CN104133188A - 三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法和系统 - Google Patents
三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法和系统,其方法包括:建立三相四线电能表两相失压时更正功率的误差检测模型;获取当次失压前设定时间段内电网三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量,并确定各不平衡度和各相位差;根据各不平衡度、相位差和所述误差检测模型确定更正功率误差范围,根据更正功率误差范围确定退补电量误差范围。根据退补电量的误差范围可以决定是否利用当前退补电量对该次失压进行电量的退补,提高了两相同时失压时退补的可靠性,并且提高了退补电量检测准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统电能计量领域,特别是涉及一种三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法和系统。
背景技术
目前电能表种类很多,电能表正处于一个日新月异的发展进程之中。电能表失压导致所计电量和实际电量不相符,则需要确定退补电量。
电能表失压时所计电量,是电能表故障时实际计量的电量,也称故障电量,失压故障时故障电量大多数情况是比实际用电量少,特殊情况也有可能会多,总之不能正确计量实际用电量,大多数情况是相差很大,需要退补比实际用电量少计或多计的电量。为此需要知到实际用电量,实际电量也称为正确电量,失压时不能直接得知,可以用“电压替代法”得到接近正确电量的更正电量。更正电量减故障电量,为正值,表示电能表少计了电量,为用户应补交的电量;为负值,表示电能表多计了电量,为应退还用户的电量,二者统称为退补电量,可用公式表示:退补电量=更正电量-故障电量。
目前所使用的“电压替代法”确定三相四线两相失压时退补电量的方法是用非失压相电压幅值替代失压相电压幅值,用正常相电压与相应的电流的相位差计算出失压相的更正电压电流相位差,以此相位差代替失压相电压电流相位差,从而计算出更正有功功率,继而得到更正电量。该方法克服了需要假定三相负荷电流平衡的缺点,但实际的电网三相电压不一定是理想的平衡状态。当三相电压不平衡时,根据“电压替代法”原理,其退补电量会有误差。
目前不知道“电压替代法”计算的退补电量误差随三相电压不平衡度变化的具体范围。比如,三相电压负序不平衡度为1%时,退补电量误差是1%还是10%,因而会产生该方法获得的退补电量在实际应用中是否准确的疑问,影响该方法在退补电量中的实际应用。为此,还需要一种技术方案估算三相四线电能表两相失压时更正电量在三相电压不平衡时的误差具体范围,确保退补电量误差在可知的范围内,使得“电压替代法”更加严谨可靠。
发明内容
基于此,有必要针对上述问题,提供一种可以确定退补电量误差范围的三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法和系统。
一种三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法,包括:
建立三相四线电能表两相失压时更正功率的误差检测模型:
其中,γ表示更正功率的误差范围,εV2表示电压负序不平衡度,εV0表示电压零序不平衡度,εI2表示电流负序不平衡度,εI0表示电流零序不平衡度,表示零序电压与零序电流的相位差,表示零序电压与正序电流的相位差,表示正序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与负序电流的相位差;
获取当次失压前设定时间段内电网三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量;
根据所述三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量确定εV2、εV0、εI2、εI0、
根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述误差检测模型确定更正功率误差范围,根据更正功率误差范围确定退补电量误差范围。
一种三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测系统,包括:
模型建立模块,用于建立三相四线电能表两相失压时更正功率的误差检测模型:
其中,γ表示更正功率的误差范围,εV2表示电压负序不平衡度,εV0表示电压零序不平衡度,εI2表示电流负序不平衡度,εI0表示电流零序不平衡度,表示零序电压与零序电流的相位差,表示零序电压与正序电流的相位差,表示正序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与负序电流的相位差;
数据获取模块,用于获取当次失压前设定时间段内电网三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量;
参数确定模块,用于根据所述三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量确定εV2、εV0、εI2、εI0、
误差范围检测模块,用于根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、 和所述误差检测模型确定更正功率误差范围,根据更正功率误差范围确定退补电量误差范围。
上述三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法和系统,通过获取当前这次失压之前设定时间段内电网三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量,然后根据获取的这些值和建立的误差检测模型对误差进行检测,获得更正功率的误差范围,从而可以获得退补电量误差范围。根据退补电量的误差范围可以判断是否在预设的误差范围内,从而可以决定是否利用当前退补电量对该次失压进行电量的退补,提高了两项失压时退补的可靠性,并且提高了退补电量检测准确性。
附图说明
图1为本发明三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法实施例的流程示意图;
图2为本发明实施例中建立误差检测模型的流程示意图;
图3为本发明实施例中三相四线电能表A相和B相同时失压时电压电流相量示意图;
图4为本发明三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示,为本发明三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法实施例的流程示意图,包括步骤:
步骤S101:建立三相四线电能表两相失压时更正功率的误差检测模型:
其中,γ表示更正功率的误差范围,εV2表示电压负序不平衡度,εV0表示电压零序不平衡度,εI2表示电流负序不平衡度,εI0表示电流零序不平衡度,表示零序电压与零序电流的相位差,表示零序电压与正序电流的相位差,表示正序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与负序电流的相位差;
步骤S102:获取当次失压前设定时间段内电网三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量;
在三相四线电能表运行时,可以每隔设定时间(比如15分钟)监测并记录电网三相电压正序分量、电压负序分量、电压零序分量、电流正序分量、电流负序分量、电流零序分量等。检测到两项同时失压时,获取当前失压前设定时间段内电网三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量。设定时间段是一个邻近当前失压时间的时间段。比如,设定时间段可以是最近一个月,即获取当前失压前一个月内记录的数据。
步骤S103:根据所述三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量确定各不平衡度εV2、εV0、εI2、εI0及各相位差
根据三相电压正序分量、电压负序分量、电压零序分量、电流正序分量、电流负序分量、电流零序分量可以确定电压负序不平衡度、电压零序不平衡度、电流负序不平衡度、电流零序不平衡度、零序电压与零序电流的相位差、零序电压与正序电流的相位差、正序电压与正序电流的相位差、负序电压与正序电流的相位差、负序电压与负序电流的相位差。
步骤S104:根据所述各不平衡度εV2、εV0、εI2、εI0及各相位差 和所述误差检测模型确定更正功率误差范围,根据更正功率误差范围确定退补电量误差范围。
在其中一种实施例中,由于设定时间段内采集的同一种类型的历史数据有可能不同,则直接计算可以获得多个更正功率误差范围。将误差范围按最大值进行升序排列,可以选取最大误差范围作为更正功率误差范围。
在另一个实施例中,也可以将误差范围按最大值进行升序排列,将误差范围个数与预设比例进行相乘,获得数值t,将排序结果中第t位误差范围设为更正误差范围。本实施例的目的是为了删除畸数据(特殊情况产生的不正常数据)产生的误差范围,因此设置了预设比例。预设比例可以根据具体畸数据个数而定。比如,可以设为95%。在一百个误差范围中,选择排名第95位的误差范围。
另外,也可以先对采集的历史数据先进性筛选处理,然后再进行更正功率误差范围计算。
由于更正电量等于更正功率乘以时间,所以可以根据更正功率误差范围获得更正电量的误差范围,进而获得退补电量的误差范围。其中,更正功率可以是根据“电压替代法”确定。
本方案通过获取当前这次失压之前设定时间段内电网三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量,然后根据获取的这些值和建立的误差检测模型对更正功率误差范围进行检测,获得更正功率的误差范围,从而可以获得两项同时失压时退补电量的误差范围。根据退补电量的误差范围可以判断是否在预设的误差范围内,从而可以决定是否利用当前退补电量对该次失压进行电量的退补,提高了退补的可靠性,并且提高了退补电量检测准确性。
在其中一个实施例中,所述建立三相四线电能表两相失压时更正功率的误差检测模型步骤,如图2所示,为本发明实施例中建立误差检测模型的流程示意图,包括:
步骤S201:根据用各相电压电流表示的正确有功功率模型获得正确复数功率模型;
这里正确有功功率模型可以是三相四线计量的正确有功功率模型。
步骤S202:根据更正有功功率模型获得更正复数功率模型;其中,更正有功功率模型可以通过“电压替代法”确定。这里更正有功功率模型可以是三相四线电能表两相失压时的更正有功功率模型。
步骤S203:将更正复数功率模型与正确复数功率模型求差值获得复数功率差模型;
步骤S204:将复数功率差模型取实部获得有功功率差模型;
步骤S205:将所述用相序表示的正确有功功率模型、正序电压和正序电流进行乘积,获得乘积模型;
步骤S206:根据所述有功功率差模型与所述乘积模型的比值获得误差检测模型。
比如,以三相四线中A相和B相同时失压时为例进行说明。
用相序表示的三相四线计量正确有功功率模型:
用各相电压、电流表示的正确有功功率模型:
可以获得正确复数功率模型:
如图3所示,为本发明实施例中三相四线电能表A相和B相同时失压时电压电流相量示意图。图中ψaC是与的相位差,ψbC是与的相位差,按所述电压替代法,如用C相替代,即:用C相电压幅值代替A相电压幅值和B相电压幅值,240°-ψaC代替120°-ψbC代替则其更正有功功率模型为:
根据更正有功功率模型获得更正复数功率模型:
进而可以得到复数功率差模型:
取实部得更正有功功率与正确有功功率差,即有功功率差模型:
表示零序电压与零序电流的相位差,表示零序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与负序电流的相位差。
从而可以得到误差检测模型:
即
其中,γ表示更正功率的误差范围,εV2表示电压负序不平衡度,εV0表示电压零序不平衡度,εI2表示电流负序不平衡度,εI0表示电流零序不平衡度。
同理可以确定三相四线电能表A相和C相同时失压时用B相电压替代的更正电量的误差范围,以及B相和C相同时失压时用A相电压替代的更正电量的误差范围。
在其中一个实施例中,由于实际电网中εV2εI2和εV0εI0的积远小于1,一般在0.8以上,分母中与之有关的二项可忽略不计。即:
获得退补电量误差范围之前,还包括对误差检测模型进行优化,获得第一优化误差检测模型,
所述根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述误差检测模型确定更正功率误差范围步骤包括:根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、 和所述第一优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
通过上述优化方法,可以减少计算量,提高检测误差范围的效率。
进一步的,各正弦函数可以同时取值为1或-1,则获得退补电量误差范围之前,还包括对误差检测模型进行优化,获得第二优化误差检测模型,
所述根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述误差检测模型确定更正功率误差范围步骤包括:根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述第二优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
通过上述优化方法,可以进一步减少计算量,提高检测误差范围的效率。
进一步的,由于实际电网的三相功率因数约等于正序功率因数,因此获得退补电量误差范围之前,还包括对误差检测模型进行优化,获得第三优化误差检测模型,
其中,表示三相功率因数;
所述方法还包括获取当次失压前设定时间段内三相有功功率和三相无功功率;
所述根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述误差检测模型确定更正功率误差范围步骤包括:
根据所述三相有功功率和三相无功功率获得
根据εV2、εV0、εI2、εI0、和所述第三优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
通过上述优化方法,只需知道电压负序不平衡度、电压零序不平衡度、电流负序不平衡度、电流零序不平衡度和三相功率因数即可获得更正功率误差范围。从而大大减少计算量,提高检测误差范围的效率。
进一步地,为了提高误差范围的准确性,删除畸数据,可以分别将电压负序不平衡度、电压零序不平衡度、电流负序不平衡度、电流零序不平衡度进行升序排列。将三相功率因数进行降序排列。将每种参数的个数与预设比例进行相乘,获得数据值T,将排序结果中第T位参数设为该类参数进行计算的最终值。其中,参数包括电压负序不平衡度、电压零序不平衡度、电流负序不平衡度、电流零序不平衡度和三相功率因数。比如,将获得的电压负序不平衡度进行升序排列,若预设比例为95%,历史记录中有100个电压负序不平衡度,则选择第95位对应的电压负序不平衡度作为较大值进行计算误差范围。再如,将获得的三相功率因数进行降序排列,若预设比例为95%,历史记录中有100个三相功率因数,则选择排名第95位对应的三相功率因数作为较小值进行计算误差范围。该实施例,删除了畸数据,提高了更正功率误差范围的准确性。同时,由于先将历史记录中的数据进行过滤处理,再将过滤处理的数据进行误差计算,大大减小了运算量,提高了检测效率。
以上实施方式中的各种技术特征可以任意进行组合,只要特征之间的组合不存在冲突或矛盾,但是限于篇幅,未进行一一描述,因此上述实施方式中的各种技术特征的任意进行组合也属于本说明书公开的范围。
根据上述方法,本发明还提供一种三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测系统,如图4所示,为本发明三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测系统实施例的结构示意图,包括:
模型建立模块410,用于建立三相四线电能表两相失压时更正功率的误差检测模型:
其中,γ表示更正功率的误差范围,εV2表示电压负序不平衡度,εV0表示电压零序不平衡度,εI2表示电流负序不平衡度,εI0表示电流零序不平衡度,表示零序电压与零序电流的相位差,表示零序电压与正序电流的相位差,表示正序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与负序电流的相位差;
数据获取模块420,用于获取当次失压前设定时间段内电网三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量;
参数确定模块430,用于根据所述三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量确定εV2、εV0、εI2、εI0、
误差范围检测模块440,用于根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、 和所述误差检测模型确定更正功率误差范围,根据更正功率误差范围确定退补电量误差范围。
在其中一个实施例中,所述模型建立模块,包括:
正确复数功率模型建立模块,用于根据用各相电压电流表示的正确有功功率模型获得正确复数功率模型;
更正复数功率模型建立模块,用于根据更正有功功率模型获得更正复数功率模型;
复数功率差模型建立模块,用于将更正复数功率模型与正确复数功率模型求差值获得复数功率差模型;
有功功率差模型建立模块,用于将复数功率差模型取实部获得有功功率差模型;
乘积模型建立模块,用于将所述用相序表示的正确有功功率模型、正序电压和正序电流进行乘积,获得乘积模型;
误差检测模型建立模块,用于根据所述有功功率差模型与所述乘积模型的比值获得误差检测模型。
在其中一个实施例中,还包括第一优化模块,用于在获得退补电量误差范围之前,对误差检测模型进行优化,获得第一优化误差检测模型,
所述误差范围检测模块,还用于根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、 和所述第一优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
在其中一个实施例中,还包括第二优化模块,用于在获得退补电量误差范围之前,对误差检测模型进行优化,获得第二优化误差检测模型,
所述误差范围检测模块,还用于根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述第二优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
在其中一个实施例中,还包括第三优化模块,用于在获得退补电量误差范围之前,对误差检测模型进行优化,获得第三优化误差检测模型,
其中,表示三相功率因数;
所述数据获取模块,还用于获取当次失压前设定时间段内三相有功功率和三相无功功率;
所述误差范围检测模块,还用于:
根据所述三相有功功率和三相无功功率获得
根据εV2、εV0、εI2、εI0、和所述第三优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
本发明的三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测系统与本发明的三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法是一一对应的,上述三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法实施例中的相关技术特征及其技术效果均适用于三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测系统实施例中,在此不再赘述。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法,其特征在于,包括:
建立三相四线电能表两相失压时更正功率的误差检测模型:
其中,γ表示更正功率的误差范围,εV2表示电压负序不平衡度,εV0表示电压零序不平衡度,εI2表示电流负序不平衡度,εI0表示电流零序不平衡度,表示零序电压与零序电流的相位差,表示零序电压与正序电流的相位差,表示正序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与负序电流的相位差;
获取当次失压前设定时间段内电网三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量;
根据所述三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量确定εV2、εV0、εI2、εI0、
根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述误差检测模型确定更正功率误差范围,根据更正功率误差范围确定退补电量误差范围。
2.根据权利要求1所述的三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法,其特征在于,所述建立三相四线电能表两相失压时更正功率的误差检测模型步骤,包括:
根据用各相电压电流表示的正确有功功率模型获得正确复数功率模型;
根据更正有功功率模型获得更正复数功率模型;
将更正复数功率模型与正确复数功率模型求差值获得复数功率差模型;
将复数功率差模型取实部获得有功功率差模型;
将所述用相序表示的正确有功功率模型、正序电压和正序电流进行乘积,获得乘积模型;
根据所述有功功率差模型与所述乘积模型的比值获得误差检测模型。
3.根据权利要求1所述的三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法,其特征在于,获得退补电量误差范围之前,还包括对误差检测模型进行优化,获得第一优化误差检测模型,
所述根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述误差检测模型确定更正功率误差范围步骤包括:根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、 和所述第一优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
4.根据权利要求1所述的三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法,其特征在于,获得退补电量误差范围之前,还包括对误差检测模型进行优化,获得第二优化误差检测模型,
所述根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述误差检测模型确定更正功率误差范围步骤包括:根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述第二优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
5.根据权利要求1所述的三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测方法,其特征在于,获得退补电量误差范围之前,还包括对误差检测模型进行优化,获得第三优化误差检测模型,
其中,表示三相功率因数;
所述方法还包括获取当次失压前设定时间段内三相有功功率和三相无功功率;
所述根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述误差检测模型确定更正功率误差范围步骤包括:
根据所述三相有功功率和三相无功功率获得
根据εV2、εV0、εI2、εI0、和所述第三优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
6.一种三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测系统,其特征在于,包括:
模型建立模块,用于建立三相四线电能表两相失压时更正功率的误差检测模型:
其中,γ表示更正功率的误差范围,εV2表示电压负序不平衡度,εV0表示电压零序不平衡度,εI2表示电流负序不平衡度,εI0表示电流零序不平衡度,表示零序电压与零序电流的相位差,表示零序电压与正序电流的相位差,表示正序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与正序电流的相位差,表示负序电压与负序电流的相位差;
数据获取模块,用于获取当次失压前设定时间段内电网三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量;
参数确定模块,用于根据所述三相电压的正序分量、负序分量、零序分量以及三相电流的正序分量、负序分量和零序分量确定εV2、εV0、εI2、εI0、
误差范围检测模块,用于根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、 和所述误差检测模型确定更正功率误差范围,根据更正功率误差范围确定退补电量误差范围。
7.根据权利要求6所述的三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测系统,其特征在于,所述模型建立模块,包括:
正确复数功率模型建立模块,用于根据用各相电压电流表示的正确有功功率模型获得正确复数功率模型;
更正复数功率模型建立模块,用于根据更正有功功率模型获得更正复数功率模型;
复数功率差模型建立模块,用于将更正复数功率模型与正确复数功率模型求差值获得复数功率差模型;
有功功率差模型建立模块,用于将复数功率差模型取实部获得有功功率差模型;
乘积模型建立模块,用于将所述用相序表示的正确有功功率模型、正序电压和正序电流进行乘积,获得乘积模型;
误差检测模型建立模块,用于根据所述有功功率差模型与所述乘积模型的比值获得误差检测模型。
8.根据权利要求6所述的三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测系统,其特征在于,还包括第一优化模块,用于在获得退补电量误差范围之前,对误差检测模型进行优化,获得第一优化误差检测模型,
所述误差范围检测模块,还用于根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、 和所述第一优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
9.根据权利要求6所述的三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测系统,其特征在于,还包括第二优化模块,用于在获得退补电量误差范围之前,对误差检测模型进行优化,获得第二优化误差检测模型,
所述误差范围检测模块,还用于根据所述εV2、εV0、εI2、εI0、和所述第二优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
10.根据权利要求6所述的三相四线电能表两相失压时退补电量误差检测系统,其特征在于,还包括第三优化模块,用于在获得退补电量误差范围之前,对误差检测模型进行优化,获得第三优化误差检测模型,
其中,表示三相功率因数;
所述数据获取模块,还用于获取当次失压前设定时间段内三相有功功率和三相无功功率;
所述误差范围检测模块,还用于:
根据所述三相有功功率和三相无功功率获得
根据εV2、εV0、εI2、εI0、和所述第三优化误差检测模型确定更正功率误差范围。
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