所述各时段内各相的真实滞后值的获取方法为：

8、对各时段的各相电流数据与电压数据进行互相关分析，并将使相关性值最大时对应的滞后量记为各时段内各相的滞后值；

9、持续采集电压互感器一次侧的功率因数数据，对各时段内功率因数数据的均值进行反余弦函数运算，得到各时段中各相的电流数据与电压数据之间的理论相位差；

10、依据工频频率，将理论相位差转换为理论时间差；

11、将所述滞后值与所述理论时间差之间的差值，记为各时段内各相的真实滞后值。

12、在一种优选实施方式中，所述各周期的跟随偏差量的构建方法为：

13、统计各周期内各相在所有时段内的真实滞后值的标准差；

14、将各周期内各相的电流数据、电压数据分别按照时序顺序排列，记为各周期内各相的电流序列、电压序列；

15、获取各周期内各相的电流序列与电压序列中的所有突变点；

16、以电压序列中的各突变点为中心构建窗口，根据窗口在电压序列中的位序范围，在同一相的电流序列对应的位序范围内检索是否存在电流突变点，若存在突变点，则将电压序列中的对应突变点记为同步突变点；

17、统计各周期内各相电压序列中同步突变点的个数与所有突变点总个数的比值；

18、所述各周期的跟随偏差量与所述标准差呈正相关关系，与所述比值呈负相关关系。

19、在一种优选实施方式中，所述各周期的修正偏差量的获取方法为：

20、统计各周期及其前两个周期的负载数据的变异系数；

21、统计各周期及其前两个周期的负载数据与电压降数据之间的相关系数的绝对值；

22、所述各周期的修正偏差量与所述跟随偏差量呈正相关关系，与所述变异系数、所述绝对值呈负相关关系。

23、在一种优选实施方式中，所述各周期的周期影响因子的构建方法为：

24、对各周期及其所有近邻周期的修正偏差量按照时序顺序进行排列，计算相邻修正偏差量之间的一阶差分值，得到一阶差分序列；

25、统计所述一阶差分序列中的正数个数与数据总个数之间的比值；

26、所述各周期的周期影响因子与各周期的修正偏差量、所述比值均呈正相关关系。

27、在一种优选实施方式中，所述各周期的征兆判定监测值的构建方法为：

28、统计各周期以及所有近邻周期的周期影响因子中的最大值；

29、统计各周期的周期影响因子与所述最大值的差值；

30、所述各周期的征兆判定监测值与各周期的修正偏差量、所述差值均呈正相关关系。

31、在一种优选实施方式中，所述判断当前周期的电压互感器状态是否为断线前兆状态的具体过程为：

32、若当前周期的征兆判定监测值大于或等于预设监测阈值，则判定当前周期的电压互感器状态为断线前兆状态；

33、反之，则判定当前周期的电压互感器状态没有进入断线前兆状态。

34、在一种优选实施方式中，所述预设监测阈值的获取方法为：

35、获取若干个发生过断线故障的电压互感器，将断线故障发生前紧邻的预设数目个历史周期记为近邻极限周期；

36、计算所有近邻极限周期的征兆判定监测值，将所有征兆判定监测值中的平均值记为预设监测阈值。

37、第二方面，本技术实施例提供了一种电压互感器断线检测设备，所述断线检测设备包括：数据采集模块，断线前兆分析模块，断线检测模块。

38、数据采集模块，用于采集电压互感器一次侧的三相电流数据，以及二次侧的三相电压数据和二次回路的电压降数据、负载数据；

39、断线前兆分析模块，用于分析电流数据与电压数据的滞后一致性和突变同步性，确定跟随偏差量；并基于负载数据的离散程度，以及负载数据与电压降数据之间的相关程度，对所述跟随偏差量进行修正，得到修正偏差量；基于修正偏差量的变化趋势和大小，构建各周期的征兆判定监测值；

40、断线检测模块，用于利用各周期的征兆判定监测值，判断当前周期的电压互感器状态是否为断线前兆状态。

41、第三方面，本技术实施例还提供了一种电压互感器断线检测系统，所述系统包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意一项所述一种电压互感器断线检测方法的步骤。

42、由以上实施例可见，本技术实施例提供的一种电压互感器断线检测方法、设备及系统，至少具有如下有益效果：

43、本技术针对现有技术仅利用固定电压阈值方式进行对比，从而难以精准评估断线前期征兆的问题，通过分析各周期的电流数据与电压数据的滞后一致性和突变同步性，构建跟随偏差量，来分析电压互感器一次侧与二次侧的协同程度，初步识别因接触电阻劣化引起的退化情况；通过分析负载数据离散程度和负载数据与电压降数据之间的相关程度，对所述跟随偏差量进行修正，得到各周期的修正偏差量，能够对负载波动引起的电压异常进行量化修正，从而能够区分接触劣化与负载扰动，降低误报率；通过构建征兆判定监测值，利用接触劣化不可逆的物理本质进行综合分析，从而能够排除偶然波动的干扰，全面评估电压互感器的断线风险，进而实现电压互感器断线故障的精准预诊断，保障了电力系统的安全稳定。