CN105610154A - 一种在线更换电能表电量补偿处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种在线更换电能表电量补偿处理方法，包括：获取更换电能表所需时间内负荷的有功功率离散点；根据所述有功功率离散点，利用三阶样条插值法获得功率曲线函数；构造所述功率曲线函数与所述更换时间的积分函数；根据所述积分函数，计算得出负荷的总有功电量。一种在线更换电能表电量补偿处理装置，包括：电连接的三相电能表现场校验仪和电量补偿处理器，其中，所述三相电能表现场校验仪用来获取负荷的瞬时有功功率；所述电量补偿处理器用于计算功率曲线函数、积分函数和负荷的总有功电量，并显示负荷的总有功电量。本发明实施例提供的方法和装置提高了电能表在线更换过程中，电量计量的精度。

Description

一种在线更换电能表电量补偿处理方法及装置

技术领域

本发明涉及电能计量技术领域，特别是涉及一种在线更换电能表电量补偿处理方法及装置。

背景技术

一般情况下，关口电能表在线更换时需要对换表过程中的损失电量进行补偿，以保证运行单位的经济利益。但是在实际工作中，尤其在小型水电站、下网非线性负荷的大用户关口电能表在线更换中，由于发电量波动比较大，造成在换表开始时记录的有功功率值并不能代表整个换表过程中实际功率值，由此造成比较大的电量计量误差。

在小型水电站、下网侧非线性负荷的大用户等关口电能表在线更换中，负荷波动成不规律的现象，仅通过换表开始记录的有功功率乘以换表所需时间的电量追补方案已经不能满足关口电能表更换时的损失电量精确计量，从而影响了电力企业和用电客户合理、公正的用电交易。

发明内容

本发明实施例中提供了一种在线更换电能表电量补偿处理方法及装置，以解决现有技术中电能表在线更换过程中，电量计量精度不高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种在线更换电能表电量补偿处理方法，包括：

获取更换电能表所需时间[t₀,t_n-1]内负荷的有功功率P(t_x)的离散点；

根据所述有功功率P(t_x)的离散点，利用三阶样条插值法获得功率曲线函数P(t)；

构造所述功率曲线函数P(t)与所述更换时间[t₀，t_n-1]的积分函数f(t)；

根据所述积分函数f(t)，计算得出负荷的总有功电量W。

优选地，所述功率函数P(t)为：

$P\left(t\right)=-S_i\frac{{\left(t-t_{i+1}\right)}^3}{6h_i}+S_{i+1}\frac{t-{t_i}^3}{6h_i}+\[P\left(t_i\right)-\frac{S_i{h}_i^2}{6}\]\frac{t_{i+1}-t}{h_i}+\[P\left(t_{i+1}\right)-\frac{S_{i+1}{h}_i^2}{6}\]\frac{t-t_i}{h_i};$

式中，S_i为P(t)在t_i时的二阶导数，S_i+1为P(t)在t_i+1时的二阶导数，h_i＝t_i+1-t_i，t∈[t_i，t_i+1](i＝0，1，2…，n-1)，P(t_i)为t_i时刻负荷的有功功率，P(t_i+1)为t_i+1时刻负荷的有功功率。

优选地，所述积分函数f(t)为：

$f\left(t\right)={\∫}_{t_0}^{t_{n-1}}P\left(t\right)dt;$

式中，t₀为更换电能表的初始时间，t_n-1为更换电能表的结束时间。

优选地，所述负荷的总有功电量W为：W＝f(t)。

一种在线更换电能表电量补偿处理装置，用于计量电能表更换过程中的损失电量，包括：电连接的三相电能表现场校验仪和电量补偿处理器，其中，

所述三相电能表现场校验仪用来获取负荷的有功功率P(t_x)的离散点；

所述电量补偿处理器用于计算功率曲线函数P(t)、积分函数f(t)和负荷的总有功电量W，并显示负荷的总有功电量W。

优选地，所述装置还包括电源供电装置和电源开关，所述电源供电装置通过所述电源开关均与所述三相电能表现场校验仪和所述电量补偿处理器电连接。

优选地，所述三相电能表现场校验仪包括第一通信模块，用于将所述有功功率P(t_x)的离散点发送至所述电量补偿处理器。

优选地，所述电量补偿处理器包括第二通信模块，用于接收有功功率P(t_x)的离散点。

由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种在线更换电能表电量补偿处理方法，包括：获取更换电能表所需时间内负荷的有功功率离散点；根据所述有功功率离散点，利用三阶样条插值法获得功率曲线函数；构造所述功率曲线函数与所述更换时间的积分函数；根据所述积分函数，计算得出负荷的总有功电量。一种在线更换电能表电量补偿处理装置，用于计量电能表更换过程中的损失电量，包括：电连接的三相电能表现场校验仪和电量补偿处理器，其中，所述三相电能表现场校验仪用来获取负荷的瞬时有功功率；所述电量补偿处理器用于计算功率曲线函数、积分函数和负荷的总有功电量，并显示负荷的总有功电量。本发明实施例提供的在线更换电能表电量补偿处理方法，在小型水电站、下网非线性负荷的大用户等关口电能表在线更换中，负荷波动成不规律的现象，一般功率呈现无序的离散点，因此基于三阶样条插值进行拟合功率曲线函数，将离散的有功功率最大程度的重构成实时功率曲线，拟合的功率曲线表示电能表换表过程中瞬时有功功率和时间的关系，而总有功电量即可由功率曲线与更换时间所包围的面积表示。将负荷的瞬时有功功率拟合成功率曲线，进行计算换表过程中的总有功电量，能够进一步确保更换电能表过程中损失电量计量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种在线更换电能表电量补偿处理方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种在线更换电能表电量补偿处理装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种功率曲线拟合波形图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明目的在于提供一种基于三阶样条插值的在线更换电能表电量补偿处理方法，通过此方法能提高关口表在线更换中电量损失补偿的计量准确性，避免给用户和供电方造成不必要的经济损失。

为实现以上技术目的，本发明提出了一种基于三阶样条插值的在线更换电能表电量补偿处理方法技术方案。

参见图1，为本发明实施例提供的一种在线更换电能表电量补偿处理方法的流程示意图，所述方法包括以下步骤：

步骤S101：获取更换电能表所需时间[t₀,t_n-1]内负荷的有功功率P(t_x)的离散点。

具体的，电能表更换过程中，总的时间为[t₀,t_n-1]，在所述更换时间内，可以根据所述更换时间的长短，将所述更换时间划分为数个时间段，各个时间段的划分点与所述有功功率离散点相对应，例如，更换时间为25分钟，则每分钟可以作为一个时间段，则在每个整分钟成为划分点，每到整分钟时，记录下负荷额有功功率P(t_x)。若更换时间较长，则可以五分钟或十分钟为一个时间段进行划分，具体时间段的划分依据更换时间的长短制定，只需所有划分点与所述有功功率离散点相对应，且满足以下进行曲线拟合的要求即可。

步骤S102：根据所述有功功率P(t_x)的离散点，利用三阶样条插值法获得功率曲线函数P(t)。

具体的，三阶样条插值为经过一系列形值点的一条光滑曲线，在数学上是通过求解三弯矩方程组得出曲线函数组的过程。由于三阶样条差能够给出光滑的插值曲线，计量量小，因此在众多的插值法中广受青睐。本发明采用三阶样条插值进行信号重构，计算量小，易于现场实现。

三阶样条插值函数的数学定义如下：

设某一函数y＝f(x)在区间[a，b]上，有n+1个等距采样点，即a＝x₀＜x₁＜…＜x_n＝b，该函数在采样点上的值为f(x_i)＝y_i(i＝0，1，2…，n)。

如果存在某一段函数f(x)满足下列条件，则称f(x)为三阶样条插值函数：

f(x)在每一个子区间[x_i，x_i+1]上是不超过三次的多项式；

f(x)在整个区间[a，b]上有连续的二阶导数；

f(x_i)＝y_i(i＝0，1，…，n)。

在本发明中，采用三阶样条插值函数求解功率曲线函数P(t)，则：

令函数y＝P(t)在区间[a，b]上，有n个等距采样点，即a＝t₀＜t₁＜…＜t_n-1＝b，所述函数y在采样点上的值为P(t_i)＝y_i(i＝0，1，2…，n-1)。P(t)满足下列条件：

P(t)在每一个子区间[t_i，t_i+1]上是不超过三次的多项式。

P(t)在整个区间[a，b]上有连续的二阶导数。

P(t_i)＝y_i(i＝0，1，…，n-1)。

设P(t)在节点t_i处的一阶和二阶导数分别为s_i，S_i；即：

式(1)中，S_i在力学上表示为样条在t_i处的弯矩，由于P(t_i)在每一个区间[t_i，t_i+1]是分段的三次多项式，故在[t_i，t_i+1]上是线性函数，可表示为：

式(2)中，h_i＝t_i+1-t_i，对P”(t)进行两次积分可以得到三次样条表达式为：

式(3)中，t∈[t_i，t_i+1](i＝0，1，2…，n-1)，S_i可以通过求导确定。

步骤S103：构造所述功率曲线函数P(t)与所述更换时间[t₀，t_n-1]的积分函数f(t)。

具体的，拟合的曲线表示瞬时的有功功率与时间的关系，即所述功率曲线函数P(t)上的每一点代表电能表更换过程中负荷的有功功率，所述有功功率与所述更换时间时时对应。则功率曲线函数与时间的关系可用函数f(t)表示：

式(4)中，t₀为更换电能表的初始时间，t_n-1为更换电能表的结束时间。

步骤S104：根据所述积分函数f(t)，计算得出负荷的总有功电量W。

具体的，负荷的总有功电量W则为有功功率P(t)与时间所包含的面积，所以负荷的总有功电量W可表示为：

式(5)中，W为有功电量P(t)为瞬时有功功率拟合函数，因此由式(5)可以算出在线更换电能表中损失电量。

通过以上的方法实施例的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

与本发明提供的一种在线更换电能表电量补偿处理方法实施例相对应，本发明还提供了一种在线更换电能表电量补偿处理装置。

参见图2，为本发明实施例提供的一种在线更换电能表电量补偿处理装置的结构示意图，所述装置用于计量电能表更换过程中的损失电量，包括：电连接的三相电能表现场校验仪3和电量补偿处理器4，其中，

所述三相电能表现场校验仪3用来获取负荷的有功功率P(t_x)的离散点；

所述电量补偿处理器4用于计算功率曲线函数P(t)、积分函数f(t)和负荷的总有功电量W，并显示负荷的总有功电量W。

所述装置还包括电源供电装置1和电源开关2，所述电源供电装置1通过所述电源开关2均与所述三相电能表现场校验仪3和所述电量补偿处理器4电连接。

所述三相电能表现场校验仪3包括第一通信模块，用于将所述有功功率P(t_x)的离散点发送至所述电量补偿处理器4。

所述电量补偿处理器4包括第二通信模块，用于接收有功功率离散点P(t_x)。

利用该方法和装置计量一次电能表更换过程中的损失电量，在进行带负荷换表操作前，将三相电能表现场校验仪3装置电压接线并接至回路、电流接线串接至回路，进行换表操作时需可靠短接被换电能表二次电流试验端子。

利用三相电能表现场校验仪3用来获取电能表更换时间内负荷的有功功率P(t_x)的离散点，以分钟为单位，每一分钟为一时间段，如表1所示，电能表更换共花费23分钟，每整分钟时记录下负荷的有功功率P(t_x)。

表1:本发明实施例提供的一组电能表更换时间内有功功率离散值

利用三阶样条插值方法，将离散的有功功率P(t_x)拟合成曲线，在23分钟中任意时刻的负荷的有功功率可表示出。电量为功率曲线函数P(t)与时间所包围的面积，如图3所示，为本次电能表更换过程中功率曲线拟合波形图。通过图3计算拟合曲线和时间轴之间的面积，计算得出总有功电量为18.6621w，而一般关口电能表都是以kw·h计算，将计算电量经过换算为0.0186621kw·h。

不难发现，如果在线更换电能表过程中记录瞬时功率的实验数据越多，功率曲线函数就越接近实际功率，因此在现场中尽可能的记录多次瞬时功率，若三相电能表现场校验仪3具有通讯功能和瞬时电参量记录功能，可利用计算机进行多次瞬时值的记录，可提高计算精度。

可以理解的是，本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

本发明可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种在线更换电能表电量补偿处理方法，其特征在于，包括：

获取更换电能表所需时间[t₀,t_n-1]内负荷的有功功率P(t_x)的离散点；

根据所述有功功率P(t_x)的离散点，利用三阶样条插值法获得功率曲线函数P(t)；

构造所述功率曲线函数P(t)与所述更换时间[t₀，t_n-1]的积分函数f(t)；

根据所述积分函数f(t)，计算得出负荷的总有功电量W。

2.根据权利要求1所述的在线更换电能表电量补偿处理方法，其特征在于，所述功率函数P(t)为：

$P\left(t\right)=-S_i\frac{{(t-t_{i+1})}^3}{6h_i}+S_{i+1}\frac{t-{t_i}^3}{6h_i}+\[P\left(t_i\right)-\frac{S_i{h}_i^2}{6}\]\frac{t_{i+1}-t}{h_i}+\[P\left(t_{i+1}\right)-\frac{S_{i+1}{h}_i^2}{6}\]\frac{t-t_i}{h_i};$

式中，S_i为P(t)在t_i时的二阶导数，S_i+1为P(t)在t_i+1时的二阶导数，h_i＝t_i+1-t_i，t∈[t_i，t_i+1](i＝0，1，2…，n-1)，P(t_i)为t_i时刻负荷的有功功率，P(t_i+1)为t_i+1时刻负荷的有功功率。

3.根据权利要求1所述的在线更换电能表电量补偿处理方法，其特征在于，所述积分函数f(t)为：

$f\left(t\right)={\∫}_{t_0}^{t_{n-1}}P\left(t\right)dt;$

式中，t₀为更换电能表的初始时间，t_n-1为更换电能表的结束时间。

4.根据权利要求1所述的在线更换电能表电量补偿处理方法，其特征在于，所述负荷的总有功电量W为：W＝f(t)。

5.一种在线更换电能表电量补偿处理装置，用于计量电能表更换过程中的损失电量，其特征在于，包括：电连接的三相电能表现场校验仪(3)和电量补偿处理器(4)，其中，

所述三相电能表现场校验仪(3)用来获取负荷的有功功率P(t_x)的离散点；

所述电量补偿处理器(4)用于计算功率曲线函数P(t)、积分函数f(t)和负荷的总有功电量W，并显示负荷的总有功电量W。

6.根据权利要求5所述的在线更换电能表电量补偿处理装置，其特征在于，所述装置还包括电源供电装置(1)和电源开关(2)，所述电源供电装置(1)通过所述电源开关(2)均与所述三相电能表现场校验仪(3)和所述电量补偿处理器(4)电连接。

7.根据权利要求5所述的在线更换电能表电量补偿处理装置，其特征在于，所述三相电能表现场校验仪(3)包括第一通信模块，用于将所述有功功率P(t_x)的离散点发送至所述电量补偿处理器(4)。

8.根据权利要求5所述的在线更换电能表电量补偿处理装置，其特征在于，所述电量补偿处理器(4)包括第二通信模块，用于接收有功功率P(t_x)的离散点。