CN109490622A - 一种基于三态信息的电量数据校验技术 - Google Patents

一种基于三态信息的电量数据校验技术 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电网多数据校验领域,具体涉及一种基于三态信息的电量数据校验技术。首先构建电网暂态、动态、稳态及电量模型，通过采集的稳态全波有功功率和动态基波的有功功率信息拟合成新的精确的全波有功功率与时间的目标函数，进而校验电量的幅值；且通过采集的暂态的电压、电流信息转换成有效值并拟合成有功功率与时间的目标函数，转换成电量与时间的目标函数，和电量的采集信息进行比较，进而校验电量的时间偏移量。最终实现电网三态信息对电量的幅值准确性的校验和时间偏移量的计算，并且剔除电量采集错误的数据点。

Description

一种基于三态信息的电量数据校验技术
所属技术领域
本发明涉及电力***运行控制三态信息的电量数据校验领域，特别涉及一种基于三态信息的电量数据校验技术。
背景技术
随着我国不断向智能化社会的发展,我国的用电量也在呈现逐渐升高的趋势。电力***提供电能不仅可以保障国家财产安全,更是与我国人民的日常生活息息相关。所以,电力***可以稳定可靠的运行,是至关重要的。提高电网工作效率,首先要提高电力***中数据的准确性，可见电网的数据校验是非常重要的，然而目前的电网采集数据的精确性不高，并且电量采集具有时间偏差，所以必须要提高电网的多数据的校验能力。
电网数据采集有各类信息，每个信息都有自己的特点，在电网的应用中，各类数据应用在不同的地方。随着电网的不断发展，电网结构日趋复杂,电网容量不断扩大,需要实时传送的数据量和存储的信息量成倍增多。由于这些数据固有的分散性、异构性、可读性以及不一致性，各类数据容易出现错误及偏差，促使人们对电网自动化运行***的数据准确性校验提出了更高的要求。目前的数据监测***发现数据质量异常时，由于缺乏有效的监测技术手段，往往只能凭借经验分析故障，盲目性大，从而影响故障排除，为电网的高效运行带来安全隐患。
众所周知，电网谐波含量逐年提高，之前没有电量数据校验***，所以对生产过程中的问题不能进行量化的分析，从而不能及时提出解决措施。针对这种情况，研发一种基于三态信息的电量数据校验技术，从而大大加快了电量信息的综合管理及校验能力。
电网的三态信息包括电网暂态信息、稳态信息和动态信息。电网的暂态信息是指在一个周波内，两个采集点之间的信息，是全波的信息，其特点是采集点多，但精度低；电网的稳态信息是指在二十个周波采集的信息，是全波的信息，其特点是采集点少，但精度高；电网的动态信息是指在一个周波采集的信息，是基波的信息。此外，电量的采集是非实时的，其特点是采集精度高，但具有时间偏移。
目前的技术和专利很少专门对电量数据的校验方法进行研究，一般的数据校验方法未结合实际电网运行的规律和特点，校验方法实用性不强。本发明为数据质量控制与快速剔除错误电量采集点提供了一种校验的技术手段和方法，也为生产调度人员提供了一个功能强大的分析诊断方法。
发明内容
本发明的研究目标为：本发明通过各类数据之间的相互校验，充分利用了每个信息自身的采集特点特性，提出了基于三态信息的电量校验技术。通过采集的稳态全波有功功率和动态基波的有功功率信息，用稳态全波的有功功率减去动态基波的有功功率得到谐波和间谐波的有功功率，再把谐波和间谐波的有功功率加上动态基波的有功功率，重新拟合成新的精确的动态全波有功功率与时间的目标函数，并通过计算积分得到电量的幅值大小，与电量采集的同一时间段的信息进行比较，进而校验电量的幅值；且通过采集的暂态的电压、电流信息并且通过数学计算转换成电压和电流的有效值，并计算出暂态的有功功率，拟合成有功功率与时间的目标函数，通过计算函数积分来转换成电量与时间的目标函数，和电量的采集信息进行比较，进而校验电量的时间偏移量，并且剔除电量采集错误的数据点。
本发明的技术方案是：
一种基于三态信息的电量数据校验技术，包括如下步骤：
步骤1：提出三态信息及电量数据的概念，本发明说明书所涉及的三态信息是指电网的暂态信息、稳态信息和动态信息。电网的暂态信息是指在一个周波内，两个采集点之间的信息，是全波的信息，其特点是采集点多，但精度低；电网的稳态信息是指在二十个周波采集的信息，是全波的信息，其特点是采集点少，但精度高；电网的动态信息是指在一个周波采集的信息，是基波的信息。本发明说明书所涉及的电量数据是指采集的电量与时间的信息。
步骤2：基础数据的采集。通过电网数据信息***采集数据。其中包括：电网暂态电流、电压与时间的采集曲线，电网稳态、动态的有功功率与时间的采集曲线，电网电量与时间的采集曲线。
步骤3：分别以时间和实际测得的有功功率数据信息为横轴及纵轴建立动态、稳态及电量的目标函数，表示如下：
Pw-Pd＝Px
ΔW＝W2-W1
其中：Pw为稳态的t1时刻的有功功率，Pd为动态的t1时刻的有功功率，Px为t1时刻有功功率的谐波和间谐波分量，W1为t1时刻采集的电量，W2为t2时刻采集的电量且t2＞t1，ΔW为t1时刻到t2时刻产生的电量。
步骤4：建立目标函数，用稳态的波形图结合动态的波形图形成新的精确的波形图，进而校验电量，所述的目标函数表示如下：
f(x)＝Px+Pd
ΔW≈Wq
其中：f(x)为动态有功功率的基波分量和稳态谐波分量合成的全波目标函数，Px为t1时刻有功功率的谐波和间谐波分量，Pd为动态的t1时刻的有功功率。Wq为计算出来的从t1时刻到t2时刻产生的电量。通过比较计算出的电量Wq和实际采集的电量ΔW，校验电量的幅值准确性。
通过采集的稳态全波有功功率和动态基波的有功功率信息，用稳态全波的有功功率减去动态基波的有功功率得到谐波和间谐波的有功功率，再把谐波和间谐波的有功功率加上动态基波的有功功率，重新拟合成新的精确的动态全波有功功率与时间的目标函数，并通过计算积分得到电量的幅值大小，与电量采集的同一时间段的信息进行比较，进而校验电量的幅值。
步骤5：分别以时间和实际测得的电压、电流的暂态数据信息为横轴及纵轴建立暂态的目标函数，表示如下：
其中Um1为暂态的t1时刻采集的电压值，α为暂态的t1时刻采集电压值的角度，U1为t1时刻的电压有效值，Im1为暂态的t1时刻采集的电流值，β为暂态的t1时刻采集的电流的角度，I1为t1时刻的电流有效值。
步骤6：建立方程，利用暂态的电压和电流求解出电量信息，进而校验电量的时间偏移量，所述的方程表示如下：
P＝U1I1cos(α-β)
T＝|Tz-Tw|
其中P为t1时刻的有功功率，f(p)为拟合出的暂态时间和有功功率为横轴和纵轴的目标函数，f(wz)为拟合出的电量函数图像，Tz为暂态的时间点，Tw为实际测得的与暂态电量相等的时间点，T为求得的时间偏移量。
步骤7：通过采集的暂态的电压、电流信息并且通过数学计算转换成电压和电流的有效值，并计算出暂态的有功功率，拟合成有功功率与时间的目标函数，通过计算函数积分来转换成电量与时间的目标函数，和电量的采集信息进行比较，进而校验电量的时间偏移量，并且将电量采集错误的数据点剔除。
有益效果
本发明提出一种基于三态信息的电量校验技术，依据电网暂态、稳态、动态信息各自采集的时间准确性及精确度的特点，提出了一种各自相互配合校验电量采集信息的幅值准确性及电量时间偏差的校验技术，为数据质量控制与快速剔除错误电量采集点提供了一种校验的技术手段和方法，也为生产调度人员提供了一个功能强大的分析诊断方法。电量的准确性分析是肩负着供电企业可靠发展的关键所在，对电力企业实施项目投资、生产经营管理等有着重大的意义。
通过数据分析能够使发电企业，准确掌握用电消耗和电能质量的信息，通过采取有效措施减少设备故障，进一步推进了节能增效目标的实现，促进电厂开展节能降耗的工作，提高企业的经济效益，并且促进电厂的经济安全运行。加大了对公用电网电能质量的监督管理，全面提升了电力***自动化管理水平，也为电网安全运行提供了保证。并借助于信息技术、网络技术等信息平台的建立，极大的提高了发电企业电能质量校验和电量信息的采集与综合管理的效果，提高了企业用电管理的水平。
附图说明
图1是稳态全波有功功率的采集图像。
图2是动态基波有功功率的采集图像。
图3是动态全波有功功率图像。
图4是电量采集图像。
图5是暂态电压采集图像
图6是暂态电流采集图像
图7是暂态有功功率图像
图8是暂态合成的电量图像与电量采集图像的拟合。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施做进一步说明。
对上述一种基于三态信息的电量校验技术，包括如下步骤：
步骤1：提出三态信息及电量数据的概念，本发明说明书所涉及的三态信息是指电网的暂态信息、稳态信息和动态信息。电网的暂态信息是指在一个周波内，两个采集点之间的信息，是全波的信息，其特点是采集点多，但精度低；电网的稳态信息是指在二十个周波采集的信息，是全波的信息，其特点是采集点少，但精度高；电网的动态信息是指在一个周波采集的信息，是基波的信息。本发明说明书所涉及的电量数据是指采集的电量与时间的信息。
步骤2：基础数据收集、预测与统计。包括电网稳态、动态的有功功率与时间的采集曲线，电网暂态电流、电压与时间的采集曲线，电网电量与时间的采集曲线如图1、图2、图4、图5和图6。
步骤3：步骤3：分别以时间和实际测得的有功功率数据信息为横轴及纵轴建立动态、稳态及电量的目标函数，表示如下：
Pw-Pd＝Px
ΔW＝W2-W1
其中：Pw为稳态的t1时刻的有功功率，Pd为动态的t1时刻的有功功率，Px为t1时刻有功功率的谐波和间谐波分量，W1为t1时刻采集的电量，W2为t2时刻采集的电量且t2＞t1，ΔW为t1时刻到t2时刻产生的电量如图4。
步骤4：建立目标函数，用稳态的波形图结合动态的波形图形成新的精确的波形图，进而校验电量，所述的目标函数表示如下：
f(x)＝Px+Pd
ΔW≈Wq
其中：f(x)为动态有功功率的基波分量和稳态谐波分量合成的全波目标函数，Px为t1时刻有功功率的谐波和间谐波分量，Pd为动态的t1时刻的有功功率。Wq为计算出来的从t1时刻到t2时刻产生的电量如图3。通过比较计算出的电量Wq和实际采集的电量ΔW，校验电量的幅值准确性。
步骤5：分别以时间和实际测得的电压、电流的暂态数据信息为横轴及纵轴建立暂态的目标函数，表示如下：
其中Um1为暂态的t1时刻采集的电压值，α为暂态的t1时刻采集电压值的角度，U1为t1时刻的电压有效值，Im1为暂态的t1时刻采集的电流值，β为暂态的t1时刻采集的电流的角度，I1为t1时刻的电流有效值如图5、图6。
步骤6：建立方程，利用暂态的电压和电流求解出电量信息，进而校验电量的时间偏移量，所述的方程表示如下：
P＝U1I1cos(α-β)
T＝|Tz-Tw|
其中P为t1时刻的有功功率，f(p)为拟合出的暂态时间和有功功率为横轴和纵轴的目标函数，f(wz)为拟合出的电量函数图像，Tz为暂态的时间点，Tw为实际测得的与暂态电量相等的时间点，T为求得的时间偏移量如图7、图8。
步骤7：通过采集的暂态的电压、电流信息并且通过数学计算转换成电压和电流的有效值，并计算出暂态的有功功率，拟合成有功功率与时间的目标函数，通过计算函数积分来转换成电量与时间的目标函数，和电量的采集信息进行比较，进而校验电量的时间偏移量，并且将电量采集错误的数据点剔除。
以下通过具体实验分析：
采集到在0秒时稳态全波采集的有功功率为170kw，动态基波采集的有功功率为130kw,在0.4秒时稳态全波采集的有功功率为587kw，动态基波采集的有功功率为442kw。
Pw1-Pd1＝Px1 Pw2-Pd20＝Px2
170-130＝40(kw) 587-442＝145(kw)
式中求出0秒时谐波和间谐波的量为40kw，在0.4秒时谐波和间谐波的量为145kw。
式中求出0秒时谐波和间谐波占基波量的0.31,在0.4秒时谐波和间谐波占基波的量的0.33。
式中求出谐波和间谐波平均每0.02秒上升0.11％。
Pdq1＝Pd1+Px1 Pdq2＝Pd2+Px1*(1+c)
130+40＝170(kw)180+40*(1+0.0011)＝220.044(kw)
Wq＝(170+220.044)/180000*2＝0.0011(kw*h)
式中求出在0秒时动态全波有功功率为170kw，在0.02秒时动态全波有功功率为220.044kw。在0到0.02秒中，电量变化了0.0011kw*h。
W＝0.065t+150
当t＝0.02s时，W＝150.0013
ΔW＝150.0013-150＝0.0013
∴ΔW＞Wq
在0分钟采集到的电量为150kw*h，在1分钟时采集到的电量为150.065kw*h，式中求出电量的拟合目标函数为，求出当时间为0.02s时，电量为150.0013kw*h，求出在0到0.02秒的电量变化量为0.0013kw*h与求出的电量变化量做出比较，进而校验电量的幅值。
通过以上实验表明，基于电网三态数据的电量信息校验方法通过采集的数据计算，可以精确、有效的校验电量的幅值大小和时间偏差，为数据质量控制与快速剔除错误电量采集点提供了一种校验的技术手段和方法，也为生产调度人员提供了一个功能强大的分析诊断方法，从而大大加快了电量信息的综合管理及数据校验能力。电量的准确性分析是肩负着供电企业可靠发展的关键所在，对电力企业实施项目投资、生产经营管理等有着重大的意义。

Claims (8)

1.一种基于三态信息的电量数据校验技术，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：提出三态信息及电量数据的概念；步骤2：模型基础数据收集、预测与统计；步骤3：分别以时间和实际测得的有功功率数据信息为横轴及纵轴建立动态、稳态及电量的目标函数；步骤4：建立目标函数，用稳态的波形图结合动态的波形图形成新的精确的波形图，进而校验电量；步骤5：分别以时间和实际测得的电压、电流的暂态数据信息为横轴及纵轴建立暂态的目标函数；步骤6：建立方程，利用暂态的电压和电流求解出电量信息，进而校验电量的时间偏移量。步骤7：计算暂态的有功功率。
2.如权利要求1所述的一种基于三态信息的电量数据校验技术，其特征在于：所述步骤1三态信息是指电网的暂态信息、稳态信息和动态信息；电网的暂态信息是指在一个周波内，两个采集点之间的信息，是全波的信息，其特点是采集点多，但精度低；电网的稳态信息是指在二十个周波采集的信息，是全波的信息，其特点是采集点少，但精度高；电网的动态信息是指在一个周波采集的信息，是基波的信息。
3.如权利要求1或2所述的一种基于三态信息的电量数据校验技术，其特征在于：所述步骤模型基础数据收集包括电网暂态电流、电压与时间的采集曲线，电网稳态、动态的有功功率与时间的采集曲线，电网电量与时间的采集曲线。
4.如权利要求1-3任意一项所述的一种基于三态信息的电量数据校验技术，其特征在于：步骤3所述的电网动态、稳态及电量的目标函数表示如下：
Pw-Pd＝Px
ΔW＝W2-W1
其中：Pw为稳态的t1时刻的有功功率，Pd为动态的t1时刻的有功功率，Px为t1时刻有功功率的谐波和间谐波分量，W1为t1时刻采集的电量，W2为t2时刻采集的电量且t2＞t1，ΔW为t1时刻到t2时刻产生的电量。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于三态信息的电量数据校验技术，其特征在于：步骤4所述的目标函数表示如下：
f(x)＝Px+Pd
ΔW≈Wq
其中：f(x)为动态有功功率的基波分量和稳态谐波分量合成的全波目标函数，Px为t1时刻有功功率的谐波和间谐波分量，Pd为动态的t1时刻的有功功率。Wq为计算出来的从t1时刻到t2时刻产生的电量。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种基于三态信息的电量数据校验技术，其特征在于：步骤5所述的电压、电流的暂态数据信息为横轴及纵轴建立暂态的目标函数表示如下：
其中Um1为暂态的t1时刻采集的电压值，α为暂态的t1时刻采集电压值的角度，U1为t1时刻的电压有效值，Im1为暂态的t1时刻采集的电流值，β为暂态的t1时刻采集的电流的角度，I1为t1时刻的电流有效值。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的基于三态信息的电量数据校验技术，其特征在于：步骤6所述的利用暂态的电压和电流求解出电量信息表示如下：
P＝U1I1cos(α-β)
T＝|Tz-Tw|
其中P为t1时刻的有功功率，f(p)为拟合出的暂态时间和有功功率为横轴和纵轴的目标函数，f(wz)为拟合出的电量函数图像，Tz为暂态的时间点，Tw为实际测得的与暂态电量相等的时间点，T为求得的时间偏移量。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的基于三态信息的电量数据校验技术，其特征在于：步骤7通过采集的暂态的电压、电流信息并且通过数学计算转换成电压和电流的有效值，并计算出暂态的有功功率，拟合成有功功率与时间的目标函数。
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