[发明专利]基于概念漂移识别的电压互感器误差状态在线评估方法

说明书

本发明公开了一种基于概念漂移识别的电压互感器误差状态在线评估方法，包括采集待评估电压互感器的历史输出信号并基于无任何超参数的概念漂移识别方法剔除各类异常数据的干扰，从而确定电压互感器误差状态在线评估的理想建模数据集；而后对理想建模数据集进行数据分离和重构，并结合从数据集中提取出的主要信息元素确定互感器误差状态的边界条件，从而实现变电站内电压互感器误差状态的实时在线评估与异常定位。本发明解决了建模数据集中概念漂移所带来的不良影响，并以较小的计算资源实现了电压互感器误差状态的在线评估，评估方法具有普适性和易实现性。

技术领域

本发明涉及输配电设备状态评估与故障诊断领域，尤其涉及一种基于概念漂移识别的电压互感器误差状态在线评估方法。

背景技术

电压互感器是电力系统中的重要测量设备，其一次绕组接入高压电网，二次绕组与测量、计量、保护等装置相连，用于将一次侧高压强信号转化为低压小信号供二次设备使用。

长期运行经验表明，由于电压互感器使用年限的增长，运行若干年后的电压互感器存在着一定的超差风险。超差电压互感器继续运行将给发供用三方的关口计量贸易结算带来巨大损失，甚至影响电力系统的稳定运行。因此，为保障计量的准确性和电力系统的安全运行，需要及时评估和更换误差状态异常的电压互感器。现已有成熟的离线评估方法对电压互感器进行周期性的离线评估，但由于难以对高压输电网络进行非故障性停电操作，致使该方法难以在规定的周期内覆盖所有待检定的电压互感器；且离线评估时的环境电磁场与在线运行时存在差异，致使评估结果与实际情况存在一定的偏差，进一步导致变电站中大量在运电压互感器超期未检、误差未知。

为解决周期性离线评估方法中的不足，现采用不停电条件下的在线评估方法实现电压互感器误差状态的实时在线监测。现有在线评估技术是依据电力系统中各设备所采集的信号并基于数据驱动的原理进行分析和处理，从而评估电压互感器的误差状态，即通过借助历史数据、实时数据和关系型数据构造出近似的模型并依靠大量的数据和计算来实时表征电压互感器真实的误差状态。但该类方法存在如下不足：在数据方面，该类方法并没有考虑数据集中出现概念漂移的情况，概念漂移是指数据集中所包含的概念发生了变化，例如设备老化、运行工况突变等现象致使新旧数据所含的概念不再保持一致。数据集中一旦出现了概念漂移的现象，将影响基于数据驱动原理表征电压互感器真实误差状态的准确性。例如在借助历史数据进行训练以确定电压互感器正常运行的边界条件时，若历史数据中存在概念漂移的现象，将致使所建立的边界条件严重偏离理论边界条件，进而导致电压互感器误差状态的误判或漏判。且由于电力系统中所采集的数据大都无标签，因而对所采集数据进行概念漂移识别时并不能进行交叉验证以确定概念漂移识别模型的最优参数，故无法利用含有超参数的概念漂移识别方法对数据集进行识别。在计算量方面，现有基于数据驱动的在线评估方法以大量计算为代价来表征电压互感器的误差状态，需要消耗大量的计算资源。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种基于概念漂移识别的电压互感器误差状态在线评估方法，该方法利用无任何超参数的概念漂移识别方法解决了无标签数据发生概念漂移时所带来的不良影响，并能以较低的计算资源实现电压互感器误差状态的实时在线评估。

本发明的技术方案如下所示：

本发明提供了一种基于概念漂移识别的电压互感器误差状态在线评估方法，包括以下步骤：

采集待评估电压互感器的历史输出信号以构建采样矩阵X，根据所述待评估电压互感器内部的相间关系以及所述采样矩阵X构建识别矩阵，对所述识别矩阵进行概念漂移识别后得到概念漂移分界点D，基于所述概念漂移分界点D从所述采样矩阵X中提取得到电压互感器误差状态在线评估的理想建模数据集，进行标准化处理后得到对所述理想建模数据集的标准化矩阵；

对所述标准化矩阵进行数据分离和重构，得到所述标准化矩阵的一次矩阵和误差矩阵，根据所述误差矩阵中提取出的主要信息元素建立电压互感器误差状态正常和异常时的边界条件,所述边界条件为评估阈值；