CN105203838B - 一种电量采集系统 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种电量采集系统，其包括：电量采集装置，其对输配电网中所有用户用电量、各等级电网传输电量进行采集；线损采集装置，其对输配电网中各等级电网传输过程中的线损电量进行采集；输入控制器，使用者通过所述输入控制器输入待确定电量的名称；后台处理装置，其接收所述用户用电量、所述各等级电网传输电量和所述线损电量，计算出所述待确定电量。这样，可以采集各电网等级的电量，且可以根据实际情况对输入的待确定电量进行确定。

Description

一种电量采集系统
技术领域
本发明涉及电量采集技术领域，特别涉及一种电量采集系统。
背景技术
压力测试(Stress Test)的概念最早是由IOSCO(国际证券监管机构组织)于1995年提出，它是假设市场在最不利的情形(如利率突然急升或股市突然重挫)时，分析对资产组合的影响效果。IOSCO与1999年又进行了进一步的补充：压力测试是将资产组合所面临之极端的方法可能发生风险加以认定并量化。
2000年，BCGFS(国际清算银行巴塞尔银行全球金融系统委员会)将压力测试定义为金融机构衡量潜在但可能(plausible)发生异常(exceptional)损失的模型。并在2009年补充压力测试是评估银行在严重但可能发生的情景时所面临财务损失的工具。
但是，在电力市场中，通过压力测试来评估极端情况下电力市场参与主体面临的风险的前提是需要对输配电网中的各等级电网的电量数据进行统计，因此需要一种可以采集各电网等级的电量的系统。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和试验终于提出了一种电量采集系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电量采集系统，用以克服上述技术缺陷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于：提供一种电量采集系统，其包括：
电量采集装置，其对输配电网中所有用户用电量、各等级电网传输电量进行采集；
线损采集装置，其对输配电网中各等级电网传输过程中的线损电量进行采集；
输入控制器，使用者通过所述输入控制器输入待确定电量的名称；
后台处理装置，其接收所述用户用电量、所述各等级电网传输电量和所述线损电量，计算出所述待确定电量。
较佳的，所述后台处理装置计算所述待确定电量的公式为：
其中，X的计算公式为：
上式中，Q为所求的待确定电量，i为对同一电量不同方式统计的电量数据的序号，xi为对同一电量第i次统计的电量数据，n为对同一电量统计的电量数据的总次数，X为中心值，M为要保留的电量数据与中心值的距离的最大值，为对同一电量第次统计的电量数据。
较佳的，所述线损采集装置包括电流采集器、线损微处理器和线损信号发射器；所述电流采集器采集输配电线上的电流值并传输给所述线损微处理器；所述线损微处理器对所述电流值的误差进行补偿，并计算所述线损电量；所述线损信号发射器将所述线损电量传输至所述后台处理装置。
较佳的，所述电量采集装置包括有功电能表、无功电能表、电量微处理器和电量信号发射器；所述有功电能表计量用户或者负载的有功功率；所述无功电能表计量用户或者负载的无功功率；所述电量微处理器对所述有功功率和所述无功功率的误差进行补偿，并计算有功电量和无功电量；所述电量信号发射器将所述有功电量和所述无功电量传输至所述后台处理装置。
较佳的，所述后台处理装置包括：信号接收器、存储器、信号统计模块和信号计算模块；所述信号接收器经由通讯网络接收所述有功电量、所述无功电量以及所述线损电量，并传输至所述存储器存储起来；所述信号统计模块接收所述输入控制器的所述待确定电量的名称，通过多种不同的方式多次统计此电量的电量数据；所述信号计算模块接收多个所述电量数据并计算所述待确定电量。
较佳的，所述通讯网络包括以下至少一个：GPRS、CDMA、PSTN和单位局域网。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：提供了一种电量采集系统，这样，可以采集各电网等级的电量，且可以根据实际情况对输入的待确定电量进行确定；通过误差补偿可以极大地减小或消除电能表因为机械原因、电流电压温度的变化或电压的不对称造成的误差，提高测量的准确度；通过两次取整运算将因为电量统计方式不同而出现差异的电量数据转换为其自身的系数，从而选取符合保留条件的电量数据计算最后的待确定电量，这样就减小了因电量统计方式、电网结构不合理或谐波等问题而造成的数据偏差，提高了测量数据的准确度；计算公式简单，方便，能够快速得到结果，提高了电量测量的速度，进而提高了整个电量采集系统的速度，同时，简单的计算过程节约了系统资源；经由通讯网络接收电量数据，能够对电量数据进行高效快速采集。
附图说明
图1为本发明电量采集系统的结构图；
图2为本发明电量采集系统电量采集装置的结构图；
图3为本发明电量采集系统线损采集装置的结构图；
图4为本发明电量采集系统后台处理装置的结构图；
图5为本发明电量采集系统指标列表；
图6为本发明电量采集系统电网公司风险指标敏感性分析结果。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
一种电量采集系统，如图1所示，其为本发明电量采集系统的结构图；其中，所述电量采集系统包括电量采集装置1、线损采集装置2、输入控制器3和后台处理装置4，电量采集装置1对输配电网中所有用户用电量、各等级电网传输电量进行采集；线损采集装置2对输配电网中各等级电网传输过程中的线损值进行采集；输入控制器3与后台处理装置4相连，使用者通过输入控制器3输入待确定电量的名称；后台处理装置4接收所述用户用电量、各等级电网传输电量和线损值，计算出所述待确定电量。
这样，可以采集各电网等级的电量，且可以根据实际情况对输入的待确定电量进行确定。
所述输入控制器3可以为一手动输入装置，如平板电脑，键盘等，也可以为自动输入装置。
实施例一
如上述所述的电量采集系统，本实施例与其不同之处在于，如图2本发明电量采集系统电量采集装置的结构图所示，电量采集装置1包括有功电能表11、无功电能表12、电量微处理器13和电量信号发射器14；有功电能表11计量用户或者负载的有功功率；无功电能表12计量用户或者负载的无功功率；电量微处理器13对有功功率和无功功率的误差进行补偿，并计算有功电量和无功电量；电量信号发射器14将有功电量和无功电量传输至后台处理装置4。
其中，电能可以转换成各种能量。如：通过电炉转换成热能，通过电机转换成机械能，通过电灯转换成光能等。在这些转换中所消耗的电能为有功电能。而记录这种电能的电表为有功电表。有些电器装置在作能量转换时先得建立一种转换的环境，如：电动机，变压器等要先建立一个磁场才能作能量转换，还有些电器装置是要先建立一个电场才能作能量转换。而建立磁场和电场所需的电能都是无功电能。而记录这种电能的电表为无功电表。有功电能表和无功电能表采集的数据为瞬时功率。
通过误差补偿可以极大地减小或消除电能表因为机械原因、电流电压温度的变化或电压的不对称造成的误差，提高测量的准确度。
实施例二
如上述所述的电量采集系统，本实施例与其不同之处在于，如图3本发明电量采集系统线损采集装置的结构图所示，线损采集装置2包括电流采集器21、线损微处理器22和线损信号发射器23；电流采集器21安装在输配电线上，采集输配电线上的电流值并传输给线损微处理器22；线损微处理器22对电流值的误差进行补偿，并计算线损电量；线损信号发射器23将线损电量传输至后台处理装置4。
通过误差补偿可以极大地减小或消除电流采集器因为机械原因或电流温度的变化造成的误差，提高测量的准确度。
实施例三
如上述所述的电量采集系统，本实施例与其不同之处在于，后台处理装置4计算所述待确定电量的公式为：
其中，X的计算公式为：
上式中，Q为所求的待确定电量，i为对同一电量不同方式统计的电量数据的序号，xi为对同一电量第i次统计的电量数据，n为对同一电量统计的电量数据的总次数，X为中心值，M为要保留的电量数据与中心值的距离的最大值，为对同一电量第次统计的电量数据。
上述思路为：先求出对同一电量统计的所有电量数据的中心值，所述中心值到所有电量数据的距离之和最小；确定要保留的电量数据距离中心值的最大距离，通过向下取整将符合保留条件的电量数据转换为0，不符合保留条件的电量数据转换为大于等于1的自然数；再次加一取倒数后，将符合保留条件的电量数据转换为1，不符合保留条件的电量数据转换为0和1之间的数；最后通过向下取整，此时符合保留条件的电量数据转换为1，不符合保留条件的电量数据转换为0；以此数据为对应电量数据的系数，就可以只保留符合保留条件的电量数据，保留的电量数据的平均值为所求的待确定电量，所述待确定电量最接近实际电量的值。
有益效果为：通过两次取整运算将因为电量统计方式不同而出现差异的电量数据转换为其自身的系数，从而选取符合保留条件的电量数据计算最后的待确定电量，这样就减小了因电量统计方式不同、电网结构不合理或谐波等问题而造成的数据偏差，提高了测量数据的准确度；计算公式简单，方便，能够快速得到结果，提高了电量测量的速度，进而提高了整个电量采集系统的速度，同时，简单的计算过程节约了系统资源。
实施例四
如上述所述的电量采集系统，本实施例与其不同之处在于，如图4本发明电量采集系统后台处理装置的结构图所示，后台处理装置4为服务器，其包括信号接收器41、存储器42、信号统计模块43和信号计算模块44；信号接收器41经由通讯网络接收电量信号发射器14传输的有功电量和无功电量以及线损信号发射器23传输的线损电量，并传输至存储器42存储起来；信号统计模块43接收输入控制器3的待确定电量名称，通过多种不同的方式多次统计此电量的电量数据；信号计算模块44接收多个所述电量数据并计算所述待确定电量。
所述通过多种不同的方式多次统计此电量的电量数据，即确定了电量的名称后，确定不同的统计方式，如该电量可以由本节点的有功电量和无功电量相加得到，也可以由本节点下的所有节点的电量(有功电量、无功电量、线损电量)之和得到，也可以由本节点的上级节点电量减去上级节点下除本节点以外的所有节点的电量(有功电量、无功电量、线损电量)得到，这样遍历所有可能的统计方式，得到多个电量数据，这些电量数据因为电量统计方式不同、电网结构不合理或谐波等问题而略有差别。其中，节点为输配电网中的起点、终点和交叉点、分叉点；包括用户、负载、传输电线的分叉处或者变电站、变电所等。
信号接收器41经由通讯网络接收电量数据，能够对电量数据进行高效快速采集。
上述的通讯网络包括以下一个或多个：GPRS、CDMA、PSTN和单位局域网。
GPRS为通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service)的简称，它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。
CDMA为联通的制式网络类型。
PSTN为公用电话交换网(PSTN——Public Switched Telephone Network)的缩写，即我们日常生活中常用的电话网。
实施例五
如上述所述的电量采集系统，本实施例与其不同之处在于，基于此电量采集系统采集的各等级的电量数据，本实施例提供一种基于压力测试的电力市场参与主体风险评估方法，其能够有效地评估极端情况下电力市场参与主体面临的风险，以解决现有的对电力市场参与主体风险评估不完善，缺乏对极端情况考虑的问题。
所述基于压力测试的电力市场参与主体风险评估方法，包括以下步骤：
S1：建立电力市场各参与主体的行为模型：
电力市场参与主体为：发电商，电网公司，售电公司以及用户，其行为模型如下：
a)电网公司利润模型为
其中，Pc,Qc为长期合约电价与电量，Pr,Qr为短期合同电价与短期合同用电量，Qg为分布式能源发电量，PT为输配电价，Ps,rg为销售电价与回收分布式电源电能的单位成本。前两项分别表示输配电价收入已经承担兜底的售电服务收入，之后的两项表示合约市场和短期市场的购电成本，最后两项分别表示回收分布式电源返送电能的购电成本以及电网公司的固定成本。
b)发电公司的利润模型为
式中，Pc,Qc为长期合约电价与电量，Pr,Qr为短期合同电价与短期合同用电量，Qg为分布式能源发电量。前两项分别表示合约市场和短期市场的收入，最后三项表示发电成本。
c)售电公司利润模型为
ProfitR＝(Qc+Qr-Qg)·Ps·μ1·(1-κ)
-Qc·Pc·μ2-[Qr-Qg]+·Pr·μ3-[Qr-Qg]+·rg-Cf
式中，第一项表示售电收入，之后的两项表示合约市场和短期市场的购电成本，最后两项分别表示回收分布式电源返送电能的购电成本以及售电公司的固定成本。
d)用户购电成本模型为
式中第一项表示用户在合约市场的供电成本(市场价+输配电价)，第二项表示用户在短期市场的供电成本(市场价+输配电价)，第三项表示用户向电网返送电能所获得的收益。
S2：结合上述各主体参与市场的行为模型，可以确定各主体的承压指标为其利润或成本，同时也可以确定各风险因素以及对应的风险指标。
如图5本发明电量采集系统指标列表所示，电网公司的承压指标为电网公司利润，风险指标为社会总用电量；输配电价；合同购电量、零售购电量、分布电源反送电量；合同购电价、零售购电价、销售电价；电费欠缴率；
发电公司的承压指标为发电公司利润，风险指标为合同电量、零售电量、辅助服务电量、分布电源反送电量；合同电价、零售电价、辅助服务对应电价；燃煤等能源成本的变动造成成本函数系数的变动；
售电公司的承压指标为售电公司利润，风险指标为合同购电量、零售购电量、分布电源反送电量；合同购电价、零售购电价、销售电价；电费欠缴率；
用户的承压指标为购电成本，风险指标为合同购电量、零售购电量；合同购电价、零售购电价；反送电网电量；反送收益。
这样，详细确认了各风险因素以及对应的风险指标，充分考虑到了现有电力市场可能引起风险的绝大部分因素，可以更有效评估极端事件下各主体面临的风险。
S3：对各主体各风险指标进行敏感性分析，甄别出影响承压变量程度较大的关键风险指标。
敏感性分析指的是假定其他风险指标为常量，考察单一风险指标对承压变量的影响程度。
以电网公司为例，分别对销售电价、分布式能源发电占比、短期市场电量占比、短期市场购电价格以及合约市场购电价格进行了敏感性分析，各指标对电网公司利润的影响如图6本发明电量采集系统电网公司风险指标敏感性分析结果所示：
根据敏感性分析结果，选取销售电价、社会总用电量以及分布式能源发电占比作为关键风险指标。
S4：运用S3中甄别出的关键风险指标进行压力测试的情景分析，这里采用的分别是模型法与VaR(Value at Risk)法。具体过程如下：
a)模型法
模型法是通过人为设定风险指标的变动范围来测试承压指标相应变动范围，它能够很好地反映承压指标受风险指标的影响程度，但缺点是不能提供可能性信息。同样以电网公司为例，其模型法下的压力测试情景分析结果为一坐标系，其中，X,Y,Z轴分别表示销售电价的变动范围、分布式能源占比的变动范围、社会用电负荷的变动范围，颜色的深度则表示承压指标电网利润相应的变动范围，这种分析方法有效的评估了极端情况下承压指标的表现，但确定是不能提供相关的可能性信息。
b)VaR法
VaR方法与模型法相比较，它是利用的历史数据来进行蒙特卡洛模拟，得到的测试结果包含着结果的可能性信息。具体步骤如下：
(1)利用销售电价与社会用电负荷的历史数据得到电价与负荷的关系曲线；(2)利用预测负荷和实际负荷历史数据的误差，统计得到预测负荷(偏离实际负荷)的概率分布图；(3)根据调控中心提供的下一天负荷预测数据以及(2)中的预测负荷偏差的概率分布图，得到实际负荷的概率分布图以及实际负荷分布函数曲线；(3)采用(0－1)之间的均匀随机数发生器，随即产生一个(0－1)之间的正数k，由实际负荷分布函数曲线得到其对应的负荷值；(4)并在该负荷值左右一个合适的区间内，由(1)中的负荷电价关系曲线得到此区间内有若干个个电价，随机抽取其中一个电价值；(5)根据分布式能源占比的历史数据得到其概率分布并按此概率分布进行抽样；(6)根据得到的社会用电负荷、电价以及分布式能源占比，代入其市场行为模型，得到其下一天的利润(成本)；(7)重复(3)～(6)共10000次，得到10000个抽样电价、负荷、分布式能源占比数据以及相应的市场主体利润。根据VaR的定义以及大数定律，将抽样所得的市场参与主体利润由大到小进行排序，设置信水平为95％，则第9500个值即为利润的VaR值。
由于现有电力市场对小概率极端事件的考虑不足，本发明借鉴金融领域压力测试的相关应用，在电力市场各参与主体的行为模型上，分别提出了模型法与VaR法对电力市场参与主体进行了压力测试，能够有效评估极端事件下各主体面临的风险。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电量采集系统，其特征在于，该系统包括：
电量采集装置，其对输配电网中所有用户用电量、各等级电网传输电量进行采集；
线损采集装置，其对输配电网中各等级电网传输过程中的线损电量进行采集；
输入控制器，使用者通过所述输入控制器输入待确定电量的名称；
后台处理装置，其接收所述用户用电量、各等级电网所述传输电量和所述线损电量，计算出所述待确定电量；
所述后台处理装置计算所述待确定电量的公式为：
其中，X的计算公式为：
上式中，Q为所求的待确定电量，i为对同一电量不同方式统计的电量数据的序号，xi为对同一电量第i次统计的所述电量数据，n为对同一电量统计的所述电量数据的总次数，X为中心值，M为要保留的所述电量数据与中心值的距离的最大值，为对同一电量第次统计的所述电量数据。
2.根据权利要求1所述的电量采集系统，其特征在于，所述线损采集装置包括电流采集器、线损微处理器和线损信号发射器；所述电流采集器采集输配电线上的电流值并传输给所述线损微处理器；所述线损微处理器对所述电流值的误差进行补偿，并计算所述线损电量；所述线损信号发射器将所述线损电量传输至所述后台处理装置。
3.根据权利要求2所述的电量采集系统，其特征在于，所述电量采集装置包括有功电能表、无功电能表、电量微处理器和电量信号发射器；所述有功电能表计量用户或者负载的有功功率；所述无功电能表计量用户或者负载的无功功率；所述电量微处理器对所述有功功率和所述无功功率的误差进行补偿，并计算有功电量和无功电量；所述电量信号发射器将所述有功电量和所述无功电量传输至所述后台处理装置。
4.根据权利要求3所述的电量采集系统，其特征在于，所述后台处理装置包括：信号接收器、存储器、信号统计模块和信号计算模块；所述信号接收器经由通讯网络接收所述有功电量、所述无功电量以及所述线损电量，并传输至所述存储器存储；所述信号统计模块接收所述输入控制器的所述待确定电量的名称，通过多种不同的方式多次统计此电量的所述电量数据；所述信号计算模块接收多个所述电量数据并计算所述待确定电量。
5.根据权利要求4所述的电量采集系统，其特征在于，所述通讯网络包括以下至少一个：GPRS、CDMA、PSTN和单位局域网。
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