本發(fā)明涉及輸配電設(shè)備狀態(tài)評估與故障診斷，具體為一種電容式電壓互感器測量偏差評估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、電容式電壓互感器(cvt)在高電壓電力系統(tǒng)中的應(yīng)用極為廣泛，主要用于電壓測量、保護(hù)及信號傳輸?shù)裙δ?。然而，由于電力系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的復(fù)雜性，cvt的測量精度常常受到多種因素的影響。例如，溫度和濕度的變化可能顯著影響電容器的性能，進(jìn)而導(dǎo)致輸出電壓的偏差。此外，外部電磁干擾也可能引發(fā)輸出信號的不穩(wěn)定，從而影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。隨著設(shè)備使用時間的延長，老化和磨損現(xiàn)象也會加劇，導(dǎo)致原有的測量特性發(fā)生變化，從而進(jìn)一步增加了測量誤差。這些問題使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全面臨潛在風(fēng)險，并可能導(dǎo)致系統(tǒng)故障或電力供應(yīng)中斷。

2、現(xiàn)有的測量偏差評估方法往往依賴于人工監(jiān)測和定期檢修，缺乏對設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)控與評估。傳統(tǒng)的評估手段通常采用簡單的線性模型，未能充分考慮多種因素的交互作用，導(dǎo)致評估結(jié)果的精度和可靠性不足。這種方法不僅難以應(yīng)對復(fù)雜的電力系統(tǒng)環(huán)境，還可能錯過早期故障的預(yù)警機(jī)會，增加了維護(hù)成本和系統(tǒng)風(fēng)險。因此，亟需一種更加全面、系統(tǒng)的測量偏差評估方法，以解決當(dāng)前技術(shù)中存在的不足。

3、現(xiàn)有技術(shù)中的，公開號為cn112485747a公開了一種電容式電壓互感器誤差狀態(tài)評估方法，采集健康狀態(tài)下的三相電容式電壓互感器的輸出電壓，利用高維隨機(jī)矩陣分析方法建立表征電容式電壓互感器誤差狀態(tài)的統(tǒng)計特征參數(shù)以及正常運(yùn)行狀態(tài)的統(tǒng)計特征量的閥值；采集投運(yùn)后三相電容式電壓互感器的輸出電壓，計算表征三相電容式電壓互感器誤差狀態(tài)的統(tǒng)計特征量，并與統(tǒng)計閥值比較判斷電容式電壓互感器的誤差狀態(tài)是否正常。該現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)了在不停電、不依賴標(biāo)準(zhǔn)器和物理模型的前提下，對電容式電壓互感器誤差狀態(tài)的評估。但是該現(xiàn)有技術(shù)依舊存在缺陷，該現(xiàn)有技術(shù)只對電壓互感器的工作電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，而忽略了電壓互感器自身性能的老化情況和周圍環(huán)境對電壓互感器測量誤差的影響，這會造成對測量誤差狀態(tài)評估的相關(guān)參數(shù)的精度不夠，從而導(dǎo)致最后評估結(jié)果不可靠。

4、在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種電容式電壓互感器測量偏差評估方法及系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種電容式電壓互感器測量偏差評估方法及系統(tǒng)，具體步驟包括：

4、步驟1：采集電容式電壓互感器的工作數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)；所述工作數(shù)據(jù)包括三相電容式電壓互感器每一相的輸出電壓時序數(shù)據(jù)和磁場強(qiáng)度時序數(shù)據(jù)；所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括電容式電壓互感器處逐日的日平均溫度時序數(shù)據(jù)、日平均濕度時序數(shù)據(jù)和投放時間；

5、步驟2：對電容式電壓互感器的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取獲取電壓互感器的電壓特征數(shù)據(jù)和磁場特征數(shù)據(jù)，所述電壓特征數(shù)據(jù)包括平均lyapunov指數(shù)和電壓近似指數(shù)；所述磁場特征數(shù)據(jù)包括最大磁場變化率、頻譜平坦度和諧波干擾率；

6、步驟3：通過對電壓特征數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析生成第一測量偏差評估系數(shù)，對磁場特征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析生成磁場修正因子，使用磁場修正因子對第一測量偏差評估系數(shù)進(jìn)行修正得到第二測量偏差評估系數(shù)；

7、步驟4：對電容式電壓互感器環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析生成性能衰減系數(shù)，根據(jù)性能衰減系數(shù)和第二測量偏差評估系數(shù)生成測量偏差評估指數(shù)；預(yù)設(shè)測量偏差評估閾值，將測量偏差評估指數(shù)大于測量偏差評估閾值的電容式電壓互感器測量偏差狀態(tài)分類為正常狀態(tài)，將測量偏差評估指數(shù)小于或等于測量偏差評估閾值的電容式電壓互感器測量偏差狀態(tài)分類為異常狀態(tài)。

8、進(jìn)一步地，獲取電壓特征數(shù)據(jù)所依據(jù)的具體邏輯為：通過電壓時序數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)確定電壓時序數(shù)據(jù)的最佳時延，通過最佳時延對電壓時序數(shù)據(jù)進(jìn)行相空間重構(gòu)，對任一兩相的相空間的軌跡進(jìn)行混亂性分析得到lyapunov指數(shù)，再對每一相之間的lyapunov指數(shù)進(jìn)行平均值運(yùn)算得到平均lyapunov指數(shù)，再在相空間中對電壓時序數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜度和不確定性分析，以獲得電壓近似指數(shù)；獲取最佳時延所依據(jù)的具體邏輯為：將自相關(guān)函數(shù)出現(xiàn)的第一個最小值定義為最佳時延，選擇的自相關(guān)函數(shù)公式為：

9、

10、r(τ)為電壓時序數(shù)據(jù)的自相關(guān)函數(shù)，u(t)為電壓時序數(shù)據(jù)，u(t-τ)為加入時間延遲后的電壓時序數(shù)據(jù)，τ為時間延遲。

11、對電壓時序數(shù)據(jù)進(jìn)行相空間重構(gòu)所依據(jù)的具體公式為：

12、x(t)＝[u(t)，u(t+τ0)，u(t+2τ0)…u(t+(m-1)τ0)]m∈n+，m＜n

13、其中，x(t)為電壓時序數(shù)據(jù)相空間重構(gòu)向量，u(t+(m-1)τ0為m維電壓時序數(shù)據(jù)；m為嵌入維度數(shù)，n為時序數(shù)據(jù)長度，τ0為最佳時延。

14、進(jìn)一步地，提取電壓近似指數(shù)所依據(jù)的具體邏輯為：計算任意兩相之間各時間點(diǎn)的歐式距離，預(yù)設(shè)一個容忍度r，當(dāng)兩相之間各時間點(diǎn)的歐式距離小于容忍度r時，則將對應(yīng)點(diǎn)的定義為相似點(diǎn)，去除數(shù)據(jù)中非相似的點(diǎn)，統(tǒng)計相似所有相似點(diǎn)的總時間長度，將三相每兩相之間相似點(diǎn)的總時間長度比上時序數(shù)據(jù)總時間的長度，再進(jìn)行均值運(yùn)算得到電壓近似指數(shù)，生成電壓近似指數(shù)所依據(jù)的具體公式為：

15、

16、其中，p為電壓近似指數(shù)，t為時序數(shù)據(jù)總時間長度，tab為ab相相似點(diǎn)的總時間長度，tbc為bc相相似點(diǎn)的總時間長度，tac為ac相相似點(diǎn)的總時間長度。

17、進(jìn)一步地，生成第一測量偏差評估系數(shù)所依據(jù)的具體邏輯為：對電壓特征數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析生成第一測量偏差評估系數(shù)，生成第一測量偏差評估系數(shù)所依據(jù)的具體公式為：

18、

19、其中，el為第一測量偏差評估系數(shù)，為平均lyapunov指數(shù)，p為電壓近似指數(shù)。

20、進(jìn)一步地，生成第二測量偏差評估系數(shù)所依據(jù)的具體邏輯為：對磁場特征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析生成磁場修正因子，使用磁場修正因子對第一測量偏差評估系數(shù)進(jìn)行修正得到第二測量偏差評估系數(shù)；生成磁場修正因子所依據(jù)的具體公式為：

21、

22、其中，ev為磁場修正因子，thd為總諧波干擾率，tn為頻譜平坦度，為最大磁場變化率；

23、生成第二測量偏差評估系數(shù)所依據(jù)的具體公式為：

24、

25、其中，eb為二測量偏差評估系數(shù)，el為第一測量偏差評估系數(shù)，ev為磁場修正因子。

26、進(jìn)一步地，評估電容式電壓互感器測量偏差狀態(tài)所依據(jù)的具體邏輯為：對電容式電壓互感器環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析生成性能衰減系數(shù)，根據(jù)性能衰減系數(shù)和第二測量偏差評估系數(shù)生成測量偏差評估指數(shù)；預(yù)設(shè)測量偏差評估閾值，將測量偏差評估指數(shù)大于測量偏差評估閾值的電容式電壓互感器測量偏差狀態(tài)分類為正常狀態(tài)，將測量偏差評估指數(shù)小于或等于測量偏差評估閾值的電容式電壓互感器測量偏差狀態(tài)分類為異常狀態(tài)；生成性能衰減系數(shù)所依據(jù)的具體公式為：

27、θ＝ett*tw*tan-1we

28、其中，θ為性能衰減系數(shù)，tt為投放時間，tw為日平均溫度數(shù)據(jù)，we為日平均濕度數(shù)據(jù)均值；

29、生成測量偏差評估指數(shù)所依據(jù)的具體公式為：

30、

31、其中，ee為測量偏差評估指數(shù)，eb為二測量偏差評估系數(shù)。

32、本發(fā)明另外提供一種電容式電壓互感器測量偏差評估系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于實現(xiàn)所述電容式電壓互感器測量偏差評估方法，具體包括：

33、數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集電容式電壓互感器的工作數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)；所述工作數(shù)據(jù)包括三相電容式電壓互感器每一相的輸出電壓時序數(shù)據(jù)和磁場強(qiáng)度時序數(shù)據(jù)；所述環(huán)境數(shù)據(jù)包括電容式電壓互感器處逐日的日平均溫度時序數(shù)據(jù)、日平均濕度時序數(shù)據(jù)和投放時間；

34、特征提取模塊，用于對電容式電壓互感器的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取獲取電壓互感器的電壓特征數(shù)據(jù)和磁場特征數(shù)據(jù)，所述電壓特征數(shù)據(jù)包括平均lyapunov指數(shù)和電壓近似指數(shù)；所述磁場特征數(shù)據(jù)包括最大磁場變化率、頻譜平坦度和諧波干擾率；

35、誤差評估模塊，用于通過對電壓特征數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析生成第一測量偏差評估系數(shù)，對磁場特征數(shù)據(jù)進(jìn)行分析生成磁場修正因子，使用磁場修正因子對第一測量偏差評估系數(shù)進(jìn)行修正得到第二測量偏差評估系數(shù)；

36、狀態(tài)評估模塊，用于對電容式電壓互感器環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析生成性能衰減系數(shù)，根據(jù)性能衰減系數(shù)和第二測量偏差評估系數(shù)生成測量偏差評估指數(shù)；預(yù)設(shè)測量偏差評估閾值，將測量偏差評估指數(shù)大于測量偏差評估閾值的電容式電壓互感器測量偏差狀態(tài)分類為正常狀態(tài)，將測量偏差評估指數(shù)小于或等于測量偏差評估閾值的電容式電壓互感器測量偏差狀態(tài)分類為異常狀態(tài)。

37、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

38、本發(fā)明根據(jù)；本發(fā)明不僅考慮了電壓時序數(shù)據(jù)，還加入了對磁場強(qiáng)度、溫度、濕度等環(huán)境因素的分析。引入電壓和磁場特征數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合環(huán)境因素和設(shè)備老化狀態(tài)，建立了一個多維度的綜合評估模型，從而有效提高了評估的精度。這種方法能夠動態(tài)地修正因環(huán)境變化和設(shè)備老化所引起的測量偏差，確保了在各種運(yùn)行條件下評估結(jié)果的可靠性。