CN109581271B - 一种典型低压台区用电数据快速模拟方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种典型低压台区用电数据快速模拟方法，根据系统设施搭建一个典型的台区模型，获得运行误差模型的计算公式。台区模型包括60KV调压器、关口表、标准表、线损模拟器、误差计算器、三相电能表、单相电能表、阻性负载以及RLC负载。本发明能够应用到各地区计量中心，各院校实验室，电能表企业和电能表检定装置制造企业。能在实验室环境下模拟电力设备的实际运行环境，通过电网智能软件算法，来实现真实环境的数据快速模拟技术。
Description
技术领域
本发明属于电能计量技术领域，尤其是一种典型低压台区用电数据快速模拟方法。
背景技术
随着科技的发展，电逐步成为人们了生活不可缺少的一部分，而随着新能源的发展，人们对电力系统的需求也在逐步上升，所以电网系统的稳定性和健壮性显得日趋重要。
目前的电网建设所用的电力设备均在实验室环境下检测，而实际电力设备的使用环境更为复杂。目前电力系统中，目前电网故障中，综合因素影响的故障占比逐步上升。另外，目前的故障分析均是在设备安装到现场以后逐步发现和修正的。此举时效性差、设备升级维护成本高，缺点较为明显。
而通过台区用电数据快速模拟技术能在实验室里快速的模拟出现场台区的真实数据。通过模拟不同情况下的电网状态，模拟出标准电表的基础数据。再通过1天走1年电量等模拟形式，来获取电能表长时间数据曲线，再通过智能算法，得出电表在不同时间段的误差点，并且不断修正数据库模型，从而来判断各类电表在各种时间段和电网各种状况下运行情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种典型低压台区用电数据快速模拟方法，通过真实负载和模拟台区能够准确、快速的模拟出电能表基础数据，再通过数据库模型，对电能表长时间运行的稳定性和可靠性进行验证。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种典型低压台区用电数据快速模拟方法，其特征在于：根据系统设施搭建一个典型的台区模型，经过严格的数学推导，运行误差模型的计算公式如下：
其中：
εy：台区M个测量点的加权平均线路损耗率；
ε0：台区M个测量点的平均固定损耗；
εj：电能表j的M个测量点的估计误差加权平均值。
而且，所述台区模型包括60KV调压器、关口表、标准表、线损模拟器、误差计算器、三相电能表、单相电能表、阻性负载以及RLC负载，60KV调压器连接三相四线市电，60KV调压器、关口表、标准表、线损模拟器依次顺序连接，线损模拟器通过分线开关分别连接有五个三相电能表，每个三相电能表均连接有一误差计算器；
其中两个三相电能表通分别过线路连接有阻性负载，在阻性负载与三相电能表之间并联有三个单相电能表；另外三个三相电能表分别过线路连接有RLC负载，在RLC负载与三相电能表之间并联有三个单相电能表。
而且，阻性负载与三相电能表之间并联扩展台区。
而且，所述运行误差模型的建立同时，设定如下四个条件：
1)用户表误差统计平均在一定的时间范围内保持不变
2)台区线损率统计平均在一定的时间范围内保持不变
3)总表互感器误差统计平均在一定的时间范围内保持不变
4)户变关系不存在问题。
而且，在台区模型中增加线损，验证如下几个方面：
①三相平衡情况下，模拟正常电表运行，得出台区线损模型曲线；
②三相不平衡情况下，模拟正常电表运行，通过不平衡的情况下得出台区电表误差曲线，与数据库正常数据进行对比，获取台区线损对电表的数据变化。
而且，在台区模型中增加台区电表，改变户变关系，研究在不同户变关系下的电表数值变化，与之前基本数据对比验证户变关系自动检测算法。
本发明的优点和积极效果是：
本发明能够应用到各地区计量中心，各院校实验室，电能表企业和电能表检定装置制造企业。能在实验室环境下模拟电力设备的实际运行环境，通过电网智能软件算法，来实现真实环境的数据快速模拟技术。
附图说明
图1为系统框架构建示意图。
具体实施方式
下面并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种典型低压台区用电数据快速模拟方法，根据系统设施搭建一个典型的台区模型，台区模型包括60KV调压器、关口表、标准表、线损模拟器、误差计算器、三相电能表、单相电能表、阻性负载以及RLC负载，60KV调压器连接三相四线市电，60KV调压器、关口表、标准表、线损模拟器依次顺序连接，线损模拟器通过分线开关分别连接有五个三相电能表，每个三相电能表均连接有一误差计算器；
其中，两个三相电能表通分别过线路连接有阻性负载，在阻性负载与三相电能表之间并联有三个单相电能表；阻性负载与三相电能表之间可以并联扩展台区。
另外，三个三相电能表分别过线路连接有RLC负载，在RLC负载与三相电能表之间并联有三个单相电能表。
通过设定如下四个假定：
1)用户表误差统计平均在一定的时间范围内保持不变
2)台区线损率统计平均在一定的时间范围内保持不变
3)总表互感器误差统计平均在一定的时间范围内保持不变
4)户变关系不存在问题
运行误差模型的计算公式如下：
其中：
εy：台区M个测量点的加权平均线路损耗率；
ε0：台区M个测量点的平均固定损耗；
εj：电能表j的M个测量点的估计误差加权平均值。
⑴：不考虑台区线损对电能表误差的影响，来验证电表数据的模型用来估计智能软件的误差的算法误差。从而验证实验的基本环境是否正常，确保数据的准确性。
在本实验中，需要用用户表对用户表的误差进行取样，调整负载大小用高精度表来标定低精度表的误差曲线，从低负载率到高负载率，标定至少10块用户表，获取纯阻抗条件下用户表的误差特性曲线。
⑵：不考虑台区线损对电能表误差的影响，来验证电表数据的模型估计智能软件的误差的算法误差。将其中一个用户表的负载的变化范围缩窄，从而验证模型计算误差扩大情况，并与理论值进行比对。
⑶：超差表的实验验证，在台区中放入一个超差表，验证模型是否能够成功检出该超差表。同时验证下面几个情形：
①超差表负载变化范围缩窄，观察模型超差表的计算误差，根据超差表的误差曲线和数据库的正常电表数据对比，看能否自动检测出超差表，并得出超差表位置。
②增加1块超差表，重复以上动作，观察系统是否能够成功检出多块超差表，从而验证数据模型的准确性
⑷：在台区中增加线损，验证如下几个方面：
①三相平衡情况下，模拟正常电表运行，得出台区线损模型曲线。
②三相不平衡情况下，模拟正常电表运行，通过不平衡的情况下得出台区电表误差曲线，与数据库正常数据进行对比，获取台区线损对电表的数据变化。
⑸：通过增加台区电表，改变户变关系，研究在不同户变关系下的电表数值变化，与之前基本数据对比验证户变关系自动检测算法。
实验一误差模型验证
1实验目的
实验目的是验证电能表误差模型。为了排除线损的干扰，实验中线路连接都很短，线损忽略不计。
2实验步骤
1)按实验一的负载点，启动实验。所有电表采集频度为15分钟一次，共采集48小时，一共192个数据点。
注：为最大限度的减少线损的影响，负载点设计要在任何时间点都符合三相平衡的要求。
2)分别用192个数据点按1个台区和3个台区进行计算，得出各个电表的误差理论计算值。
3)用高精度电能计量装置现场校验仪随机校验10块用户表。每块用户表分别在4个不同的负载档位上各测量5个点，每块表共记录20个测量值。
如果条件允许，最好用高精度的电能表如0.1S级串接，这样就可以用自动化的方式，对多块用户表进行误差特性的标定。
3实验结果
将10块用户表20个点测量平均值和4个模型计算值进行比对，得出结论
实验二研究计算误差模型
1实验目的
同实验一，在忽略台区线损误差的影响，研究误差模型的计算误差。
实验中将其中一个用户表的负载的变化范围缩窄，从而验证模型计算误差扩大情况，并与理论值进行比对。
2实验步骤
1)按实验二的负载点，启动实验。所有电表采集频度为15分钟一次，共采集48小时，一共192个数据点。
2)分别用192个数据点按1个三相台区和1个单相台区进行计算，得出各个电表的误差理论计算值，及理论计算误差范围。
3)用高精度电能计量装置现场校验仪标定这块负载变化范围缩窄的用户表A1。分别在90％及100％的负载档位上各测量10个点，共记录20个测量值。
3实验结果
将用户表A1的两个理论计算值和实际测量平均值进行比对，得出结论。
实验三验证超差表检测
.1实验目的
超差表的实验验证，在台区中放入一个超差表，验证模型是否能够成功检出该超差表。同时验证下面几个情形：
1)超差表负载变化范围缩窄，观察模型超差表的计算误差
2)增加1块超差表，观察是否能够成功检出多块超差表
2实验步骤
1)将用户表A1替换成超差表，并用高精度电能计量装置现场校验仪标定该用户表。分别在4个不同的负载档位上各测量5个点，共记录20个测量值。确定新的用户表A1是超差表。
2)按实验一的负载点，启动实验。所有电表采集频度为15分钟一次，共采集48小时，一共192个数据点。
注：为最大限度的减少线损的影响，负载点设计要在任何时间点都符合三相平衡的要求。
3)分别用192个数据点按1个三相台区和1个单相台区进行计算，得出各个电表的误差理论计算值，及理论计算误差范围。
4)按实验二的负载点，启动实验。所有电表采集频度为15分钟一次，共采集48小时，一共192个数据点。
5)将用户表A2替换成超差表，
6)重复步骤2和步骤3
3实验结果
将步骤3)和步骤4)用户表A1的两个理论计算值和实际测量平均值进行比对，得出结论。
将最后一个步骤用户表A1和A2的两个理论计算值和实际测量平均值进行比对，得出结论。
实验四线损模型研究
1实验目的
在台区中增加线损，验证如下几个方面：
1)三相平衡情况下，台区线损模型。
2)三相不平衡情况下，对于台区线损的影响。
2实验步骤
1)按实验一负载点(三相负载平衡)，启动实验。所有电表采集频度为15分钟一次，共采集48小时，一共192个数据点。
2)按实验四负载点(三相负载不平衡)，启动实验。所有电表采集频度为15分钟一次，共采集48小时，一共192个数据点。
3)采集时，增加采集各个用户表及总表的电流和电压值。
3实验结果
分别计算步骤1和2得出的台区线损，为研究线损理论模型提供实验数据基础。
实验五户变关系检测验证
1实验目的
改变户变关系，研究户变关系自动检测算法。
2实验步骤
1)改变用户表A1采集线路，将A1的用电量采集到另外一相中。
2)按实验一的负载点，启动实验。所有电表采集频度为15分钟一次，共采集48小时，一共192个数据点。
3)分别用192个数据点按3个不同单相台区应用户变关系调整算法。
这个实验也可以通过手动更改数据的办法达到目的。
3实验结果
户变关系自动算法应该可以自动检测出户变关系错乱情况，并自动调整成正确。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例所公开的内容。
Claims (5)
1.一种典型低压台区用电数据快速模拟方法，其特征在于：根据系统设施搭建一个典型的台区模型，台区模型包括60KV调压器、关口表、标准表、线损模拟器、误差计算器、三相电能表、单相电能表、阻性负载以及RLC负载，60KV调压器连接三相四线市电，60KV调压器、关口表、标准表、线损模拟器依次顺序连接，线损模拟器通过分线开关分别连接有五个三相电能表，每个三相电能表均连接有一误差计算器；
其中两个三相电能表通分别过线路连接有阻性负载，在阻性负载与三相电能表之间并联有三个单相电能表；另外三个三相电能表分别过线路连接有RLC负载，在RLC负载与三相电能表之间并联有三个单相电能表；
运行误差模型的计算公式如下：
其中：
εy：台区M个测量点的加权平均线路损耗率；
ε0：台区M个测量点的平均固定损耗；
εj：电能表j的M个测量点的估计误差加权平均值。
2.根据权利要求1所述的典型低压台区用电数据快速模拟方法，其特征在于：阻性负载与三相电能表之间并联扩展台区。
3.根据权利要求1所述的典型低压台区用电数据快速模拟方法，其特征在于：所述运行误差模型的建立同时，设定如下四个条件：
1)用户表误差统计平均在一定的时间范围内保持不变
2)台区线损率统计平均在一定的时间范围内保持不变
3)总表互感器误差统计平均在一定的时间范围内保持不变
4)户变关系不存在问题。
4.根据权利要求1所述的典型低压台区用电数据快速模拟方法，其特征在于：在台区模型中增加线损，验证如下几个方面：
①三相平衡情况下，模拟正常电表运行，得出台区线损模型曲线；
②三相不平衡情况下，模拟正常电表运行，通过不平衡的情况下得出台区电表误差曲线，与数据库正常数据进行对比，获取台区线损对电表的数据变化。
5.根据权利要求1所述的典型低压台区用电数据快速模拟方法，其特征在于：在台区模型中增加台区电表，改变户变关系，研究在不同户变关系下的电表数值变化，与之前基本数据对比验证户变关系自动检测算法。
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