CN116679254B - 一种电压互感器初始误差计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电压互感器初始误差计算方法，其中，电压互感器初始误差计算方法包括以下步骤：采集各电压互感器一次侧电压和二次侧电压，建立电压互感器同相约束模型和多相约束模型；根据所述同相约束模型和多相约束模型，得到电压互感器各通道的初始误差表达；构造初始误差的目标函数，并采用遗传算法计算目标函数的最优值；基于所述目标函数的优化值以及电压互感器各通道的初始误差表达，计算电压互感器各通道的初始误差值。本发明解决了如何准确且快速的的计算电压互感器初始误差并输出结果的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及互感器技术领域，尤其涉及一种电压互感器初始误差计算方法。
背景技术
电容式电压互感器（Capacitor Voltage Transformer，以下简称 CVT）由于具有良好的绝缘特性，被广泛应用于高电压等级应用场景。相对于传统的电磁式电压互感器，电容式电压互感器结构更为复杂，在运行过程中，更容易出现超差现象，从而影响电能结算贸易公平。现有的检定方式为断线离线检定，对待检定互感器和高精度标准器同时施加相同的电压信号，待检互感器的输出值与标准器的输出值之间的差异即为互感器的静态误差，该方式无法实时反映互感器在实际工况下的误差动态变化过程，且高压输变电线路停电检修较困难。
目前，现阶段的电压互感器在线评估为：监测仪挂网运行时，采集互感器二次侧数据，并以此为训练数据，建立误差评估模型，在误差评估阶段，计算的误差值以训练数据为基准的误差变化量，互感器最终的计量误差等于训练数据对应的初始误差加后续监测到的误差变化量。因此，断电检定监测仪挂网运行时训练数据对应的初始误差是必不可少少的环节，但现阶段断电检定实现较困难，通常会以最近的离线检定数据代替，对于没有离线检定数据的应用场景，甚至会随机给一个初始误差，从而导致最终的互感器误差评定结果差异较大。因此，亟待提出一种电压互感器初始误差计算方法，解决如何准确且快速的的计算电压互感器初始误差并输出结果的技术问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种电压互感器初始误差计算方法，旨在解决如何准确且快速的的计算电压互感器初始误差并输出结果的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种电压互感器初始误差计算方法，其中，所述电压互感器初始误差计算方法包括以下步骤：
S1、采集各电压互感器一次侧电压和二次侧电压，建立电压互感器同相约束模型和多相约束模型；
S2、根据所述同相约束模型和多相约束模型，得到电压互感器各通道的初始误差表达；
S3、构造初始误差的目标函数，并采用遗传算法计算目标函数的最优值；
S4、基于所述目标函数的最优值以及电压互感器各通道的初始误差表达，计算电压互感器各通道的初始误差值。
优选方案之一，所述步骤S1中建立电压互感器同相约束模型，具体为：
根据各电压互感器一次侧电压和二次侧电压，建立电压互感器一次侧电压和二次侧电压的转换关系；
基于所述电压互感器一次侧电压和二次侧电压的转换关系，建立同相同电压等级的电压互感器二次侧电压与同相误差的约束关系。
优选方案之一，所述电压互感器一次侧电压和二次侧电压的转换关系为：
其中，为电压互感器二次侧电压测量值，为电压互感器一次侧电压测量值，为电压互感器的误差，为电压互感器的额定变比。
优选方案之一，所述电压互感器二次侧电压与同相误差的约束关系为：
其中，为电压互感器的A、B、C相的误差，为电
压互感器的A、B、C相的误差，为电压互感器的A、B、C相二次侧电压测量
值，为电压互感器的A、B、C相二次侧电压测量值。
优选方案之一，所述步骤S1建立电压互感器多相约束模型，具体为：
其中，为电压互感器的A、B、C相的误差，为电
压互感器的A、B、C相的误差，为电压互感器的A、B、C相二次侧电压测量
值，为电压互感器的A、B、C相二次侧电压测量值。
优选方案之一，所述初始误差表达为：
其中，分别表示电压互感器的A，B，C相的初始误差，分别
表示电压互感器的A、B、C相的初始误差，，，，，，为。
优选方案之一，所述步骤S3构造初始误差的目标函数，具体为：
根据电压互感器离线检定误差数据的正态分布，构建目标函数。
优选方案之一，所述目标函数为：
其中，为电压互感器初始误差的目标函数，为，为电压互感器的
C相的误差，为电压互感器、的初始误差，为电压互感器离线检定误差数据正态
分布的期望值。
优选方案之一，所述步骤S3采用遗传算法计算目标函数的最优值，具体为：
S31、种群初始化，设定自变量的解空间，对随机产生的自变量进行二进制编
码，完成种群的初始化；
S32、迭代优化，计算种群中所有自变量的目标函数值，并进行迭代优化，形成新
的种群；
S33、解码输出，当种群迭代次数达到迭代阈值时，将目标函数值最小时的值进
行解码输出，从而得到最优值。
优选方案之一，所述步骤S32迭代优化具体为：
计算种群中所有自变量的目标函数值，采用锦标赛选择法保留父代中目标函数
值小于第一阈值的个体；
按照交叉概率和变异概率对自变量进行遗传算子操作，形成新的杂交或变异子
代个体，并与保留的父代一起形成新的种群。
本发明的上述技术方案中，该电压互感器初始误差计算方法包括以下步骤：采集各电压互感器一次侧电压和二次侧电压，建立电压互感器同相约束模型和多相约束模型；根据所述同相约束模型和多相约束模型，得到电压互感器各通道的初始误差表达；构造初始误差的目标函数，并采用遗传算法计算目标函数的最优值；基于所述目标函数的最优值以及电压互感器各通道的初始误差表达，计算电压互感器各通道的初始误差值。本发明解决了如何准确且快速的的计算电压互感器初始误差并输出结果的技术问题。
在本发明中，无需断电标定初始误差，通过建立电压互感器一侧和二次侧的同相和多相约束模型，得到初始误差表达，并通过遗传算法进行寻优，最终计算电压互感器各通道的初始误差值，从而实现对电压互感器各通道初始误差的计算。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种电压互感器初始误差计算方法的示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参见图1，根据本发明的一方面，本发明提供一种电压互感器初始误差计算方法，其中，所述电压互感器初始误差计算方法包括以下步骤：
S1、采集各电压互感器一次侧电压和二次侧电压，建立电压互感器同相约束模型和多相约束模型；
S2、根据所述同相约束模型和多相约束模型，得到电压互感器各通道的初始误差表达；
S3、构造初始误差的目标函数，并采用遗传算法计算目标函数的最优值；
S4、基于所述目标函数的最优值以及电压互感器各通道的初始误差表达，计算电压互感器各通道的初始误差值。
具体地，在本实施例中，所述步骤S1中建立电压互感器同相约束模型，点阿姨互感器按照电压等级进行分组，具体为：
S11、根据各电压互感器一次侧电压和二次侧电压，由于互感器自身必然存在的计量误差，建立电压互感器一次侧电压和二次侧电压的转换关系；所述电压互感器一次侧电压和二次侧电压的转换关系为：
其中，为电压互感器二次侧电压测量值，为电压互感器一次侧电压测量值，为电压互感器的误差，为电压互感器的额定变比；
S12、基于所述电压互感器一次侧电压和二次侧电压的转换关系，建立同相同电压等级的电压互感器二次侧电压与同相误差的约束关系；
以A相两通道为例进行说明，则有：
其中，分别为电压互感器的A相二次侧电压测量值和一次侧电压测量
值，分别为电压互感器的A相二次侧电压测量值和一次侧电压测量值，为
电压互感器的A相的误差，为电压互感器的A相的误差；
由于电压互感器一次侧电压比较稳定，即电压互感器和电压互感器的一次侧
电压测量值相等，也即，可得：
为电压互感器的A相的误差，为接近于0的较小的数，有泰勒公式可得：
则有：
忽略2阶小量，则有：
同理有：
所述电压互感器二次侧电压与同相误差的约束关系为：
其中，为电压互感器的A、B、C相的误差，为电
压互感器的A、B、C相的误差，为电压互感器的A、B、C相二次侧电压测量
值，为电压互感器的A、B、C相二次侧电压测量值。
具体地，在本实施例中，根据三相关系，所述步骤S1建立电压互感器多相约束模型，正常运行的电压互感器，其二次侧点阿姨的不平衡度在一定时间变化较小，具体为：
其中，为电压互感器的A、B、C相的误差，为电
压互感器的A、B、C相的误差，为电压互感器的A、B、C相二次侧电压测量
值，为电压互感器的A、B、C相二次侧电压测量值。
具体地，在本实施例中，所述初始误差表达为：
其中，分别表示电压互感器的A，B，C相的初始误差，分别
表示电压互感器的A、B、C相的初始误差，，，，，，为。
具体地，在本实施例中，所述步骤S3构造初始误差的目标函数，具体为：根据电压
互感器离线检定误差数据的正态分布，构建目标函数，由互感器检定规程可知，电压互感器
离线检定周期为4年，统计大量的电压互感器的离线检定误差数据，其误差统计服从正态分
布，为电压互感器离线检定误差数据正态分布的期望值，待评估的电压互感器的误差
值应与接近离线统计的误差期望值；所述目标函数为：
其中，为电压互感器初始误差的目标函数，为，为电压互感器的
C相的误差，为电压互感器、的初始误差，为电压互感器离线检定误差数据正态
分布的期望值。
具体地，在本实施例中，所述步骤S3采用遗传算法计算目标函数的最优值，具体为：
S31、种群初始化，设定自变量的解空间，对随机产生的自变量进行二进制编
码，完成种群的初始化；其中，参数设置如下：自变量的解空间，目标
函数为，种群大小为50，交叉概率为0.7，变异概率为0.01，迭代阈值为100，本发明对
上述参数不进行具体限定，具体可根据需要进行设定；
S32、迭代优化，计算种群中所有自变量的目标函数值，并进行迭代优化，形成新
的种群；具体为：
计算种群中所有自变量的目标函数值，采用锦标赛选择法保留父代中目标函数
值小于第一阈值的个体；按照交叉概率和变异概率对自变量进行遗传算子操作，形成新
的杂交或变异子代个体，并与保留的父代一起形成新的种群，从而完成一次迭代进化；
S33、解码输出，当种群迭代次数达到迭代阈值或满足收敛条件时，将最后一次迭
代进化的种群中，目标函数值最小时的值进行解码输出，同时输出目标函数最小值，从而
得到最优值。
具体地，在本实施例中，将得到所述目标函数的最优值结合电压互感器各通道的初始误差表达，即可计算得到电压互感器各通道的初始误差值。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围。
Claims (6)
1.一种电压互感器初始误差计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、采集各电压互感器一次侧电压和二次侧电压，建立电压互感器同相约束模型和多相约束模型；
所述步骤S1中建立电压互感器同相约束模型，具体为：
根据各电压互感器一次侧电压和二次侧电压，建立电压互感器一次侧电压和二次侧电压的转换关系；所述电压互感器一次侧电压和二次侧电压的转换关系为：
；
其中，为电压互感器二次侧电压测量值，/>为电压互感器一次侧电压测量值，/>为电压互感器的误差，/>为电压互感器的额定变比；
基于所述电压互感器一次侧电压和二次侧电压的转换关系，建立同相同电压等级的电压互感器二次侧电压与同相误差的约束关系；所述电压互感器二次侧电压与同相误差的约束关系为：
；
其中，为电压互感器/>的A、B、C相的误差，/>为电压互感器/>的A、B、C相的误差，/>为电压互感器/>的A、B、C相二次侧电压测量值，为电压互感器/>的A、B、C相二次侧电压测量值；
所述步骤S1建立电压互感器多相约束模型，具体为：
；
其中，为电压互感器/>的A、B、C相的误差，/>为电压互感器/>的A、B、C相的误差，/>为电压互感器/>的A、B、C相二次侧电压测量值，为电压互感器/>的A、B、C相二次侧电压测量值；
S2、根据所述同相约束模型和多相约束模型，得到电压互感器各通道的初始误差表达；
S3、构造初始误差的目标函数，并采用遗传算法计算目标函数的最优值；
S4、基于所述目标函数的优化值以及电压互感器各通道的初始误差表达，计算电压互感器各通道的初始误差值。
2.根据权利要求1所述的一种电压互感器初始误差计算方法，其特征在于，所述初始误差表达为：
；
其中，分别表示电压互感器/>的A，B，C相的初始误差，/>分别表示电压互感器/>的A、B、C相的初始误差，/>，/>，/>，/>，/>，/>为/>。
3.根据权利要求1-2任一项所述的一种电压互感器初始误差计算方法，其特征在于，所述步骤S3构造初始误差的目标函数，具体为：
根据电压互感器离线检定误差数据的正态分布，构建目标函数。
4.根据权利要求3所述的一种电压互感器初始误差计算方法，其特征在于，所述目标函数为：
；
其中，为电压互感器初始误差的目标函数，/>为/>，/>为电压互感器/>的C相的误差，/>为电压互感器/>、/>的初始误差，/>为电压互感器离线检定误差数据正态分布的期望值。
5.根据权利要求4所述的一种电压互感器初始误差计算方法，其特征在于，所述步骤S3采用遗传算法计算目标函数的最优值，具体为：
S31、种群初始化，设定自变量的解空间，对随机产生的自变量/>进行二进制编码，完成种群的初始化；
S32、迭代优化，计算种群中所有自变量的目标函数值，并进行迭代优化，形成新的种群；
S33、解码输出，当种群迭代次数达到迭代阈值时，将目标函数值最小时的值进行解码输出，从而得到最优值。
6.根据权利要求5所述的一种电压互感器初始误差计算方法，其特征在于，所述步骤S32迭代优化具体为：
计算种群中所有自变量的目标函数值，采用锦标赛选择法保留父代中目标函数值小于第一阈值的个体；
按照交叉概率和变异概率对自变量进行遗传算子操作，形成新的杂交或变异子代个体，并与保留的父代一起形成新的种群。/>
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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