本發(fā)明涉及電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性評(píng)估方法。

背景技術(shù)：

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置作為一種電氣設(shè)備，在變電站環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后，難免由于元器件老化、電磁干擾等出現(xiàn)準(zhǔn)確度下降、可靠性下降、甚至故障的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致電能質(zhì)量數(shù)據(jù)質(zhì)量下降、基于數(shù)據(jù)的電能質(zhì)量分析評(píng)估結(jié)果可信度下降、嚴(yán)重的可能影響電網(wǎng)安全。因此，電力行業(yè)以及各級(jí)電網(wǎng)公司的電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)定都要求對(duì)投運(yùn)后的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置開展周期檢驗(yàn)，一般檢驗(yàn)周期為三年。周期檢驗(yàn)的內(nèi)容主要是檢驗(yàn)電能質(zhì)量指標(biāo)(包括電壓、電流、頻率、電壓和電流諧波、電壓序分量和不平衡度等)的準(zhǔn)確度是否滿足《GB/T 19862電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備通用要求》。

目前各級(jí)電網(wǎng)公司對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的周期檢驗(yàn)基本上沒(méi)有開展，主要是因?yàn)闆](méi)有成熟、易用的周期檢驗(yàn)技術(shù)。部分地區(qū)嘗試或研究采用的周期檢驗(yàn)技術(shù)主要有：

(1)將電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置拆卸、搬運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行周期檢驗(yàn)，檢驗(yàn)原理可以是標(biāo)準(zhǔn)源法或者比對(duì)法。這種方法是最能保證檢驗(yàn)質(zhì)量、也是工作量最大的方法，很少實(shí)際應(yīng)用。

(2)攜帶便攜式電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)源到變電站現(xiàn)場(chǎng)，在變電站現(xiàn)場(chǎng)采用標(biāo)準(zhǔn)源法進(jìn)行周期檢驗(yàn)，這是目前主流的周期檢驗(yàn)方法。

(3)使用高精度的標(biāo)準(zhǔn)表，在變電站現(xiàn)場(chǎng)采用比對(duì)法進(jìn)行周期檢驗(yàn)。這種方法目前尚處于研究中，沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用。

上述三種周期檢驗(yàn)技術(shù)，均存在較大的不足：

第(1)中方法，需要將電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置拆卸、搬運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，檢驗(yàn)完之后還要再搬運(yùn)回變電站并安裝，工作量非常大、耗時(shí)長(zhǎng)。一臺(tái)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的周期檢驗(yàn)需要至少3個(gè)工作日才能完成，在電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置已經(jīng)普及到220kV變電站、甚至110kV變電站的情況下，每三年檢驗(yàn)一次所需要的成本投入難以估量。此外，如果電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置安裝在500kV或更高電壓變電站、或樞紐變電站，監(jiān)測(cè)裝置的拆卸、安裝有可能需帶電操作，存在安全隱患。更重要的是，在周期檢驗(yàn)的過(guò)程中需要停止電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)，有可能導(dǎo)致重要的電能質(zhì)量事件無(wú)法捕捉到。

第(2)種方法，需要攜帶電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)源到變電站現(xiàn)場(chǎng)。電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)源作為高端精密設(shè)備，頻繁的搬運(yùn)也容易導(dǎo)致故障。此外，采用標(biāo)準(zhǔn)源法的檢驗(yàn)仍需要更改電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的接線，也涉及到停電問(wèn)題，工作量和安全隱患較大，同樣也會(huì)導(dǎo)致電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)中斷。

第(3)種方法，不需要更改電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的接線、不需要停電、也不會(huì)導(dǎo)致電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)中斷，但該技術(shù)仍處于研究階段，尚存在難以解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，例如如何保證受檢電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置和標(biāo)準(zhǔn)表的時(shí)間同步等等。

綜上所述，目前還不存在一種成熟的、易用的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置周期檢驗(yàn)的方法，可以滿足在不改變接線、不停電、不導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)中斷的情況下，對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行快速的周期檢驗(yàn)，導(dǎo)致電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)可信度、以及電網(wǎng)安全均存在隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置周期檢驗(yàn)的方法，均不能在不改變接線、不停電、不導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)中斷的情況下，對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行快速的周期檢驗(yàn)，導(dǎo)致電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)可信度、以及電網(wǎng)安全均存在隱患的問(wèn)題，提供一種電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性評(píng)估方法。

本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問(wèn)題，可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性評(píng)估方法，其特征在于，包括：

1)預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)和用于可靠性評(píng)估的電能質(zhì)量指標(biāo)；

2)計(jì)算在預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)內(nèi)所述電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)完整率k1和數(shù)據(jù)正確率k2；

3)通過(guò)預(yù)設(shè)的權(quán)重系數(shù)ω計(jì)算電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的可靠率λ，所述

本發(fā)明中，所述預(yù)設(shè)的評(píng)估時(shí)長(zhǎng)不少于24小時(shí)。

預(yù)設(shè)電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)間隔，每個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)間隔生產(chǎn)一組電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)間隔為1分鐘或者3分鐘或者10分鐘。

本發(fā)明中，所述用于可靠性評(píng)估的電能質(zhì)量指標(biāo)為一個(gè)。

本發(fā)明中，所述數(shù)據(jù)完整率其中，M₁為預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)內(nèi)所述電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)量，N為預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)內(nèi)所述電能質(zhì)量指標(biāo)的預(yù)期數(shù)據(jù)數(shù)量。

本發(fā)明中，所述數(shù)據(jù)正確率其中，M₂為預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)內(nèi)所述電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)量中的非異常數(shù)據(jù)數(shù)量，N為預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)內(nèi)所述電能質(zhì)量指標(biāo)的預(yù)期數(shù)據(jù)數(shù)量。

設(shè)置置信區(qū)間，在預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，所述電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)落在置信區(qū)間內(nèi)，認(rèn)為數(shù)據(jù)為非異常數(shù)據(jù)，否則認(rèn)為數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)。

所述置信區(qū)間通過(guò)以下方式確定：

采用高斯核函數(shù)，得到所述電能質(zhì)量指標(biāo)的概率密度函數(shù)，再通過(guò)對(duì)其進(jìn)行積分，可以得到對(duì)應(yīng)的概率分布函數(shù)F(x)，其表達(dá)式如下：

其中，Φ(x)——正態(tài)分布的累計(jì)概率函數(shù)；

h為帶寬系數(shù)；

N_i為樣本總數(shù)；

則，所述電能質(zhì)量指標(biāo)的指標(biāo)置信度為1-α的置信區(qū)間為：

其中，為F(x)的反函數(shù)。

本發(fā)明中，選取對(duì)稱概率區(qū)間，所述α₁＝α/2，α₂＝1-α/2。

本發(fā)明的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性評(píng)估方法，針對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置周期檢驗(yàn)的必要性、但尚不存在成熟易用的周期檢驗(yàn)技術(shù)方案的問(wèn)題，從電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性下降勢(shì)必影響到數(shù)據(jù)質(zhì)量(包括數(shù)據(jù)完整性和數(shù)據(jù)正確性)的角度出發(fā)，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于數(shù)據(jù)質(zhì)量的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性評(píng)估方法，其中數(shù)據(jù)正確性的計(jì)算采用了核密度評(píng)估算法。

本發(fā)明從電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)質(zhì)量反推電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性，技術(shù)人員可以不需要到變電站現(xiàn)場(chǎng)即可實(shí)現(xiàn)針對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的遠(yuǎn)程評(píng)估，具有成本低、效率高、安全等優(yōu)點(diǎn)，并且本發(fā)明應(yīng)用過(guò)程中無(wú)需中斷電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)過(guò)程，具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

圖1為本發(fā)明電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性評(píng)估的流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

本發(fā)明的主旨在于，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置周期檢驗(yàn)方式和需求的分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性評(píng)估方法，均不能在不改變接線、不停電、不導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)中斷的情況下，對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行快速的周期檢驗(yàn)，導(dǎo)致電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)可信度、以及電網(wǎng)安全均存在隱患的的問(wèn)題，通過(guò)本發(fā)明提供一種電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性評(píng)估方法以解決上述問(wèn)題。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠性評(píng)估方法，采用了不改變接線、不停電、不導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)中斷的方式，在電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置正常運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行可靠性的評(píng)估，首先，預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)間長(zhǎng)T和用于可靠性評(píng)估的電能質(zhì)量指標(biāo)x，利用預(yù)設(shè)的用于可靠性評(píng)估的電能質(zhì)量指標(biāo)x來(lái)進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的可靠性評(píng)估。其中，預(yù)設(shè)的評(píng)估時(shí)長(zhǎng)通常不少于24小時(shí)，可以設(shè)置得更長(zhǎng)，在實(shí)際操作時(shí)一般采用24小時(shí)即可，同時(shí)，預(yù)設(shè)電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)間隔，每個(gè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)間隔生產(chǎn)一組數(shù)據(jù)，預(yù)設(shè)的評(píng)估時(shí)長(zhǎng)應(yīng)該是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)間隔的整數(shù)倍數(shù)，那么，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)間隔較好的是采用1分鐘或者3分鐘或者10分鐘。根據(jù)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，用于可靠性評(píng)估的電能質(zhì)量指標(biāo)采用一個(gè)即可，較好的是采用頻率指標(biāo)作為電能質(zhì)量指標(biāo)，主要理由是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電能質(zhì)量數(shù)據(jù)質(zhì)量尤其是數(shù)據(jù)完整率，很少發(fā)生部分電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)正常、部分電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)不正常的現(xiàn)象，要么是所有電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)都正常，要么是所有電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)都不正常。所以本發(fā)明只選擇一個(gè)電能質(zhì)量指標(biāo)來(lái)進(jìn)行處理，是具有合理性的。當(dāng)然，也可以根據(jù)需要采用多個(gè)電能質(zhì)量指標(biāo)來(lái)進(jìn)行評(píng)估，只不過(guò)是計(jì)算量大一些。

完成上述基本預(yù)設(shè)工作后，計(jì)算在預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)內(nèi)電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)完整率k1和數(shù)據(jù)正確率k2。在計(jì)算前，需要明確一點(diǎn)，本發(fā)明中電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)是基于實(shí)際監(jiān)測(cè)獲取的，通?？梢詮碾娔苜|(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置在預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)的電能質(zhì)量指標(biāo)x的各種原始測(cè)量數(shù)據(jù)。那么，對(duì)于本發(fā)明的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置較好的是嵌入到某個(gè)應(yīng)用程序中使用，作為電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)的一個(gè)功能模塊，依賴電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)而存在，并從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取各電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)。

電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)完整率k1定義為電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)量與預(yù)期數(shù)據(jù)數(shù)量的百分比，對(duì)于電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，在預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)，一般為每隔一定的時(shí)間間隔(數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)間隔)會(huì)生成一組數(shù)據(jù)，如1分鐘、3分鐘、10分鐘等，通過(guò)該時(shí)間間隔(數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)間隔)可以得到預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)電能質(zhì)量指標(biāo)的預(yù)期數(shù)據(jù)數(shù)量，例如，假設(shè)預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)T為24小時(shí)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)間隔為3分鐘，則預(yù)期數(shù)據(jù)N＝24*60/3＝480個(gè)，再根據(jù)預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)量，便能求得預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)完整率。電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)完整率k1的計(jì)算公式如下：

其中，M₁為預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)內(nèi)電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)量，N為預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)內(nèi)電能質(zhì)量指標(biāo)的預(yù)期數(shù)據(jù)數(shù)量。

電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)正確率k2的定義與電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)完整率k1的定義類似，其定義為電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)量中的非異常數(shù)據(jù)數(shù)量與預(yù)期數(shù)據(jù)數(shù)量的百分比。電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)正確率k2的計(jì)算公式如下：

其中，M₂為預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)內(nèi)電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)量中的非異常數(shù)據(jù)數(shù)量，N為預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)內(nèi)電能質(zhì)量指標(biāo)的預(yù)期數(shù)據(jù)數(shù)量。

對(duì)于電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)量中的非異常數(shù)據(jù)數(shù)量的獲取，本發(fā)明采用了設(shè)置置信區(qū)間的方式，在預(yù)設(shè)評(píng)估時(shí)長(zhǎng)T內(nèi)，如果電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)際數(shù)據(jù)落在置信區(qū)間內(nèi)，則認(rèn)為數(shù)據(jù)為非異常數(shù)據(jù)，否則認(rèn)為數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)。

出于優(yōu)選，基于非參數(shù)估計(jì)中的核密度估計(jì)算法，采用高斯核函數(shù)，得到電能質(zhì)量指標(biāo)x的概率密度函數(shù)，再通過(guò)對(duì)其進(jìn)行積分，可以得到對(duì)應(yīng)的概率分布函數(shù)F(x)，其表達(dá)式如下：

其中，Φ(x)——正態(tài)分布的累計(jì)概率函數(shù)；

h為帶寬系數(shù)；

N_i為樣本總數(shù)；

則，所述電能質(zhì)量指標(biāo)的指標(biāo)置信度為1-α的置信區(qū)間為：

其中，為F(x)的反函數(shù)。

本發(fā)明中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算。選取對(duì)稱概率區(qū)間，所述α₁＝α/2，α₂＝1-α/2。

在完成電能質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)完整率k1和數(shù)據(jù)正確率k2后，最后通過(guò)預(yù)設(shè)的權(quán)重系數(shù)ω計(jì)算電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的可靠率λ，其中，ω為權(quán)重系數(shù)，其選值可以采用專家打分法，其取值范圍為0～1，可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明所計(jì)算得到的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置可靠率，最終可通過(guò)報(bào)表、曲線等多種形式進(jìn)行展示，滿足各種技術(shù)和管理應(yīng)用需要。

以上僅就本發(fā)明較佳的實(shí)施例作了說(shuō)明，但不能理解為是對(duì)權(quán)利要求的限制。本發(fā)明不僅局限于以上實(shí)施例，其具體結(jié)構(gòu)允許有變化。總之，凡在本發(fā)明獨(dú)立權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)所作的各種變化均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。