一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别方法及系统

摘要

本发明提供一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别方法及系统，该方法包括：获取双电流互感器在正常状态下的历史三相电流测量值；基于三相零序不平衡和三相负序不平衡，构建三相关系特征量数据集，通过核密度估计构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数，设定预定边界条件，并设置置信区间，基于核密度函数和置信区间得到对应的异常边界阈值；获取在线运行的三相电流测量值，基于异常边界阈值及三相统计量参数判断各相电流互感器是否异常。通过该方案可以实现电流互感器异常状态的在线检测，不仅检测结果准确可靠，而且能够满足长时间监测需求。

权利要求

1.一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别方法，其特征在于，包括：获取双电流互感器在正常状态下的历史三相电流测量值；

基于三相零序不平衡和三相负序不平衡，构建三相关系特征量数据集，通过核密度估计构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数，设定预定边界条件，并设置置信区间，基于核密度函数和置信区间得到对应的异常边界阈值；

其中，所述设定预定边界条件之前包括：

将三相关系特征量数据集中的数据镜像投影至平面坐标系的第一象限和第四象限中，将中心对称投影至第三象限，整合得到新的三相关系特征量数据集；

将新的三相关系特征量数据集输入核密度函数中，并设定边界约束条件；

获取在线运行的三相电流测量值，基于异常边界阈值及三相统计量参数判断各相电流互感器是否异常。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于三相零序不平衡和三相负序不平衡，构建三相关系特征量数据集包括：分别计算合成电流的正序分量、负序分量和零序分量，将零序分量绝对值与正序分量绝对值的比值作为三相零序不平衡，将负序分量绝对值与正序分量绝对值的比值作为三相负序不平衡；

将两组电流互感器相同时刻的三相零序不平衡、三相负序不平衡作为数据对，得到三相不平衡特征量数据集。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过核密度估计构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数包括：基于三相关系特征量数据集，构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数为：式中， 表示核密度函数，h表示窗宽，d表示维度， 为核函数， 表示数据集中第i个数据，x表示函数中的密度中心点，p表示闵可夫斯基距离的范数参数，n表示数据集中数据个数。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取在线运行的三相电流测量值，基于异常边界阈值及三相统计量参数判断各相电流互感器是否异常包括：获取两组电流互感器在线监测数据，计算三相不平衡值，将两组电流互感器的三相不平衡值输入核密度函数中，判断输出结果是否超出异常边界阈值；

若超出异常边界阈值，则根据历史三相电流极值和当前在线三相电流监测数据，计算对应组别中三相统计量参数，获取三相中统计量参数的最大值作为异常相。

5.一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别系统，其特征在于，包括：历史数据获取模块，用于获取双电流互感器在正常状态下的历史三相电流测量值；

边界阈值计算模块，用于基于三相零序不平衡和三相负序不平衡，构建三相关系特征量数据集，通过核密度估计构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数，设定预定边界条件，并设置置信区间，基于核密度函数和置信区间得到对应的异常边界阈值；

其中，所述设定预定边界条件之前包括：

将三相关系特征量数据集中的数据镜像投影至平面坐标系的第一象限和第四象限中，将中心对称投影至第三象限，整合得到新的三相关系特征量数据集；

将新的三相关系特征量数据集输入核密度函数中，并设定边界约束条件；

识别判断模块，用于获取在线运行的三相电流测量值，基于异常边界阈值及三相统计量参数判断各相电流互感器是否异常。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述识别判断模块包括：判断单元，用于获取两组电流互感器在线监测数据，计算三相不平衡值，将两组电流互感器的三相不平衡值输入核密度函数中，判断输出结果是否超出异常边界阈值；

识别单元，用于若超出异常边界阈值，则根据历史三相电流极值和当前在线三相电流监测数据，计算对应组别中三相统计量参数，获取三相中统计量参数的最大值作为异常相。

7.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述的一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1至4任一项所述的一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别方法的步骤。

说明书

一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别方法及系统

技术领域

[0001] 本发明属于电力设备性能评估领域，尤其涉及一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别方法及系统。

背景技术

[0002] 电流互感器（CT）是电力系统中的重要计量设备。其一次绕组串联在输变电主回路内，二次绕组根据不同要求，分别接入测量仪表、继电保护或自动装置等设备，用于将一次回路的大电流变化为二次侧小电流，以便测控保护计量设备安全采集。电流互感器的准确可靠性对于电力系统的安全运行、控制保护、电能计量、贸易结算具有重大意义。

[0003] 在发电站中，发电机出口电流互感器主要测量发电机输出电流，在某些发电机线路结构中，发电机不会接入母线，而是直接供电。出口电流互感器的检验，因发电机的出线电流更大，需要更大的电流实验电源。相较于其他母线电流互感器，大电流互感器的现场接线更加困难。因此某些发电机出线结构中，在发电机出线上串联两个电流互感器，用以保证发电机出口电流互感器的准确性，确保准确公正的计量发电，并保证发电机组的安全运行。两组电流互感器串联在同一条发电机的出线上，测量同一条线路上的三相电流，即流经两组电流互感器中任意同相的电流互感器的电流应保持一致，每组出线上的电流互感器的电流保持动态平衡。

[0004] 及时发现电流互感器异常，减少电流互感器误差越限运行时间，对于保证电能计量的准确性、可靠性具有重要意义。当前，对于这些电流互感器的状态检测，常用的误差检测方法主要分为离线检验和在线检验：离线检验的流程需要被检互感器及周边设备长时间停电，对电网正常运行会造成较大影响，且离线检定时工况与在线运营时的工况存在差异，无法反映被检互感器运行误差的动态变化；在线检测流程中，虽然满足运行时的相关工况条件的一致性，能够较为准确的计算待测CT的误差，但是需要在电流状态下接入标准互感器，容易存在安全隐患因而不宜长时间的进行检测。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别方法及系统，用于解决现有电流互感器误差检测离线影响电网正常运行，在线不能进行长时间监测的问题。

[0006] 在本发明实施例的第一方面，提供了一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别方法，包括：

[0007] 获取双电流互感器在正常状态下的历史三相电流测量值；

[0008] 基于三相零序不平衡和三相负序不平衡，构建三相关系特征量数据集，通过核密度估计构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数，设定预定边界条件，并设置置信区间，基于核密度函数和置信区间得到对应的异常边界阈值；

[0009] 获取在线运行的三相电流测量值，基于异常边界阈值及三相统计量参数判断各相电流互感器是否异常。

[0010] 在本发明实施例的第二方面，提供了一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别系统，包括：

[0011] 历史数据获取模块，用于获取双电流互感器在正常状态下的历史三相电流测量值；

[0012] 边界阈值计算模块，用于基于三相零序不平衡和三相负序不平衡，构建三相关系特征量数据集，通过核密度估计构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数，设定预定边界条件，并设置置信区间，基于核密度函数和置信区间得到对应的异常边界阈值；

[0013] 识别判断模块，用于获取在线运行的三相电流测量值，基于异常边界阈值及三相统计量参数判断各相电流互感器是否异常。

[0014] 在本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明实施例第一方面所述方法的步骤。

[0015] 在本发明实施例的第四方面，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存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例第一方面提供的所述方法的步骤。

[0016] 本发明实施例中，获取历史三相电流数据，基于核密度估计构造三相电流不平衡的概率密度函数，通过设定阈值，根据三相电流不平衡程度与所设阈值比较，判断两组CT的运行状态， 根据所判断的两组CT的运行状态，获取组内各相的统计量参数的最大值，判断存在异常的电流互感器组中的异常相。从而实现在线在对发电机出线串联的电流互感器误差状态检测，不仅检测结果准确可靠，而且能够实现长时间在线监测。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。

[0018] 图1为本发明一个实施例提供的一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别方法的流程示意图；

[0019] 图2为本发明一个实施例提供的一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别系统的结构示意图；

[0020] 图3为本发明一个实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

[0021] 为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0022] 应当理解，本发明的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。此外，“第一”“第二”用于区分不同对象，并非用于描述特定顺序。

[0023] 请参阅图1，本发明实施例提供的一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别方法的流程示意图，包括：

[0024] S101、获取双电流互感器在正常状态下的历史三相电流测量值；

[0025] 所述电流互感器安装与发电机出线，且在发电机出线上串联有两个电流互感器，两个电流互感器测量同一条线路上的三相电流。

[0026] 具体的，统计发电机出线双电流互感器在正常运行状态下两组电流互感器测量的三相电流历史数据，将第一组电流互感器测得的三相电流值记为 ，第二组电流互感器测得的三相电流值记为 。对于历史时段 ，历史数据集为DH={（i1A(0),i1B(0),i1C(0),i2A(0),i2B(0),i2C(0)）, （i1A(1),i1B(1), i1C(1), i2A(1),i2B(1), i2C(1)）,…, （i1A(t),i1B(t), i1C(t), i2A(t),i2B(t), i2C(t)）,…,( i1A(T‑1),i1B(T‑1), i1C(T‑1), i2A(T‑1),i2B(T‑1), i2C(T‑1))}。

[0027] 其中， ,表示t时刻第i组电流互感器的第j相的电流值， ， 。

[0028] S102、基于三相零序不平衡和三相负序不平衡，构建三相关系特征量数据集，通过核密度估计构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数，设定预定边界条件，并设置置信区间，基于核密度函数和置信区间得到对应的异常边界阈值；

[0029] 其中，分别计算合成电流的正序分量、负序分量和零序分量，将零序分量绝对值与正序分量绝对值的比值作为三相零序不平衡，将负序分量绝对值与正序分量绝对值的比值作为三相负序不平衡；

[0030] 将两组电流互感器相同时刻的三相零序不平衡、三相负序不平衡作为数据对，得到三相不平衡特征量数据集。

[0031] 具体的，根据同出线上两组电流互感器的历史数据集 ，采用三相零序不平衡和三相负序不平衡 ，构建三相关系特征量数据集。

[0032] 三相零序不平衡和三相负序不平衡计算过程如下：

[0033] 合成电流的正序分量 ；

[0034] 合成电流的负序分量 ；

[0035] 合成电流的零序分量 ；

[0036] 则  ， 。

[0037] 三相关系特征量数据集的构建过程如下：

[0038] 由于历史数据集 是两组电流互感器在正常状态下测量的发电机上同一根出线上的三相电流数据值，可以认为两组电流互感器测量数据为发电机出线的电流真实数据。将两组电流互感器的数据分别计算对应时刻的 数据对，输入同
一数据集 中，构成真实发电机出线的三相电流的三相不平衡特征量数据集合：

[0039] ， ， 记为 简写， 记为 简写。

[0040] 其中，基于三相关系特征量数据集，构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数为：

[0041]

[0042] 式中， 表示核密度函数，h表示窗宽，d表示维度， 为核函数， 表示数据集中第i个数据，x表示函数中的密度中心点，p表示闵可夫斯基距离的范数参数，n表示数据集中数据个数。

[0043] 将 代入； 此处使用
二阶范式，即 ；窗宽h此处设为 ，为样本标准差，d
为X的维度，此处包含两维特征，则d=2。

[0044] 优选的，将三相关系特征量数据集中的数据镜像投影至平面坐标系的第一象限和第四象限中，将中心对称投影至第三象限，整合得到新的三相关系特征量数据集；

[0045] 将新的三相关系特征量数据集输入核密度函数中，并设定边界约束条件。

[0046] 基于三相零序不平衡和三相负序不平衡计算过程可知 且，直接构建核密度估计函数无法准确表征概率密度特征，为了使得概率密度
函数更符合分布特征，将三相不平衡特征量集合 中的数据镜像投影到第一、第四象限中，且中心对称投影到第三象限，将所有的数据整合成为一个新的数据集 ,
。将 中的数据输入到 中，得到对应的核密度函数 ，并
增加约束条件， 。

[0047] 所述置信区间表示划定边界阈值的可靠性，置信区间不同，对应的上边界阈值也不同。

[0048] S103、获取在线运行的三相电流测量值，基于异常边界阈值及三相统计量参数判断各相电流互感器是否异常。

[0049] 所述三相统计量参数表示在正常电流状态下，判断各相电流互感器的电流值异常波动程度的参数。

[0050] 其中，获取两组电流互感器在线监测数据，计算三相不平衡值，将两组电流互感器的三相不平衡值输入核密度函数中，判断输出结果是否超出异常边界阈值；

[0051] 若超出异常边界阈值，则根据历史三相电流极值和当前在线三相电流监测数据，计算对应组别中三相统计量参数，获取三相中统计量参数的最大值作为异常相。

[0052] 具体的，从历史三相电流数据集 中，获取其各组各相的最大最小电流幅值，，；

[0053] 根据两组电流互感器的在线数据 ，计算实时的对应三相不平衡数据 ,将两组电流互感器的三相不平衡
数据输入核密度函数，判断其是否超出上边界阈值，若未超出边界阈值则表明该组电流互感器正常；

[0054] 若超出上边界阈值，对于超出边界阈值的电流互感器，认为该组电流互感器存在状态异常，需要寻找异常互感器的相位。采用公式 ，根据历史三相电流数据中的最大最小极值和实时采集的三相数据值，计算三相统计量P，以反映各相实时电流出现异常波动的程度。

[0055]

[0056]

[0057]

[0058] 计算三相中P统计量最大的相，为该电流互感器组中的异常相，即。

[0059] 本实施例中，不仅能实现在线电流互感器异常状态检测，而且误差识别准确性高、判断结果可靠，并能够满足长时间监测的需求。

[0060] 应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

[0061] 图2为本发明实施例提供的一种发电机出线双电流互感器的状态误差识别系统的结构示意图，该系统包括：

[0062] 历史数据获取模块210，用于获取双电流互感器在正常状态下的历史三相电流测量值；

[0063] 边界阈值计算模块220，用于基于三相零序不平衡和三相负序不平衡，构建三相关系特征量数据集，通过核密度估计构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数，设定预定边界条件，并设置置信区间，基于核密度函数和置信区间得到对应的异常边界阈值；

[0064] 具体的，分别计算合成电流的正序分量、负序分量和零序分量，将零序分量绝对值与正序分量绝对值的比值作为三相零序不平衡，将负序分量绝对值与正序分量绝对值的比值作为三相负序不平衡；

[0065] 将两组电流互感器相同时刻的三相零序不平衡、三相负序不平衡作为数据对，得到三相不平衡特征量数据集。

[0066] 其中，所述通过核密度估计构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数包括：

[0067] 基于三相关系特征量数据集，构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数为：

[0068]

[0069] 式中， 表示核密度函数，h表示窗宽，d表示维度， 为核函数， 表示数据集中第i个数据，x表示函数中的密度中心点，p表示闵可夫斯基距离的范数参数，n表示数据集中数据个数。

[0070] 其中，所述设定预定边界条件之前包括：

[0071] 将三相关系特征量数据集中的数据镜像投影至平面坐标系的第一象限和第四象限中，将中心对称投影至第三象限，整合得到新的三相关系特征量数据集；

[0072] 将新的三相关系特征量数据集输入核密度函数中，并设定边界约束条件。

[0073] 识别判断模块230，用于获取在线运行的三相电流测量值，基于异常边界阈值及三相统计量参数判断各相电流互感器是否异常。

[0074] 具体的，所述识别判断模块230包括：

[0075] 判断单元，用于获取两组电流互感器在线监测数据，计算三相不平衡值，将两组电流互感器的三相不平衡值输入核密度函数中，判断输出结果是否超出异常边界阈值；

[0076] 识别单元，用于若超出异常边界阈值，则根据历史三相电流极值和当前在线三相电流监测数据，计算对应组别中三相统计量参数，获取三相中统计量参数的最大值作为异常相。

[0077] 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。

[0078] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，实现步骤S101至S103中部分或全部过程，所述的存储介质包括如ROM/RAM等。

[0079] 在一个实施例中，如图3所示，图3是本发明一实施例提供的一种用于电流互感器的异常状态检测的电子设备的结构示意图，该电子设备可以为计算机。如图3所示，该实施例的电子设备3至少包括：存储器310、处理器320以及系统总线330，所述存储器310包括存储其上的可运行的程序3101，本领域技术人员可以理解，图3中示出的电子设备结构并不构成对电子设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

[0080] 下面结合图3对电子设备的各个构成部件进行具体的介绍：

[0081] 存储器310可用于存储软件程序以及模块，处理器320通过运行存储在存储器310的软件程序以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理。存储器310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（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据（比如缓存数据）等。此外，存储器310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。

[0082] 在存储器310上包含网络请求方法的可运行程序3101，所述可运行程序3101可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或多个模块/单元被存储在所述存储器310中，并由处理器320执行，以实现双电流互感器的状态误差检测等，所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序3101在所述电子设备3中的执行过程。例如，所述计算机程序3101可以被分割为历史数据获取模块、边界阈值计算模块和识别判断模块等。

[0083] 处理器320是电子设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器310内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器310内的数据，执行电子设备的各种功能和处理数据，从而对电子设备进行整体状态监控。可选的，处理器320可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器320可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器320中。

[0084] 系统总线330是用来连接计算机内部各功能部件，可以传送数据信息、地址信息、控制信息，其种类可以是例如PCI总线、ISA总线、CAN总线等。处理器320的指令通过总线传递至存储器310，存储器310反馈数据给处理器320，系统总线330负责处理器320与存储器310之间的数据、指令交互。当然系统总线330还可以接入其他设备，例如网络接口、显示设备等。

[0085] 在本发明实施例中，该电子设备所包括的处理320执行的可运行程序包括：

[0086] 获取双电流互感器在正常状态下的历史三相电流测量值；

[0087] 基于三相零序不平衡和三相负序不平衡，构建三相关系特征量数据集，通过核密度估计构建三相零序不平衡和三相负序不平衡的核密度函数，设定预定边界条件，并设置置信区间，基于核密度函数和置信区间得到对应的异常边界阈值；

[0088] 获取在线运行的三相电流测量值，基于异常边界阈值及三相统计量参数判断各相电流互感器是否异常。

[0089] 在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

[0090] 以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。