互感器计量异常识别方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明涉及异常检测技术领域，尤其是涉及一种互感器计量异常识别方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.高压电能计量装置由高压关口互感器、电能表组成，可感知电压、电流等电网核心电气参数，涉及电能计量、测量等多环节，其测量数据是电能贸易结算、电碳交易的直接依据。电能表可在运行中带电与标准表进行比对，而高压互感器则需要一次系统停电配合，实际工作中，大部分运行线路难以为互感器误差检测计划停电，导致互感器误差是否正常无法及时发现超差，易引起电能贸易纠纷。目前已出现的电压互感器计量性能在线监测技术，以单个站点内运行的电压互感器为分析对象，不以有电气关系的站间数据作为分析对象。现有技术通过采集站内电压互感器输出信号，构建站内虚拟标准，实现站内电压互感器计量性能状态评估。该技术无真实物理标准器，全部由数据运算建立虚拟标准，计算准确性不高。


技术实现要素：

3.本发明旨在提供一种互感器计量异常识别方法、装置、设备及存储介质，以解决上述技术问题，从而能够提高对站间关口互感器进行异常检测的准确性。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种互感器计量异常识别方法，包括：
5.采集多个变电站内关口互感器的计量绕组运行信号；
6.基于所述计量绕组运行信息分别计算各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差；
7.获取预先记录的所述目标发电厂的互感器离线误差，并根据所述互感器离线误差以及各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差确定疑似异常互感器；
8.确定所述疑似异常互感器所在的变电站中与所述疑似异常互感器相对应的所有同类互感器；
9.根据所述疑似异常互感器与各个所述同类互感器的误差相对偏差确定所述同类互感器的稳定性，并基于所述同类互感器的稳定性确定所述疑似异常互感器是否发生计量异常。
10.进一步地，所述基于所述计量绕组运行信号分别计算各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差，包括：
11.分别建立各个变电站与所述目标发电厂的二端口网络电量模型；
12.基于所述二端口网络电量模型，利用采集到的变电站在不同时刻下的计量绕组运行信号进行计算得到各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差。
13.进一步地，所述获取预先记录的所述目标发电厂的互感器离线误差，并根据所述互感器离线误差以及各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差确定疑似异常互感
器，包括：
14.分别将所述互感器离线误差与各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差进行叠加，得到各个变电站的关口互感器误差；
15.将关口互感器误差大于阈值第一阈值的变电站对应的关口互感器确定为疑似异常互感器。
16.进一步地，所述确定所述疑似异常互感器所在的变电站中与所述疑似异常互感器相对应的所有同类互感器，包括：
17.将所述疑似异常互感器所在的变电站中与所述疑似异常互感器属性一致的互感器，确定为与所述疑似异常互感器相对应的同类互感器；其中，所述属性一致包括电压等级一致和相序一致。
18.进一步地，所述根据所述疑似异常互感器与各个所述同类互感器的误差相对偏差确定所述同类互感器的稳定性，并基于所述同类互感器的稳定性确定所述疑似异常互感器是否发生计量异常，包括：
19.分别计算所述疑似异常互感器与各个所述同类互感器的误差相对偏差；
20.基于各个误差相对偏差判断所述同类互感器的相对偏差是否稳定；
21.若是，则确定所述疑似异常互感器发生计量异常；
22.若否，则确定所述疑似异常互感器未发生计量异常。
23.进一步地，所述变电站和所述目标发电厂中的互感器类型均包括电压互感器和电流互感器。
24.进一步地，所述互感器误差偏差包括比值差偏差和相位差偏差。
25.本发明还提供一种互感器计量异常识别装置，包括：
26.信号采集模块，用于采集多个变电站内关口互感器的计量绕组运行信号；
27.偏差计算模块，用于基于所述计量绕组运行信息分别计算各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差；
28.异常初步确定模块，用于获取预先记录的所述目标发电厂的互感器离线误差，并根据所述互感器离线误差以及各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差确定疑似异常互感器；
29.同类互感器确定模块，用于确定所述疑似异常互感器所在的变电站中与所述疑似异常互感器相对应的所有同类互感器；
30.异常识别模块，用于根据所述疑似异常互感器与各个所述同类互感器的误差相对偏差确定所述同类互感器的稳定性，并基于所述同类互感器的稳定性确定所述疑似异常互感器是否发生计量异常。
31.本发明还提供一种终端设备，包括处理器和存储有计算机程序的存储器，所述处理器执行所述计算机程序时实现任一项所述的互感器计量异常识别方法。
32.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的互感器计量异常识别方法。
33.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
34.本发明提供了一种互感器计量异常识别方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：采集多个变电站内关口互感器的计量绕组运行信号；基于所述计量绕组运行信息分别
计算各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差；获取预先记录的所述目标发电厂的互感器离线误差，并根据所述互感器离线误差以及各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差确定疑似异常互感器；确定所述疑似异常互感器所在的变电站中与所述疑似异常互感器相对应的所有同类互感器；根据所述疑似异常互感器与各个所述同类互感器的误差相对偏差确定所述同类互感器的稳定性，并基于所述同类互感器的稳定性确定所述疑似异常互感器是否发生计量异常。通过实施例本发明实施例能够提高对站间关口互感器进行异常检测的准确性。
附图说明
35.图1是本发明提供的互感器计量异常识别方法的流程示意图之一；
36.图2是本发明提供的互感器计量异常识别方法的流程示意图之二；
37.图3是本发明提供的高压互感器运行监测装置功能示意图；
38.图4是本发明提供的站间电量传递原理示意图；
39.图5是本发明提供的输电线路对侧站内互感器接线原理示意图；
40.图6是本发明提供的互感器计量异常识别装置的结构示意图。
具体实施方式
41.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
42.请参见图1，本发明实施例提供了一种互感器计量异常识别方法，可以包括步骤：
43.s1、采集多个变电站内关口互感器的计量绕组运行信号；
44.s2、基于所述计量绕组运行信息分别计算各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差；
45.s3、获取预先记录的所述目标发电厂的互感器离线误差，并根据所述互感器离线误差以及各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差确定疑似异常互感器；
46.s4、确定所述疑似异常互感器所在的变电站中与所述疑似异常互感器相对应的所有同类互感器；
47.s5、根据所述疑似异常互感器与各个所述同类互感器的误差相对偏差确定所述同类互感器的稳定性，并基于所述同类互感器的稳定性确定所述疑似异常互感器是否发生计量异常。
48.需要说明的是，首先记录发电厂内关口互感器离线误差数据；然后采集发电厂每条出线对应的变电站内全部关口互感器计量绕组运行信号，包括幅值、相角、频率、时刻等数据。然后，以变电站内关口互感器为参考量，将一条线路两端的电压互感器和电流互感器看成一个二端口网络，建立二端口网络电量模型，通过采集两个时刻下的互感器信号，可计算出同一条线路上，变电站侧的互感器相对于发电厂侧互感器的误差偏差，再结合预先记录的发电厂互感器离线误差即可确定出超出一定阈值的疑似异常互感器。接下来，获取该疑似异常互感器所在变电站的所有同类互感器，再根据这些同类互感器的误差稳定性最终
确定得到该疑似异常互感器是否发生计量异常。
49.进一步地，所述基于所述计量绕组运行信号分别计算各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差，包括：
50.分别建立各个变电站与所述目标发电厂的二端口网络电量模型；
51.基于所述二端口网络电量模型，利用采集到的变电站在不同时刻下的计量绕组运行信号进行计算得到各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差。
52.进一步地，所述获取预先记录的所述目标发电厂的互感器离线误差，并根据所述互感器离线误差以及各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差确定疑似异常互感器，包括：
53.分别将所述互感器离线误差与各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差进行叠加，得到各个变电站的关口互感器误差；
54.将关口互感器误差大于阈值第一阈值的变电站对应的关口互感器确定为疑似异常互感器。
55.需要说明的是，疑似异常互感器可以是一个或多个，当根据设定的第一阈值判定存在多个疑似异常互感器时，后续需分别获取这些疑似异常互感器相应的同类互感器，以分别判定各个疑似异常互感器是否发生计量异常。
56.进一步地，所述确定所述疑似异常互感器所在的变电站中与所述疑似异常互感器相对应的所有同类互感器，包括：
57.将所述疑似异常互感器所在的变电站中与所述疑似异常互感器属性一致的互感器，确定为与所述疑似异常互感器相对应的同类互感器；其中，所述属性一致包括电压等级一致和相序一致。
58.需要说明的是，可以根据电压等级和相序的一致性确定该变电站中与该疑似异常互感器相对应的同类互感器，且对于同一个疑似异常互感器，其同类互感器至少为两个。
59.进一步地，所述根据所述疑似异常互感器与各个所述同类互感器的误差相对偏差确定所述同类互感器的稳定性，并基于所述同类互感器的稳定性确定所述疑似异常互感器是否发生计量异常，包括：
60.分别计算所述疑似异常互感器与各个所述同类互感器的误差相对偏差；
61.基于各个误差相对偏差判断所述同类互感器的相对偏差是否稳定；
62.若是，则确定所述疑似异常互感器发生计量异常；
63.若否，则确定所述疑似异常互感器未发生计量异常。
64.需要说明的是，稳定性的确定可以包括：根据多个同类互感器确定一条误差平均线或误差中位线，再根据超出这一误差平均线或误差中位线的数值或数量是否超过设定阈值来定性确定这些同类互感器的误差是否稳定。
65.进一步地，所述变电站和所述目标发电厂中的互感器类型均包括电压互感器和电流互感器。
66.进一步地，所述互感器误差偏差包括比值差偏差和相位差偏差。
67.基于上述方案，为便于更好的理解本发明实施例提供的互感器计量异常识别方法，以下进行详细说明：
68.需要说明的是，本发明提供了一种基于发电厂为起始点的站间关口互感器计量异
常识别方法。发电厂内互感器均有检定周期内的误差数据，以一个发电厂为起始点，对与其有直接电气拓扑关系的变电站内运行互感器开展计量性能监测，该方法首先对一条输电线路两端的电压、电流互感器的相对偏差是否正常进行评估，若出现异常，则对该异常互感器所在变电站内的全部互感器相对偏差进行是否正常的评估，若该异常互感器与站内同电压等级、同相序的互感器相对偏差也异常，则该互感器异常，否则判断为警告，加强观测频次即可。本发明实施例可应用于电网公司评估运行站内互感器计量性能是否异常的场景中，具有广泛的应用场景。
69.请参见图2至图5，本发明实施例主要包括以下几个方面的内容：
70.1)本发明实施例的流程图如图2所示，包括：首先，记录发电厂内关口互感器离线误差数据；然后，采集发电厂每条出线对应的变电站内全部关口互感器计量绕组输出信号，信号包括幅值、相角、频率、时刻；接下来，以变电站内关口互感器为参考量，将一条线路两端的电压互感器和电流互感器看成一个二端口网络，由于输电线路中没有电源部分，如图4所示，建立二端口网络电量模型，通过采集两个时刻下的互感器信号，可计算出同一条线路上，变电站侧的互感器相对于发电厂侧互感器的误差偏差；若该误差偏差在阈值以内，则变电站侧互感器正常，继续监测；若误差偏差超过阈值(确定为疑似异常互感器)，则计算异常互感器所在的变电站内全部同类互感器相对误差偏差，完成异常互感器的进一步排查；若排查发现该互感器与同电压同相序其他组互感器误差偏差满足阈值，则判断该互感器为警告，加强监测即可；若发现该互感器与同电压同相序其他组互感器误差偏差超过阈值，则判断该互感器异常；最后，生成关口互感器更换任务，本次评估过程完毕；
71.2)高压互感器运行监测装置功能如图3所示；装置采集关口互感器输出的模拟电信号，电压部分采用并联采集，电流部分采用串联采集，内部安装b码同步装置，将多通道电压、电流信号采集控制在1μs级，实现多个变电站内信号相位采集偏差在1
′
以内，降低了多站之间由于电信号传播速度导致的采样偏差，大幅提升互感器误差偏差分析准确度。装置内部将带有精准时标的采样信号进行数字量转化，完成有效值的分析，按照1s一组数据的频次将数据包上传后台分析系统；
72.3)发电厂与变电站之间电量传递原理图4所示。s表示发电厂，a表示变电站，输电线路总阻抗用r j/ωc jωl表示。is表示发电厂发出的一次电流值，us表示发电厂侧该条输电线路的一次电压，ia表示变电站收到的一次电流值，ua表示变电站侧该条输电线路的一次电压。根据二端口网络公式可得：
73.二端口网络的电压、电流可表示为：
[0074][0075]
两个不同时刻下该线路两端电压、电流信号，可表示为：
[0076][0077]
上述等式中电压和电流均为一次数据，互感器采集的数据是包含了本体误差在内的线路二次信号，这里建立互感器信号修正系数k，令k
us
和k
ua
分别为发电厂s端的电压信号
修正系数和变电站a端的电压信号修正系数；k
is
和k
ia
分别为发电厂s端的电流信号修正系数和变电站a端的电流信号修正系数。s1和a1表示第一时刻采样值，s2和a2表示第二时刻采样值。用含有修正系数的二次信号表示一次方程得到：
[0078][0079]
该等式中的电压和电流值均为互感器计量绕组采集的数据。将含有互感器修正系数的未知数整理到线路的导纳矩阵中，则公式可变为：
[0080][0081]
设上述等式的导纳矩阵用xn表示，化简为：
[0082][0083]
由于输电线路为无源二端口电路，因此导纳矩阵对角线值相等，即y
11
＝y
22
，y
12
＝y
21
，等式可化简为：
[0084][0085]
同一条输电线路对侧的互感器变比是相同的，设变比均为k，则上式中的k
us
和k
ua
可化简为用互感器误差表示的关系：
[0086][0087]
上式ε
ua
和ε
us
分别变电站和发电厂内电压互感器的误差，因此xn可化简为：
[0088][0089]
同理电流互感器误差可表示为：
[0090][0091]
将公式(8)和(9)代入(5)，由于is1、is2、us1、us2全部可以采集，因此完成一条线路两端互感器相对误差偏差的求解。
[0092]
4)一条输电线路对侧站内互感器接线原理如图5所示。当站间相对偏差计算得到变电站内某一台互感器计量异常可能为异常后，开展站内互感器异常计算。站内比较异常互感器与所有其他同电压等级同相序的互感器之间相对偏差，若异常互感器与所有互感器相对偏差均很大，而其他互感器相互比较相对偏差小，则确定该异常互感器超差，否则确定
该异常互感器为警告。
[0093]
请继续参照图5，以下列举具体实施方式进行说明：
[0094]
以图5发电厂与变电站内互感器为例，对本发明实施例评估互感器计量性能开展详细说明。s为发电厂侧，a为变电站侧。步骤如下：
[0095]
1)评估发电厂与变电站之间输电线路上互感器相对误差偏差。根据设定的公式，可以计算变电站相对于发电厂的互感器误差。假设变电站a内ct(电流互感器)相对于发电站s的比值差偏差为 0.15％，相位差偏差为-2.5
′
；
[0096]
2)记录发电站s该线路上ct的离线误差，假设记录到该ct离线误差为： 0.16％，-5
′
；
[0097]
3)根据发电站互感器误差和变电站相对发电厂误差，计算得到变电站内该台ct的误差：0.15％＝f
ia-0.16％
→fia
＝0.31％；-2.5
′
＝δ
ia-(-5)
→
δ
ia
＝7.5
′
。假设互感器正常条件下的误差限值为f≤
±
0.2％且δ≤
±
10
′
。则可知，初步评估变电站内ct的比值差异常；
[0098]
4)对变电站内同一个电压等级上4组同相序的ct相对比值差进行比较，假设评估为异常的ct与其他3组ct的比值差相对偏差为f。比值差相对偏差计算公式为假设计算得到的异常的ct与其他3组ct的比值差相对偏差分别为： 0.21％、 0.19％、0.20％。根据数据可知，该异常ct与其他三组ct相对偏差稳定，因此可知其他三组ct正常，该ct超差。
[0099]
与现有技术相比，本发明实施例具有如下有益效果：
[0100]
1、本发明实施例提出以发电厂互感器为起始点，对同一条输电线路上对侧变电站内互感器开展互感器分析。将发电厂与变电站之间的输电线路看成一个无源二端口网络，通过采集两个不同时刻下的互感器信号，并认为短时间内输电线路参数不发生变化，完成不受线路参数影响的两端互感器相对误差评估，以发电站为参考量，计算得到变电站内该线路互感器误差值。
[0101]
2、本发明实施例提出在变电站内，采用同电压等级同相序下的互感器误差相对偏差计算，对输电线路评估出的异常互感器与其他互感器误差相对量是否稳定进行评估，完成站内全部互感器异常状态的评估。实现运行变电站与其有直接输电关系的变电站内互感器计量性能的评估。
[0102]
3、本发明实施例提供了一款高压互感器运行监测装置，该装置内置b码同步采样装置，完成对站内全部电压互感器、电流互感器运行数据在1μs内的同步采样，解决了多个变电站间电传播导致的相位采集偏差对误差评估的影响。
[0103]
需要说明的是，本发明的特点包括：
[0104]
1)本发明实施例设计了一种从发电厂为起始点的广域级关口互感器计量异常识别方案，以发电厂互感器为参考信号，通过输电线路监测同一条输电线路变电站内互感器计量性能是否异常；
[0105]
2)本发明实施例提供了一种扣除输电线路参数的线路两端互感器误差相对偏差计算方法。通过将输电线路视为无源二端口网络，短时间内线路参数可认为没有变化，采集短时间内两次该线路两端的电压、电流信号，通过矩阵方程变换完成线路参数的抵消，仅通过采集线路两端电压、电流信号即可实现两端互感器相对误差的计算，由于发电厂内互感
器在检定周期内均有离线数据，因此以发电厂互感器为标准值，可计算出该线路上变电站内互感器误差数据；
[0106]
3)本发明实施例提供了一种可以计算变电站内某一路互感器误差值的方式，并且通过站内同电压同相序的交叉比对，可计算出该站内其他互感器的误差数据，完成全站互感器计量异常的评估；
[0107]
4)本发明实施例提供了一种可以精准计算输电线路两端互感器误差数据的方案，该方案可以用于计算该条输电线路线损，大幅提升统计线损计算准确性。
[0108]
需要说明的是，对于以上方法或流程实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
[0109]
请参见图6，本发明实施例还提供一种互感器计量异常识别装置，包括：
[0110]
信号采集模块1，用于采集多个变电站内关口互感器的计量绕组运行信号；
[0111]
偏差计算模块2，用于基于所述计量绕组运行信息分别计算各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差；
[0112]
异常初步确定模块3，用于获取预先记录的所述目标发电厂的互感器离线误差，并根据所述互感器离线误差以及各个变电站相对于目标发电厂的互感器误差偏差确定疑似异常互感器；
[0113]
同类互感器确定模块4，用于确定所述疑似异常互感器所在的变电站中与所述疑似异常互感器相对应的所有同类互感器；
[0114]
异常识别模块5，用于根据所述疑似异常互感器与各个所述同类互感器的误差相对偏差确定所述同类互感器的稳定性，并基于所述同类互感器的稳定性确定所述疑似异常互感器是否发生计量异常。
[0115]
可以理解的是上述装置项实施例，是与本发明方法项实施例相对应的，本发明实施例提供的一种互感器计量异常识别装置，可以实现本发明任意一项方法项实施例提供的互感器计量异常识别方法。
[0116]
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的互感器计量异常识别方法。
[0117]
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0118]
所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为了方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可参考前述方法实施例中对应的过程，在此不再赘述。
[0119]
终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述
终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
[0120]
所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
[0121]
所述存储器可用于存储所述计算机程序，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0122]
所述存储介质为计算机可读存储介质，所述计算机程序存储在所述计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
[0123]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。