1.一种电压互感器监测方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1.对被测互感器进行数据采集与分析,分为如下两种情况:A、被测互感器具备接地量采集时,根据二次量和接地量单独计算互感器计量误差、分析绝缘状态;
B、被测互感器不具备接地量采集或接地量采集出现故障、数据波动量大导致数据无法进行个体互感器误差计算时,采取多只互感器联合分析的方式;即通过多只电压互感器的二次电压的概率分布计算误差,具体包括:(1)设同步采集的互感器信号为Ak,k=1,2…N,k为相同时间点采集的多只互感器的数据,N为采集时间点的最大个数;Ak为电磁式电压互感器二次电压、或电容式电压互感器二次电压、低压电容电流IC2波形信号的相位、幅度;
(2)对Ak进行量化处理,获得Bk,Bk=Ak/Akmax,Akmax为Ak中最大数值,因此Bk量化后的范围是0‑1,然后对Bk施加窗函数进行开窗处理,进行时域到频域变换,获得频域特性数据Ck;对Ck取模值获得|Ck|,计算模值的总和 并寻找|Ck|中最大值|Ckmax|,计算比值p=|Ckmax|/SAU,当p>=λ时,认为整体数据处于良好状态,当p<λ认为数据波动性增大,存在异常数据并将p作为置信区间;λ取值区间为0.8000‑0.9999;
(3)然后计算Ak正态分布;
(4)计算对应置信区间p的Ak的数据与Ak平均值之差作为误差偏移量;或计算对应置信区间p的Ak的数据与设定标准值之差作为误差偏移量;
获得的数据包括:
电磁式电压互感器:二次电压V2幅度偏移量、角度偏移量,记作[△ε1,△ε2],将△ε1视为比差偏移量,△ε2为角差偏移量;
电容式电压互感器:二次电压V2幅度偏移量、IC2幅度偏移量记作[△ε1,△ε2];V2角度偏移量、IC2角度偏移量[△ε3,△ε4],然后计算比差和角差偏移量:比差偏移量:△ε1‑△ε2
角差偏移量:△ε3‑△ε4
当所计算的比差和角差偏移量超出电压互感器精度等级规定数值视为误差超限;
S2.综合评估计量误差波动与绝缘状态的关联性:采用神经网络算法同步评估计量和绝缘状态,并根据绝缘指标评估计量超差的原因。
2.根据权利要求1所述的一种电压互感器监测方法,其特征在于:所述步骤S1所述的被测互感器包括电磁式电压互感器和电容式电压互感器。
3.根据权利要求1所述的一种电压互感器监测方法,其特征在于:所述被测互感器具备接地量采集时,采集分析方式如下:第一步、采集被测互感器的二次量和接地量,以及辅助量;所述辅助量包括温度、湿度、振动数据;
若被测互感器为电磁式电压互感器,采集二次量和接地量时,至少采集一路二次电压,一路电压互感器整体接地电流;
若测互感器为电容式电压互感器,采集二次量和接地量时,至少采集一路二次电压,一路整体接地泄漏电流,一路低压电容接地电流;或至少采集一路二次电压,一路低压电容接地电流,一路降压变压器一次接地电流;
第二步、根据采集的二次量和接地量分别计算电压互感器的误差和评估绝缘状态。
4.根据权利要求3所述的一种电压互感器监测方法,其特征在于:所述被测互感器为电磁式电压互感器时,采集分析方法如下:(a)定时采集二次电压V2、互感器整体接地电流的波形Ig,计算幅度、相位和频谱;温度、湿度、振动数据;
(b)计量瞬时误差计算:对V2,Ig波形数据进行开窗处理,采用小波或短时傅立叶变换STFT计算V2,Ig的直流分量V2dc,Igdc及两者的比值kdc=V2dc/Igdc;当Igdc,V2dc较无故障历史均值数据增大10%以上或kdc小于无故障历史均值数据90%时将kdc记为异常值,认为线路出现操作过电压或雷电过电压或线路谐振,因此该电压V2不作为计算误差的依据,放弃已采集V2的数据;当有效值或均方根值V2和Ig的比值V2/Ig较无故障历史均值增大
10%以上认为电压互感器二次电压开路,该电压V2不作为计量误差的依据,放弃已采集V2的数据,当Igdc,V2dc低于历史均值110%或kdc与历史值差值的绝对量比较大于历史均值
95%将kdc记为正常值,计算V2和Ig的相位差 V2和Ig×M的比值差、角差、介质损耗:比差Vr0=(V2*Nr‑Ig*M)/(Ig*M)=V2*Nr/(Ig*M)‑1=kg*Nr/M‑1角差
介质损耗
Nr为额定变比或历史测试的变比值,M为参考绝缘阻抗值或历史测试值,kg=V2/Ig;
当M无法确定时,通过步骤(c)+(d)完成误差计算;
(c)计量均值误差偏移量计算:
至少获取kdc为正常数据时多个时间点二次电压V2n,接地电流Ign,n=1,2…N,并计算kgn=V2n/Ign,V2电压相位角度记做θ2n,接地电流Ig的相位角度记做θgn,计算以参考标准值V20,Ig0幅度比kg0=V20/Ig0作为期望值μ,δkg为kgn的标准差,基于kg0计算kgn的正态分布P(kg0);
基于V2n,Ign均值的幅度比kgn=V2avg/Igavg的平均值作为期望值μ,δkg为kgn的标准差,基于kgn计算正态分布P(kgn);
分别以参考值 平均值分别作为期望值μ, 的标准差 计算 的正态分布,获得
设定置信区间,计算比差偏移量△P=P(kgn)‑P(kg0)并记作比差偏移量;角差偏移量当无法设定置信区间时,对N个二次电压V2n,N>8,接地电流Ign的幅度或相角差进行傅立叶变换获得频域数据,并计算频域数据取绝对值最大量占所有数据取绝对量后算术和的比例,该比例对应二次电压和接地电流分别记作Sv2,Sign,取[Sv2,Sign]中最小值作为置信区间;
(d)带入比差和角差绝对量,计算、分析当前运行状态的比差角差绝对量;
D1:录入停电状态校验的比差和角差数据,如停电数据缺失时,采取同一运行变电站环境的其他同规格电压互感器的比差、角差的停电数据均值代替,将获得的停电校验比差、角差数据或(a)计算的比差和角差数据记作Vr0,δ0,然后计算当前被测电压互感器的比差V2=Vr0+△P,角差δ=δ0+△δ,其中△P,△δ为步骤(c)获得的数据;
D2:当D1获得的比差和角差处于标准值范围时,振动数据出现持续增大或振动幅度大于历史正常值时,认为电压互感器外部螺栓松动;当D1获得的比差和角差超过标准值范围时,振动数据出现持续增大或振动幅度大于历史正常值时,认为电压互感器存在过电压、放电或绝缘异常;
(e)考虑环境影响,定时分析电压互感器的比差、角差、温度、湿度、振动的历史数据,计算正态分布;
绘制基于比差、角差、温度、湿度、振动的正态分布曲线;
当比差、角差出现了超限情况,温度、湿度数据处于历史均值或95%置信区间内,认为电压互感器因内部原因导致计量误差超限;当比差、角差出现了超限情况,温度、湿度、振动数据至少一个超出历史均值或95%置信区间外,认为电压互感器存在计量误差受环境影响出现超限或因外绝缘或内部绝缘导致误差超限。
5.根据权利要求1所述的一种电压互感器监测方法,其特征在于:所述步骤S2包括:A、建立如下参数的神经网络架
A1、当被测设备为通用电压互感器:
输入量为:V2peak,V2rms,V2dc,Igpeak,Igrms, frg,Mfg,N输出量为:Verr,δerr,Z,tanδ,PD,YN
A2.当被测设备为电容式电压互感器:
输入量为:V2peak,V2rms,V2dc,Ic2,Ip1, Igpeak,Igrms,frg,Mfg,C10,C20,N
输出量为:Verr,δerr,Z,C2,C1,tanδ,PD,YN其中,Verr表示比差、δerr表示角差,V2peak=二次电压峰值;V2rms=二次电压有效值;V2dc=二次电压直流电压;Igpeak=电压互感器接地电流峰值,Igrms=电压互感器接地电流有效值,frg=电流Ig的镜像频率,为频率在20‑150Hz范围的第二大增益的频率的非系统工频信号;Mfg为大于工频信号的其他频率增益总和占所有频率增益总和的比值,因此
0=
Ic2为电容式电压互感器低压电容的电流有效值或均方根值或峰值;
Ip1为电容式电压互感器电磁式变压器的一次接地电流;
为二次电压V2相角, 为低压电容电流IC2的相角, 为接地电流Ig相角;
C10为铭牌或历史测试的高压电容值;
C20为铭牌或历史测试的低压电容值;
C2神经网络输出的低压电容值;
C1神经网络输出的高压电容值;
YN是否存在绝缘异常或整体状态异常,是取1,否取0值;
PD局部放电量,单位pc或mV或dB;
B、采用神经网络算法进行训练,在已知输出量情况下建立不同输入量与输出量的训练样本框架,训练的样本不低于3条;如果输入量部分缺失,记作0值或取其他统一固定的数字,如果已知输出量部分缺失,记作0值或取其他统一固定的数字;
C、根据在线监测的输入量,调用步骤B已训练的神经网络算法计算输出量,根据输出量观察计量误差数据和放电量、电容量的绝缘指标,并对比误差超限与绝缘异常参数的同步性,解释误差超差的原因;
基本归类如下:
(c1)当计量误差和介质损耗同时出现超标,且YN=1时,判断绝缘介质老化、介质受潮或密封缺陷导致的计量超差;
(c2)当计量误差和局部放电量PD同时超标,且YN=0时,判断误差超差因绝缘放电或放电的温升引起;
(c3)当计量误差和局部放电量PD同时超标,且YN=1时,判断误差超差因绝缘放电或放电的温升累加导致的热损、老化引起;
(c4)当绝缘电阻Z正常,计量误差超差,但PD超标,YN=0,判断因互感器表面污垢引起放电或振动间隙或互感器高低压层接线端子接触不良引起计量误差超差。
6.根据权利要求5所述的一种电压互感器监测方法,其特征在于:对Bk施加窗函数进行开窗处理,采用汉明窗、汉宁窗、高斯窗、布莱克曼窗、Black‑Harries窗,凯瑟窗、平顶窗、矩形窗和三角窗的任意一种。