CN106324547B - 用于计量装置的运行状态预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够在线分析且预测误差较小的用于计量装置的运行状态预测方法。该用于计量装置的运行状态预测方法先获取0至t时刻的计量装置的累加时间序列XX(t)，然后构建预测模型的矩阵B和数据列y；再计算预测模型的参数coef1、coef2、coef3；并利用预测模型计算累加时间序列的预测值mXX(t+1)，最后计算计量装置在未来t+1的运行状态评分参数值X_orig(t+1)，该方法能够实现在线分析和预测计量装置的运行状态，且预测误差较小。适合在关口计量设备状态评估技术领域推广应用。

Description

用于计量装置的运行状态预测方法

技术领域

本发明涉及关口计量设备状态评估技术领域，尤其是一种用于计量装置的运行状态预测方法。

背景技术

随着电力行业市场化改革的深入进行，发电上网、跨区输电、跨省输电及省级供电等关口电量交换日益增加，电力企业开始更加关注自身经济利益的维护。如何确保电能计量装置的准确性，维持电力市场公平有序的运转是电力市场当前研究的一个重要课题。关口电能计量装置运行管理主要包括现场检验及周期轮换，DL/T 448-2000《电能计量装置技术管理规程》规定I类、II类和III类电能表的现场检验周期分别为至少3个月、6个月和1年。目前，这种现场检验方式已难以适应电能计量技术和电力公司精细化管理的要求，主要表现为：1)电网规模正在不断扩大，交易电量和电能计量装置也越来越多，在有限的人力条件下实现规范化的技术管理非常困难；2)传统人工现场检验的工作效率低，不能对装置进行实时监测和故障预警，尤其难以及时发现两次现场检验之间出现的计量问题，对电量追补工作带来了很大的困难。因此，须亟需在线监测电能计量装置的运行状态，进行实时测量和趋势预测，从而克服计量装置现场检验模式的弊端，提高其运行管理水平。特别是电能计量装置的变化趋势预测是其运行状态评估的重要环节，对于实现电能计量装置超差预警及优化检验周期具有重要的实用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够在线分析且预测结果有效的用于计量装置的运行状态预测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：该用于计量装置的运行状态预测方法，包括以下步骤：

A、获取0至t时刻的计量装置的累加时间序列XX(t)，X_orig(k)表示计量装置在某一时刻的运行状态评分参数值；

B、构建预测模型的矩阵B和数据列y；

其中，N∈[1，t]

C、计算预测模型的参数cof1、cof2、cof3；cof2＝X_orig(1)‐cof1，cof3＝‐a，

D、利用预测模型计算累加时间序列的预测值mXX(t+1)，

其中

E、计算计量装置在未来t+1的运行状态评分参数值X_orig(t+1)，X_orig(t+1)＝mXX(t+1)-mXX(t)。

进一步的是，所述计量装置在某一时刻的运行状态评分参数值X_orig(k)采用如下方法计算得到：包括以下步骤：

A、收集计量装置的基础信息数据以及现场运行数据；

B、对数据进行分类，将数据分为以下六类：电流互感器基础信息数据、电流互感器监测数据、电压互感器基础信息数据、电压互感器监测数据、电能表基础信息数据、电能表监测数据；

C、根据电流互感器基础信息数据、电流互感器监测数据计算电流互感器运行工况值R_I；

D、根据电压互感器基础信息数据、电压互感器监测数据计算电压互感器运行工况值R_U；

E、电能表基础信息数据、电能表监测数据计算电能表运行工况值R_M；

F、计算计量装置的运行状态评分参数值X_orig(k)，X_orig(k)＝ω_IR_I+ω_UR_U+ω_MR_M，其中，R_I为电流互感器运行工况值，ω_I为电流互感器运行工况的权值，R_U为电压互感器运行工况值，ω_U为电压互感器运行工况的权值，R_M为电能表运行工况值，ω_M为电能表运行工况的权值，且ω_I+ω_U+ω_M＝1。

进一步的是，所述权值ω_I、ω_U、ω_M采用如下方法确定，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{R_I、R_U、R_M}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；经过两次选择后最后剩下的类型记为G₃，其序关系为G₁＞G₂＞G₃，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定R_I、R_U、R_M的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝3，2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

即可计算出G₁、G₂、G₃的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃]，ω₁、ω₂、ω₃对应G₁、G₂、G₃的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_I、ω_U、ω_M的值。

进一步的是，所述电流互感器运行工况值R_I采用如下公式计算得到：

所述R_I＝ω_ISE_SI+ω_IIE_II+ω_ITE_TI+ω_IHE_HI+ω_IRE_RI+ω_IME_MI，且ω_IS+ω_II+ω_IT+ω_IH+ω_IR+ω_IM＝1；

其中，S_I为在线监测得到电流互感器的二次负荷，S_In为电流互感器的额定负荷，S_I0为电流互感器的二次负荷下限值；

其中，I_I为电流互感器的一次电流百分值，电流互感器的一次电流百分值是指电流互感器一次电流在线监测值与额定电流的比值，I_Imax为电流互感器的一次电流百分比最大值；

其中，T_I为电流互感器所处的环境温度值，T_In为电流互感器的额定环境温度值，C_TI1和C_TI2为温度引起变差的变化率系数；

其中，H_I为电流互感器所处的环境湿度值，H_In为电流互感器的额定环境湿度，C_HI为湿度引起变差的变化率；

其中，t_RI为距离最近一次电流互感器出现失流的时间，τ_R为剩磁衰减时间常数；

其中，M_I为临近一次导体磁场强度，M_In为额定磁场强度，C_MI为磁场强度引起变差的变化率系数。

进一步的是，所述权值ω_IS、ω_II、ω_IT、ω_IH、ω_IR、ω_IM采用如下方法确定，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{E_SI、E_II、E_TI、E_HI、E_RI、E_MI}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的五个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；在余下的四个类型中选出比重最大的一个类型记为G₃，在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₄，在余下的二个类型中选出比重最大的一个类型记为G₅，最后剩下的类型记为G₆，其序关系为G₁＞G₂＞G₃＞G₄＞G₅＞G₆，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定E_SI、E_II、E_TI、E_HI、E_RI、E_MI的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝6、5、4，3，2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

即可计算出G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆]，ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆对应G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_IS、ω_II、ω_IT、ω_IH、ω_IR、ω_IM的值。

进一步的是，所述电压互感器运行工况值R_U采用如下公式计算得到：

所述R_U＝ω_USE_SU+ω_UΔE_ΔU+ω_UTE_TU+ω_UHE_HU+ω_UME_MU+ω_UEE_EU+ω_UFE_FU，

且ω_US+ω_UΔ+ω_UT+ω_UH+ω_UM+ω_UE+ω_UF＝1；

其中，S_U为在线监测得到电压互感器的二次负荷，S_Un为电流互感器的额定负荷，S_U0为电压互感器的二次负荷下限值；

其中，ΔU_U为在线监测得到的电压互感器的电压偏差百分值，ΔU _Ulim为电压互感器的电压偏差限值；

其中，T_U为电压互感器所处的环境温度值，T_Un为电压互感器要求的额定环境温度值，C_TU1和C_TU2为温度引起变差的变化率系数；

其中，H_U为电压互感器所处的环境湿度值，H_Un为电压互感器要求的额定环境湿度，C_HU为湿度引起变差的变化率；

其中，M_U为临近一次导体磁场强度，M_Un为额定磁场强度，C_MU为磁场强度引起变差的变化率系数；

其中，E_U为在线监测得到电压互感器的外电场强度，E_Un为额定电场强度，C_E为电场强度引起变差的变化率系数；

其中，F_U为在线监测得到电压互感器的频率，F_Un为额定频率，C_F1和C_F1为频率引起变差的变化率系数。

进一步的是，所述权值ω_US、ω_UΔ、ω_UT、ω_UH、ω_UM、ω_UE、ω_UF采用如下方法确定，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{E_SU、E_ΔU、E_TU、E_HU、E_MU、E_EU、E_FU}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的六个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；在余下的五个类型中选出比重最大的一个类型记为G₃，在余下的四个类型中选出比重最大的一个类型记为G₄，在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₅，在余下的二个类型中选出比重最大的一个类型记为G₆，最后剩下的类型记为G₇，其序关系为G₁＞G₂＞G₃＞G₄＞G₅＞G₆＞G₇，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定E_SU、E_ΔU、E_TU、E_HU、E_MU、E_EU、E_FU的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝7、6、5、4、3、2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

即可计算出G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇]，ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇对应G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_US、ω_UΔ、ω_UT、ω_UH、ω_UM、ω_UE、ω_UF的值。

进一步的是，所述电能表运行工况值R_M采用如下公式计算得到：

且ω_MI+ω_MU+ω_Mcos+ω_MTHDU+ω_MdU+ω_MT+ω_MH＝1；

其中，I_M为电能表的一次电流百分值，电能表的一次电流百分值是指在线监测得到的电能表一次电流与电能表的额定电流的比值，I_Mmax为电能表的一次电流百分比最大值；

其中ΔU_M为电能表的电压偏差百分值，ΔU_Mlim为电能表的电压偏差限值；ΔU_M＝U_M-1，U_M为电能表的一次电压百分值，电能表的一次电压百分值是指在线监测得到的电能表一次电压与电能表的额定电压的比值；

其中，为电能表的一次负载功率因数，为电能表的一次负载功率因数的下限值；

其中，THD_U为电能表的电压波形畸变率，THD_Ulim为电能表的电压波形畸变率的上限值；

其中，d_U为电能表的三相电压不平衡度，d_Ulim为电能表的上限值；

其中，T_M为电能表所处的环境温度值，T_Mn为电能表的额定环境温度值，C_TM1和C_TM2为温度引起变差的变化率系数；

其中，H_M为电能表所处的环境湿度值，H_Mn为电能表要求的额定环境湿度，C_HM为湿度引起变差的变化率。

进一步的是，所述权值ω_MI、ω_MU、ω_Mcos、ω_MTHDU、ω_MdU、ω_MT、ω_MH采用如下方法确定，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{E_IM、E_UM、E_THDU、E_dU、E_TM、E_HM}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的六个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；在余下的五个类型中选出比重最大的一个类型记为G₃，在余下的四个类型中选出比重最大的一个类型记为G₄，在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₅，在余下的二个类型中选出比重最大的一个类型记为G₆，最后剩下的类型记为G₇，其序关系为G₁＞G₂＞G₃＞G₄＞G₅＞G₆＞G₇，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定E_IM、E_UM、E_THDU、E_dU、E_TM、E_HM的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝7、6、5、4、3、2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

即可计算出G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇]，ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇对应G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_MI、ω_MU、ω_Mcos、ω_MTHDU、ω_MdU、ω_MT、ω_MH的值。

本发明的有益效果：该用于计量装置的运行状态预测方法先获取0至t时刻的计量装置的累加时间序列XX(t)，然后构建预测模型的矩阵B和数据列y；再计算预测模型的参数coef1、coef2、coef3；并利用预测模型计算累加时间序列的预测值mXX(t+1)，最后计算计量装置在未来t+1的运行状态评分参数值X_orig(t+1)，该方法能够实现在线分析和预测计量装置的运行状态，且预测误差较小。

附图说明

图1表示采用本发明所述用于计量装置的运行状态预测方法计算得到的预测值和计量装置实际运行的真实值之间的对比图。

具体实施方式

本发明所述的用于计量装置的运行状态预测方法，包括以下步骤：

A、获取0至t时刻的计量装置的累加时间序列XX(t)，X_orig(k)表示计量装置在某一时刻的运行状态评分参数值；

B、构建预测模型的矩阵B和数据列y；

其中，N∈[1，t]

C、计算预测模型的参数co f1、co f2、co f3；co f2＝X_orig(1)‐cof1，cof3＝‐a，

D、利用预测模型计算累加时间序列的预测值mXX(t+1)，

其中

E、计算计量装置在未来t+1的运行状态评分参数值X_orig(t+1)，X_orig(t+1)＝mXX(t+1)-mXX(t)。

该用于计量装置的运行状态预测方法先获取0至t时刻的计量装置的累加时间序列XX(t)，然后构建预测模型的矩阵B和数据列y；再计算预测模型的参数coef1、coef2、coef3；并利用预测模型计算累加时间序列的预测值mXX(t+1)，最后计算计量装置在未来t+1的运行状态评分参数值X_orig(t+1)，该方法能够实现在线分析和预测计量装置的运行状态，且预测误差较小。

进一步的是，所述计量装置在某一时刻的运行状态评分参数值X_orig(k)采用如下方法计算得到：包括以下步骤：

A、收集计量装置的基础信息数据以及现场运行数据；

B、对数据进行分类，将数据分为以下六类：电流互感器基础信息数据、电流互感器监测数据、电压互感器基础信息数据、电压互感器监测数据、电能表基础信息数据、电能表监测数据；

C、根据电流互感器基础信息数据、电流互感器监测数据计算电流互感器运行工况值R_I；

D、根据电压互感器基础信息数据、电压互感器监测数据计算电压互感器运行工况值R_U；

E、电能表基础信息数据、电能表监测数据计算电能表运行工况值R_M；

F、计算计量装置的运行状态评分参数值X_orig(k)，X_orig(k)＝ω_IR_I+ω_UR_U+ω_MR_M，其中，R_I为电流互感器运行工况值，ω_I为电流互感器运行工况的权值，R_U为电压互感器运行工况值，ω_U为电压互感器运行工况的权值，R_M为电能表运行工况值，ω_M为电能表运行工况的权值，且ω_I+ω_U+ω_M＝1。

该计算方法方法通过收集计量装置的基础信息数据以及现场运行数据，对收集的数据进行分类并计算电流互感器运行工况值R_I、电压互感器运行工况值R_U、电能表运行工况值R_M，最后计算整个计量装置的运行状态评分参数值X_orig(k)，该计算方法考虑了对电能表、电流互感器和电压互感器的运行工况态检验，可以实现计量装置运行状态的全面检验，保证最后得出的运行状态检验结果准确、全面、可靠性高，可以准确掌握电能计量装置运行工况的动态安全稳定性。

在上述实施方式中，所述权值ω_I、ω_U、ω_M可以采用经典层次分析法得出，但是，这种方法不易构造出满足一致性要求的判别阵，因此，本发明提供了一种简单有效的方法来确定权值ω_I、ω_U、ω_M，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{R_I、R_U、R_M}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；经过两次选择后最后剩下的类型记为G₃，其序关系为G₁＞G₂＞G₃，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定R_I、R_U、R_M的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝3，2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；η_k判断的取值规则如下所述：

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

即可计算出G₁、G₂、G₃的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃]，ω₁、ω₂、ω₃对应G₁、G₂、G₃的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_I、ω_U、ω_M的值。

利用上述方法得出的权值更符合实际情况中电能表、电流互感器、电压互感器所占的比重，可以使得最后得出的计量装置运行工况状态值与实际的运行工况状态更加相符，其匹配度和准确性较高。

所述电流互感器运行工况值R_I采用如下公式计算得到：所述R_I＝ω_ISE_SI+ω_IIE_II+ω_ITE_TI+ω_IHE_HI+ω_IRE_RI+ω_IME_MI，且ω_IS+ω_II+ω_IT+ω_IH+ω_IR+ω_IM＝1；

其中，S_I为在线监测得到电流互感器的二次负荷，电流互感器二次侧不允许开路，负载越小越好，电流互感器二次负荷的在线测试方法为从互感器回路始端采用在现场布线方式取得电压U₀，再从监测电路中取得电流值，S_I＝U₀×I₂；S_In为电流互感器的额定负荷，S_I0为电流互感器的二次负荷下限值，当电流互感器的二次额定电流为5A时，电流互感器的二次负荷下限值S_I0为3.75VA，当电流互感器的二次额定电流为1A时，电流互感器的二次负荷下限值S_I0为1VA；

其中，I_I为电流互感器的一次电流百分值，电流互感器的一次电流百分值是指电流互感器一次电流在线监测值与额定电流的比值，，I_Imax为电流互感器的一次电流百分比最大值，其最大值为120％；

其中，T_I为电流互感器所处的环境温度值，T_In为电流互感器的额定环境温度值，根据电力互感器JJG1021-2007检定标准，环境温度单独作用引起的电流互感器误差变化不超过基本误差限值1/4，检定条件中温度范围为-25～55℃，在额定温度T_In下引起的变差接近于0，而当温度远超出上限、下限范围时，其引起的变化接近于基本误差限值1/4，额定环境温度T_In为25℃，C_TI1和C_TI2为温度引起变差的变化率系数，分别取C_TI1＝2、C_TI2＝3；

其中，H_I为电流互感器所处的环境湿度值，H_In为电流互感器的额定环境湿度，C_HI为湿度引起变差的变化率；根据电力互感器JJG1021-2007检定标准中规定环境相对湿度不大于95％，环境湿度单独作用引起的电流互感器误差变化不超过基本误差限值1/8，当环境湿度小于额定湿度H_In时相应的变差接近于0，额定环境湿度H_In为65％，湿度引起变差的变化率C_HI为5％；

其中，t_RI为距离最近一次电流互感器出现失流的时间，τ_R为剩磁衰减时间常数，剩磁衰减时间常数单位min；电流互感器在电流突然下降的情况下，电流互感器铁芯可能产生剩磁，其将使铁芯磁导率下降，影响互感器准确度，电流互感器JJG1021-2007检定标准中规定，对于电流互感器剩磁单独作用引起的变差限值，不超过基本误差限值的1/3，电流互感器剩磁由大电流情况下突然切断电源、二次绕组突然开路等原因产生，主要表现为二次绕组失流，剩磁大小与负载电流百分比呈正相关，随着时间推移剩磁直流分量逐渐衰减为0，对电流互感器误差的影响也逐渐减小，为剩磁衰减时间常数τ_R为50min；

其中，M_I为临近一次导体磁场强度，其临近一次导体磁场强度限制为100μT，M_In为额定磁场强度，C_MI为磁场强度引起变差的变化率系数；电力互感器JJG1021-2007检定标准中规定，对于电流互感器邻近一次导体磁场单独作用引起的变差限值，不超过基本误差限值的1/4，当磁场强度小于额定磁场强度M_In时相应的变差接近于0，额定磁场强度M_In为50μT，磁场强度引起变差的变化率系数C_MI为10。

利用上述方法计算出的电流互感器运行工况值R_I准确、全面、可靠性高，可以准确掌握电流互感器的运行工况动态安全稳定性。

在上述实施方式中，所述权值ω_IS、ω_II、ω_IT、ω_IH、ω_IR、ω_IM可以采用经典层次分析法得出，但是，这种方法不易构造出满足一致性要求的判别阵，因此，本发明提供了一种简单有效的方法来确定权值ω_IS、ω_II、ω_IT、ω_IH、ω_IR、ω_IM，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{E_SI、E_II、E_TI、E_HI、E_RI、E_MI}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的五个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；在余下的四个类型中选出比重最大的一个类型记为G₃，在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₄，在余下的二个类型中选出比重最大的一个类型记为G₅，最后剩下的类型记为G₆，其序关系为G₁＞G₂＞G₃＞G₄＞G₅＞G₆，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定E_SI、E_II、E_TI、E_HI、E_RI、E_MI的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝6、5、4、3、2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；η_k判断的取值规则如下所述：

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

即可计算出G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆]，ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆对应G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_IS、ω_II、ω_IT、ω_IH、ω_IR、ω_IM的值。

利用上述方法得出的权值更符合实际情况中电流互感器的二次负荷值、一次电流百分值、环境温度、环境相对湿度、剩磁、邻近一次导体磁场所占的比重，可以使得最后得出电流互感器的运行工况状态值与实际的运行工况状态更加相符，其匹配度和准确性较高。

所述电压互感器运行工况值R_U采用如下公式计算得到：所述R_U＝ω_USE_SU+ω_UΔE_ΔU+ω_UTE_TU+ω_UHE_HU+ω_UME_MU+ω_UEE_EU+ω_UFE_FU，

且ω_US+ω_UΔ+ω_UT+ω_UH+ω_UM+ω_UE+ω_UF＝1；

其中，S_U为在线监测得到电压互感器的二次负荷，S_Un为电流互感器的额定负荷，S_U0为电压互感器的二次负荷下限值，其下限值为2.5VA；

其中，ΔU_U为在线监测得到的电压互感器的电压偏差百分值，ΔU_Ulim为电压互感器的电压偏差限值，其电压偏差限制为±0.5％；

其中，T_U为电压互感器所处的环境温度值，T_Un为电压互感器要求的额定环境温度值，C_TU1和C_TU2为温度引起变差的变化率系数；根据电力互感器JJG1021-2007检定标准，环境温度单独作用引起的电压互感器误差变化不超过基本误差限值1/4，检定条件中温度范围为-25～55℃，在额定温度T_Un下引起的变差接近于0，而当温度远超出上限、下限范围时，其引起的变化接近于基本误差限值1/4，额定环境温度T_Un为25℃，C_TU1和C_TU2为温度引起变差的变化率系数，分别取C_TU1＝2、C_TU2＝3；

其中，H_U为电压互感器所处的环境湿度值，H_Un为电压互感器要求的额定环境湿度，C_HU为湿度引起变差的变化率；根据电力互感器JJG1021-2007检定标准中规定环境相对湿度不大于95％，环境湿度单独作用引起的电压互感器误差变化不超过基本误差限值1/8，当环境湿度小于额定湿度H_Un时相应的变差接近于0，额定环境湿度H_Un为65％，湿度引起变差的变化率C_HU为5％；

其中，M_U为临近一次导体磁场强度，其磁场强度限值为100μT，M_Un为额定磁场强度，C_MU为磁场强度引起变差的变化率系数；电力互感器JJG1021-2007检定标准中规定，对于电压互感器一次导体磁场单独作用引起的变差限值，不超过基本误差限值的1/10；当临近一次导体磁场强度小于额定磁场强度时相应的变差接近于0，额定磁场强度M_U为50μT，磁场强度引起变差的变化率系数C_MU为10；

其中，E_U为在线监测得到电压互感器的外电场强度，其电场强度限制为10kV/m，E_Un为额定电场强度，C_E为电场强度引起变差的变化率系数；电力互感器JJG1021-2007检定标准中规定，外电场的作用对电容式电压互感器误差影响更加突出，其不能超过基本误差限值的1/4，额定电场强度E_Un为5kV/m，电场强度引起变差的变化率系数C_E为1；

其中，F_U为在线监测得到电压互感器的频率，F_Un为额定频率，C_F1和C_F1为频率引起变差的变化率系数；根据电力互感器JJG1021-2007检定标准，频率单独作用引起的电压互感器误差变化不超过基本误差限值1/6，检定条件中频率范围为-49.5～50.5Hz，在规定频率范围为-49.5～50.5Hz内的变差接近于0，当频率远超出上限、下限时，其引起的变化接近于基本限值1/6，额定频率F_Un为50Hz，频率引起变差的变化率系数C_F1＝0.02、C_F2＝4。

利用上述方法计算出的电压互感器运行工况值R_U准确、全面、可靠性高，可以准确掌握电压互感器的运行工况动态安全稳定性。

在上述实施方式中，所述权值ω_US、ω_UΔ、ω_UT、ω_UH、ω_UM、ω_UE、ω_UF可以采用经典层次分析法得出，但是，这种方法不易构造出满足一致性要求的判别阵，因此，本发明提供了一种简单有效的方法来确定权值ω_US、ω_UΔ、ω_UT、ω_UH、ω_UM、ω_UE、ω_UF，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{E_SU、E_ΔU、E_TU、E_HU、E_MU、E_EU、E_FU}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的六个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；在余下的五个类型中选出比重最大的一个类型记为G₃，在余下的四个类型中选出比重最大的一个类型记为G₄，在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₅，在余下的二个类型中选出比重最大的一个类型记为G₆，最后剩下的类型记为G₇，其序关系为G₁＞G₂＞G₃＞G₄＞G₅＞G₆＞G₇，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定E_SU、E_ΔU、E_TU、E_HU、E_MU、E_EU、E_FU的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝7、6、5、4、3、2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；η_k判断的取值规则如下所述：

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

即可计算出G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇]，ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇对应G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_US、ω_UΔ、ω_UT、ω_UH、ω_UM、ω_UE、ω_UF的值。

利用上述方法得出的权值更符合实际情况中电压互感器的二次负荷值、电压偏差百分值、环境温度、环境相对湿度、一次导体磁场、外电场、频率所占的比重，可以使得最后得出电压互感器的运行工况状态值与实际的运行工况状态更加相符，其匹配度和准确性较高。

所述电能表运行工况值R_M采用如下公式计算得到：

且ω_MI+ω_MU+ω_Mcos+ω_MTHDU+ω_MdU+ω_MT+ω_MH＝1；

其中，I_M为电能表的一次电流百分值，电能表的一次电流百分值是指在线监测得到的电能表一次电流与电能表的额定电流的比值，I_Mmax为电能表的一次电流百分比最大值，其最大值为120％；

其中ΔU_M为电能表的电压偏差百分值，ΔU_Mlim为电能表的电压偏差限值，其电压偏差限值为±5％；ΔU_M＝U_M-1，U_M为电能表的一次电压百分值，电能表的一次电压百分值是指在线监测得到的电能表一次电压与电能表的额定电压的比值；

其中，为电能表的一次负载功率因数，为电能表的一次负载功率因数的下限值，其下限值为0.5；

其中，THD_U为电能表的电压波形畸变率，THD_Ulim为电能表的电压波形畸变率的上限值，其上限值为5％；

其中，d_U为电能表的三相电压不平衡度，d_Ulim为电能表的上限值，其上限值为4％；

其中，T_M为电能表所处的环境温度值，T_Mn为电能表的额定环境温度值，C_TM1和C_TM2为温度引起变差的变化率系数；根据电力互感器JJG1021-2007检定标准，环境温度单独作用引起的电能表误差变化不超过基本误差限值1/4，检定条件中温度范围为-25～55℃，在额定温度T_Mn下引起的变差接近于0，而当温度远超出上限、下限范围时，其引起的变化接近于基本误差限值1/4，额定环境温度T_Mn为25℃，C_TM1和C_TM2为温度引起变差的变化率系数，分别取C_TM1＝2、C_TM2＝3；

其中，H_M为电能表所处的环境湿度值，H_Mn为电能表要求的额定环境湿度，C_HM为湿度引起变差的变化率，根据电力互感器JJG1021-2007检定标准中规定环境相对湿度不大于95％，环境湿度单独作用引起的电能表误差变化不超过基本误差限值1/8，当环境湿度小于额定湿度H_Mn时相应的变差接近于0，额定环境湿度H_Mn为65％，湿度引起变差的变化率C_HM为5％。

利用上述方法计算出的电能表运行工况值R_M准确、全面、可靠性高，可以准确掌握电能表的运行工况动态安全稳定性。

在上述实施方式中，所述权值ω_MI、ω_MU、ω_Mcos、ω_MTHDU、ω_MdU、ω_MT、ω_MH可以采用经典层次分析法得出，但是，这种方法不易构造出满足一致性要求的判别阵，因此，本发明提供了一种简单有效的方法来确定权值ω_MI、ω_MU、ω_Mcos、ω_MTHDU、ω_MdU、ω_MT、ω_MH，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{E_IM、E_UM、E_THDU、E_dU、E_TM、E_HM}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的六个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；在余下的五个类型中选出比重最大的一个类型记为G₃，在余下的四个类型中选出比重最大的一个类型记为G₄，在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₅，在余下的二个类型中选出比重最大的一个类型记为G₆，最后剩下的类型记为G₇，其序关系为G₁＞G₂＞G₃＞G₄＞G₅＞G₆＞G₇，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定E_IM、E_UM、E_THDU、E_dU、E_TM、E_HM的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝7、6、5、4、3、2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；η_k判断的取值规则如下所述：

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

即可计算出G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇]，ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇对应G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_MI、ω_MU、ω_Mcos、ω_MTHDU、ω_MdU、ω_MT、ω_MH的值。

利用上述方法得出的权值更符合实际情况中电能表的一次电流百分比、一次电压百分比、一次负载功率因数、电压波形畸变率、三相电压不平衡度、环境温度、环境相对湿度所占的比重，可以使得最后得出电能表的运行工况状态值与实际的运行工况状态更加相符，其匹配度和准确性较高。

图1表示采用本发明所述用于计量装置的运行状态预测方法计算得到的预测值和计量装置实际运行的真实值之间的对比图。由图1可以明显看出，采用本发明所述用于计量装置的运行状态预测方法计算得到的预测值曲线和计量装置实际运行的真实值曲线互相交叉在一起，其偏离度非常小，表明其预测误差非常小。

Claims (9)

1.用于计量装置的运行状态预测方法，其特征在于包括以下步骤：

A、获取0至t时刻的计量装置的累加时间序列XX(t)，X_orig(k)表示计量装置在某一时刻的运行状态评分参数值；

B、构建预测模型的矩阵B和数据列y；

其中，

C、计算预测模型的参数cof1、cof2、cof3；cof2＝X_orig(1)‐cof1，cof3＝‐a，

D、利用预测模型计算累加时间序列的预测值mXX(t+1)，

其中

E、计算计量装置在未来t+1的运行状态评分参数值X_orig(t+1)，X_orig(t+1)＝mXX(t+1)-mXX(t)。

2.如权利要求1所述的用于计量装置的运行状态预测方法，其特征在于：所述计量装置在某一时刻的运行状态评分参数值X_orig(k)采用如下方法计算得到：包括以下步骤：

A、收集计量装置的基础信息数据以及现场运行数据；

B、对数据进行分类，将数据分为以下六类：电流互感器基础信息数据、电流互感器监测数据、电压互感器基础信息数据、电压互感器监测数据、电能表基础信息数据、电能表监测数据；

C、根据电流互感器基础信息数据、电流互感器监测数据计算电流互感器运行工况值R_I；

D、根据电压互感器基础信息数据、电压互感器监测数据计算电压互感器运行工况值R_U；

E、电能表基础信息数据、电能表监测数据计算电能表运行工况值R_M；

F、计算计量装置的运行状态评分参数值X_orig(k)，X_orig(k)＝ω_IR_I+ω_UR_U+ω_MR_M，其中，R_I为电流互感器运行工况值，ω_I为电流互感器运行工况的权值，R_U为电压互感器运行工况值，ω_U为电压互感器运行工况的权值，R_M为电能表运行工况值，ω_M为电能表运行工况的权值，且ω_I+ω_U+ω_M＝1。

3.如权利要求2所述的用于计量装置的运行状态预测方法，其特征在于：所述权值ω_I、ω_U、ω_M采用如下方法确定，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{R_I、R_U、R_M}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；经过两次选择后最后剩下的类型记为G₃，其序关系为G₁＞G₂＞G₃，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定R_I、R_U、R_M的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝3，2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；η_k判断的取值规则如下所述：

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

其中，m＝3

即可计算出G₁、G₂、G₃的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃]，ω₁、ω₂、ω₃对应G₁、G₂、G₃的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_I、ω_U、ω_M的值。

4.如权利要求2所述的用于计量装置的运行状态预测方法，其特征在于：所述电流互感器运行工况值R_I采用如下公式计算得到：

所述R_I＝ω_ISE_SI+ω_IIE_II+ω_ITE_TI+ω_IHE_HI+ω_IRE_RI+ω_IME_MI，且ω_IS+ω_II+ω_IT+ω_IH+ω_IR+ω_IM＝1；

其中，S_I为在线监测得到电流互感器的二次负荷值，S_In为电流互感器的额定负荷，S_I0为电流互感器的二次负荷下限值；

其中，I_I为电流互感器的一次电流百分值，电流互感器的一次电流百分值是指电流互感器一次电流在线监测值与额定电流的比值，I_Imax为电流互感器的一次电流百分比最大值；

其中，T_I为电流互感器所处的环境温度值，T_In为电流互感器的额定环境温度值，C_TI1和C_TI2为温度引起变差的变化率系数；

其中，H_I为电流互感器所处的环境湿度值，H_In为电流互感器的额定环境湿度，C_HI为湿度引起变差的变化率；

其中，t_RI为距离最近一次电流互感器出现失流的时间，τ_R为剩磁衰减时间常数；

其中，M_I为临近一次导体磁场强度，M_In为额定磁场强度，C_MI为磁场强度引起变差的变化率系数。

5.如权利要求4所述的用于计量装置的运行状态预测方法，其特征在于：所述权值ω_IS、ω_II、ω_IT、ω_IH、ω_IR、ω_IM采用如下方法确定，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{E_SI、E_II、E_TI、E_HI、E_RI、E_MI}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的五个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；在余下的四个类型中选出比重最大的一个类型记为G₃，在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₄，在余下的二个类型中选出比重最大的一个类型记为G₅，最后剩下的类型记为G₆，其序关系为G₁＞G₂＞G₃＞G₄＞G₅＞G₆，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定E_SI、E_II、E_TI、E_HI、E_RI、E_MI的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝6、5、4、3、2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；η_k判断的取值规则如下所述：

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

其中，m＝6

即可计算出G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆]，ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆对应G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_IS、ω_II、ω_IT、ω_IH、ω_IR、ω_IM的值。

6.如权利要求2所述的用于计量装置的运行状态预测方法，其特征在于：所述电压互感器运行工况值R_U采用如下公式计算得到：

所述R_U＝ω_USE_SU+ω_UΔE_ΔU+ω_UTE_TU+ω_UHE_HU+ω_UME_MU+ω_UEE_EU+ω_UFE_FU，

且ω_US+ω_UΔ+ω_UT+ω_UH+ω_UM+ω_UE+ω_UF＝1；

其中，S_U为在线监测得到电压互感器的二次负荷，S_Un为电流互感器的额定负荷，S_U0为电压互感器的二次负荷下限值；

其中，ΔU_U为在线监测得到的电压互感器的电压偏差百分值，ΔU_Ulim为电压互感器的电压偏差限值；

其中，T_U为电压互感器所处的环境温度值，T_Un为电压互感器要求的额定环境温度值，C_TU1和C_TU2为温度引起变差的变化率系数；

其中，H_U为电压互感器所处的环境湿度值，H_Un为电压互感器要求的额定环境湿度，C_HU为湿度引起变差的变化率；

其中，M_U为临近一次导体磁场强度，M_Un为额定磁场强度，C_MU为磁场强度引起变差的变化率系数；

其中，E_U为在线监测得到电压互感器的外电场强度，E_Un为额定电场强度，C_E为电场强度引起变差的变化率系数；

其中，F_U为在线监测得到电压互感器的频率，F_Un为额定频率，C_F1和C_F1为频率引起变差的变化率系数。

7.如权利要求6所述的用于计量装置的运行状态预测方法，其特征在于：所述权值ω_US、ω_UΔ、ω_UT、ω_UH、ω_UM、ω_UE、ω_UF采用如下方法确定，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{E_SU、E_ΔU、E_TU、E_HU、E_MU、E_EU、E_FU}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的六个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；在余下的五个类型中选出比重最大的一个类型记为G₃，在余下的四个类型中选出比重最大的一个类型记为G₄，在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₅，在余下的二个类型中选出比重最大的一个类型记为G₆，最后剩下的类型记为G₇，其序关系为G₁＞G₂＞G₃＞G₄＞G₅＞G₆＞G₇，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定E_SU、E_ΔU、E_TU、E_HU、E_MU、E_EU、E_FU的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝7、6、5、4、3、2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；η_k判断的取值规则如下所述：

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

其中，m＝7

即可计算出G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇]，ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇对应G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_US、ω_UΔ、ω_UT、ω_UH、ω_UM、ω_UE、ω_UF的值。

8.如权利要求2所述的用于计量装置的运行状态预测方法，其特征在于：所述电能表运行工况值R_M采用如下公式计算得到：

且ω_MI+ω_MU+ω_Mcos+ω_MTHDU+ω_MdU+ω_MT+ω_MH＝1；

其中，I_M为电能表的一次电流百分值，电能表的一次电流百分值是指在线监测得到的电能表一次电流与电能表的额定电流的比值，I_Mmax为电能表的一次电流百分比最大值；

其中ΔU_M为电能表的电压偏差百分值，ΔU_Mlim为电能表的电压偏差限值；ΔU_M＝U_M-1，U_M为电能表的一次电压百分值，电能表的一次电压百分值是指在线监测得到的电能表一次电压与电能表的额定电压的比值；

其中，为电能表的一次负载功率因数，为电能表的一次负载功率因数的下限值；

其中，THD_U为电能表的电压波形畸变率，THD_Ulim为电能表的电压波形畸变率的上限值；

其中，d_U为电能表的三相电压不平衡度，d_Ulim为电能表的上限值；

其中，T_M为电能表所处的环境温度值，T_Mn为电能表的额定环境温度值，C_TM1和C_TM2为温度引起变差的变化率系数；

其中，H_M为电能表所处的环境湿度值，H_Mn为电能表要求的额定环境湿度，C_HM为湿度引起变差的变化率。

9.如权利要求8所述的用于计量装置的运行状态预测方法，其特征在于：所述权值ω_MI、ω_MU、ω_Mcos、ω_MTHDU、ω_MdU、ω_MT、ω_MH采用如下方法确定，该方法包括以下步骤：

g1、确定序关系：在{E_IM、E_UM、E_THDU、E_dU、E_TM、E_HM}中选出比重最大的一个类型记为G₁；然后在余下的六个类型中选出比重最大的一个类型记为G₂；在余下的五个类型中选出比重最大的一个类型记为G₃，在余下的四个类型中选出比重最大的一个类型记为G₄，在余下的三个类型中选出比重最大的一个类型记为G₅，在余下的二个类型中选出比重最大的一个类型记为G₆，最后剩下的类型记为G₇，其序关系为G₁＞G₂＞G₃＞G₄＞G₅＞G₆＞G₇，其中G₁＞G₂表示类型G₁的比重要大于或不小于G₂，由此来确定E_IM、E_UM、E_THDU、E_dU、E_TM、E_HM的序关系；

g2、相邻类型比重大小的比值判断：相邻类型G_k-1与G_k之间的比重大小之比G_k-1/G_k＝η_k，k＝7、6、5、4、3、2，根据G_k-1与G_k的比重大小，η_k的取值范围为1.0-1.8；η_k判断的取值规则如下所述：

g3、比例系数计算：将g2步骤得出η_k值带入如下公式：

其中，m＝7

即可计算出G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值向量ω＝[ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇]，ω₁,ω₂,ω₃,ω₄,ω₅,ω₆,ω₇对应G₁、G₂、G₃、G₄、G₅、G₆、G₇的权值，根据确定的序关系便可以对应得出ω_MI、ω_MU、ω_Mcos、ω_MTHDU、ω_MdU、ω_MT、ω_MH的值。