[發明專利]一種電壓量測數據異常狀態自動識別模型系統及方法

有效

• 申請號: 201811149219.2
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109298225B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 吳杰;蘇少春;滕予非;常曉青;張仕民;宋梁;龍呈;李小鵬;冷代軍;劉明忠;張泰
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司電力科學研究院;國網四川省電力公司檢修公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G06K9/62
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 唐邦英

本發明公開了一種電壓量測數據異常狀態自動識別模型系統及方法，包括：數據預處理模塊：用于排除噪聲數據；最優參數匹配模塊：用于匹配出密度聚類算法DBSCAN的最優組合輸入參數；異常狀態邊界求解模塊：用于求解出正常數據樣本的相對誤差最大值，并作為異常狀態邊界的判定值；離群電壓量測數據判定模塊：用于利用最優參數匹配模塊提供的最優組合參數作為密度聚類算法DBSCAN的輸入條件，分離出明顯遠離中心區域的點，即分離出狀態異常點；電壓量測數據異常狀態判定模塊：利用異常狀態邊界求解模塊提供的異常狀態邊界完成電壓量測數據異常狀態判定，實現了快速準確地在線分析電壓量測數據的狀態，具有識別精度高，速度快、操作性強的技術效果。

技術領域

本發明涉及電力系統大數據分析領域，具體地，涉及一種電壓量測數據異常狀態自動識別模型系統及方法，應用于滿足基爾霍夫電壓定律的多維電壓量測數據場合。

背景技術

電壓量測數據的有效傳變是保證電力系統安全穩定運行的前提。保護系統利用電壓量測數據實時監測電網運行情況，實現有選擇性地隔離電網中的故障；自動化系統以電壓為監測對象進行動態無功補償，保持電網電壓在經濟可靠要求范圍內；計量系統利用電壓量測數據實現電能計量。

變電站電壓量測數據的傳變過程為電網一次電壓經電壓互感器變換形成二次電壓，電壓互感器二次輸出的電壓經二次回路、測控裝置/保護裝置/電能表、站控層網絡傳輸給監控后臺和遠動裝置；遠動裝置利用調度數據網將電壓量測數據傳輸給調度主站。傳變過程中任意一個環節出現故障都會導致電壓量測數據異常。

由基爾霍夫電壓定律得到同一根母線上的多支電壓互感器的一次電壓值(A相或B相或C相)相等。以此為前提，多支電壓互感器的一次電壓值構成了同一時間刻度不同維度的電壓量測數據。

現有的方法均采用基于電壓互感器物理參數建模實現判斷變電站電壓量測傳變數據異常。這種方法根據電壓互感器的結構，分析電壓互感器局部故障與二次輸出電壓之間關系，確定異常電壓量測數據的判斷門檻值。該方法中存在兩個問題：第一變電站電壓會隨著電網負荷變化而波動，而國家標準規定的電壓波動小于±5％(最苛刻條件)，導致該方法存在電壓識別死區；第二電壓互感器的相對誤差值也會隨著溫度、濕度、電磁干擾等環境的影響而改變，現有方法也未考慮運行變差對設定門檻值的影響。綜上，現有識別方法是基于電壓互感器物理模型，以時間為尺度分析某支電壓互感器輸出的電壓量測數據狀態，因此電網負荷變化導致電壓波動、運行變差增大等因素都會導致現有識別方法不準確、識別死區較大，造成誤識別和不識別。

發明內容

本發明提供了一種電壓量測數據異常狀態自動識別模型系統及方法，解決了現有識別方法不準確、識別死區較大，造成誤識別和不識別的技術問題，實現了快速準確地在線分析電壓量測數據的狀態，具有識別精度高，速度快、操作性強的技術效果。

本發明建立電網二次量測數據異常狀態識別模型，利用電壓量測多維數據實現自動匹配出密度聚類算法輸入參數的最優解、自動訓練電網二次量測值異常的判定邊界值，完成模型的離線校核與判定邊界值確定；以某一時刻的電網二次量測數據為識別對象，自動識別出異常電壓量測數據，實現變電站海量電壓數據有效利用，為在變電站監控后臺和調度主站上開展電網一二次設備狀態評價提供基礎方法。

為實現上述發明目的，本申請一方面提供了一種電壓量測數據異常狀態自動識別模型系統，所述自動識別模型系統包括：

數據預處理模塊：用于排除噪聲數據，保證訓練樣本中無狀態異常的數據樣本；

最優參數匹配模塊：用于利用輸入的訓練樣本，遍歷樣本最大集，匹配出密度聚類算法DBSCAN的最優組合輸入參數；

異常狀態邊界求解模塊：用于求解出正常數據樣本的相對誤差最大值，并作為異常狀態邊界的判定值；