[发明专利]基于高斯过程回归的COMTRADE异常录波数据监测和修正方法及系统

说明书

本发明提供基于高斯过程回归的COMTRADE异常录波数据检测和修正方法，包括以下步骤：S1.获取录波器的COMTRADE录波文件数据，包括cfg和dat文件，按照cfg文件的通道规则拆分dat文件为时间序列数组，得到待处理的模拟量通道数组；S2.模拟量通道异常数据的检测和修正。本发明首先基于高斯过程回归对其中的模拟量通道录波数据进行拟合，并通过回归的置信区间判断异常数据点，进而采用多项式插值方法进行修正。按本发明公开的方法，可以对故障录波数据进行预处理，鉴别由噪声或网络传输等问题造成的异常数据并完成修正，有助于后续利用录波数据进行故障诊断和隐性故障排查。可用于特高压直流输电系统、电力调度系统、电力控保系统等场合。

技术领域

本发明涉及电力系统故障分析技术领域，具体来说是一种基于高斯过程回归的COMTRADE异常录波数据监测和修正方法及系统。

背景技术

由于科学技术的发展和设备制造水平的提高，电力设备在原理、构成、性能和可靠性等方面都有了很大的改善，但在电网运行过程中由于各种自然灾害或其他原因引起的大范围故障或大面积停电事故时有发生。而电网大事故对国民生产、生活有着重大的负面影响。因此，避免电网事故的扩大发生，及时掌握故障时的第一手信息就显得格外重要。

故障录波器作为电力系统的“黑匣子”，它所记录的信息既是电网故障分析的重要依据，也是评判保护装置动作行为的“裁判”。随着微机技术和通信技术的发展，故障录波器和继电保护装置逐步从微机型向数字型和智能型转化，装置本身的数据处理能力有了很大程度的提高，并具备了向电网调度中心远程传输数据的能力，这为调度中心对电网中各个录波设备进行统一管理和全网信息的共享提供了现实的基础。

值得注意的是，电力继保设备录波数据存储遵循国家标准《量度继电器和保护装置第24部分：电力系统暂态数据交换(COMTRADE)通用格式》，其规定了在电力系统暂态事件中变电站的各种保护、录波、测量和控制设备累积的大量数字记录的存储和传输的数据格式。但由于各种因素，录波数据可能包含异常的数值，这些异常值与真实值有明显差别的数据点可能会对后续故障诊断和数据分析造成不利影响。因此，亟需发明一种方法，在对录波数据进行分析之前，先对异常数据进行提取和修正。

1887年，统计学家Francis Ysidro Edgeworth关于不一致实验数据的论文发表，由此异常数据检测正式被提出。对异常检测的逐步探索，诞生了许多方法和技术。近年来数据分析取得了一些进展，但异常数据检测的发展确有所停顿。在现有的异常数据处理算法中，异常值可能作为噪声或脏数据被删除，或者通过某些方法，使它尽量不影响到数据集的分析。异常数据的出现主要有以下情况：数据源中的异常，数据源头产生的数据就是异常的，研究这种异常可以获得对正常数据分析不能获取的新发现；数据自身的改变，这种异常数据是正常产生的，如短路后电流会变大；测量造成的异常，这种异常是由于数据采集设备或网络传输错误造成的。在早期，异常数据挖掘方法是基于概率统计模型的，这种方法需要标准数据集符合某种概率分布，如Yamanishi等人使用高斯混合模型拟合实际的数据，然后计算数据与该模型的偏差来判断数据是否异常。这种方法，虽然在数学上更为精确，但对数据的假设过于简化，因为实际情况往往无法知道数据集所遵循的标准分布类型，并且或许数据本身就不是服从任何的标准分布，因此该方法具有局限性。