CN110133348B - 一种电能表自热误差的补偿方法、系统及存储介质 - Google Patents

一种电能表自热误差的补偿方法、系统及存储介质 Download PDF

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    • G01R11/17—Compensating for errors; Adjusting or regulating means therefor

Abstract

本发明公开了一种电能表自热误差的补偿方法、系统及存储介质，根据电能误差随通电时间的变化值、电能表达到热稳定状态时的自热误差和电流权值系数，构建电能表的误差补偿函数，根据电能表误差补偿函数、电能表的通电电流大小、电能表通电流的时间，按照设定的时间步长计算电能表的自热误差值，对电能表进行误差补偿，使电能表在自热状态下具有高精度的测量值。

Description

一种电能表自热误差的补偿方法、系统及存储介质
技术领域
本发明涉及一种电能表自热误差的补偿方法、系统及存储介质，属于电能表技术领域。
背景技术
电能表中用于计量的锰铜片在通过大电流时会由于自身发热导致自身电阻值发生变化，我们称之为锰铜片的自热现象，自热现象会导致电能表在通过大电流时测量误差变大，引起自热误差。
现有技术通过改进锰铜片的制造工艺来减小锰铜片电阻值随温度的变化量，以达到减小电能表在通过大电流状态下的计量误差。但这种方法会增加锰铜片的生产成本，从而导致电能表的生产成本上升。现需要一种通过调整电能表自热误差补偿，实现减小电能表在通大电流状态下的计量误差，提高电能表在自热状态下测量精度的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电能表自热误差的补偿方法、系统及存储介质，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种电能表自热误差的补偿方法，所述方法包括如下步骤：
在电能表中通电流I0，获取电能表误差随通电时间t的变化值、电能表达到热稳定状态时的误差，构建电能表在通电流I0时的自热误差补偿函数y(t)；
引入电流权值系数k(I)，获取电能表通电流I时的自热误差补偿函数f(t,I)= y(t) *k(I)；
根据电能表通电电流大小和通电流的时间，计算电能表自热误差补偿值，对电能表进行误差补偿。
电能表在通电流I0时的自热误差补偿函数y(t)的表达式为：
y(t)= y1(t)*(err%)
其中，err%为通电电流为I0时电能表达到热稳定状态时的误差，y1(t)为通电电流为I0时电能表误差随通电时间t变化的变化函数。
获取变化函数y1(t)的方法包括如下步骤：
根据通电电流为I0时，电能表误差随通电时间t的变化值，构建电能表误差随通电时间t变化的离散数据折线图；
使用分段函数对所述离散数据折线图进行拟合，得到通电电流为I0时电能表误差随通电时间t变化的拟合曲线，获取与拟合曲线对应的拟合函数；
对拟合函数进行归一化处理，获取通电电流为I0时电能表误差随通电时间t变化的变化函数。
进一步的，使用分段函数拟合折线图的方法包括：
使用二次函数对折线图中电能表误差随时间变化较快的折线段进行拟合；使用与x轴平行的常值函数对折线图中电能表误差随时间变化较慢的折线段进行拟合，得到通电电流为I0时电能表误差随通电流I0时间变化的拟合曲线。
进一步的，方法还包括去除电能表计量误差随通电时间的变化值偏差较大的数据，获取电能表误差均值随通电时间的变化值。
进一步的，方法还包括将电能表自热误差补偿函数f(t,I)=y(t) *k(I)导入电能表的主控芯片单元中。
计算电能表自热误差补偿值的方法包括如下步骤：
判断电能表中通电电流是否大于等于设定电流值Iset；
若电能表通电电流Im≥Iset，使用公式fm=f(tm,Im)= y(tm) *k(Im)计算电能表通电流Im时的自热误差补偿值fm，其中tm为电能表通电流Im的时间；
若电能表通电电流由电流Is减小至In，Is≥Iset，且In＜Iset，使用公式fn= f(tn,In)= y(ts-tn) *k(In)计算电能表通电流In时的自热误差补偿值fn，其中tn为电能表通电电流为In的时间，ts为电能表通电电流为Is的时长，(ts-tn)≥0。
进一步的，方法还包括按照设定的时间步长获取电能表的误差补偿值，对电能表误差进行补偿。
第二方面，本发明提供了一种电能表自热误差的补偿系统，所述系统包括：
第一构建模块：用于在电能表中通电流I0，获取电能表误差随通电时间t的变化值、电能表达到热稳定状态时的误差，构建电能表在通电流I0时的自热误差补偿函数y(t)；
第二构建模块：用于引入电流权值系数k(I)，获取电能表通电流I时的自热误差补偿函数f(t,I)= y(t) *k(I)；
补偿模块：用于根据电能表通电电流大小和通电流的时间，计算电能表自热误差补偿值，对电能表误差进行补偿。
进一步的，补偿模块包括用于计算电能表自热误差补偿值的计算模块，计算模块包括：
判断模块：用于判断电能表中通电电流是否大于等于设定电流值Iset；
分析模块：若电能表通电电流Im≥Iset，使用公式fm=f(tm,Im)= y(tm) *k(Im)计算电能表通电流Im时的自热误差补偿值fm，其中tm为电能表通电流Im的时间；若电能表通电电流由电流Is减小至In，Is≥Iset，且In＜Iset，使用公式fn= f(tn,In)= y(ts-tn) *k(In)计算电能表通电流In时的自热误差补偿值fn，其中tn为电能表通电电流为In的时间，ts为电能表通电电流为Is的时长，(ts-tn)≥0。
第三方面，本发明还提供了一种电能表自热误差的补偿系统，包括处理器及存储介质；其特征在于，
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行前述方法的步骤。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明提供的电能表自热误差的补偿方法、系统及存储介质，针对电能表通电电流的不同，构建不同的补偿函数，根据电能表中的通电电流大小和通电时长的不同，获取对应的误差补偿值，对电能表自热误差进行补偿，具有精度高、成本低的特点。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的一组电能表通60A电流时的误差随通电时间变化的离散数据折线图；
图2是根据本发明实施例提供的电能表通60A电流时的均值误差随通电时间变化的离散数据折线图；
图3是根据本发明实施例提供的对图2所示折线图进行拟合得到的拟合曲线图；
图4是根据本发明实施例提供的对图3所示拟合曲线对应的函数进行归一化处理后得到补偿函数曲线图；
图5是根据本发明实施例提供的标号为282104100023的电能表的误差补偿曲线图；
图6是根据本发明实施例提供的电能表自热误差补偿方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本实施例提供一种电能表自热误差的补偿方法，方法包括如下步骤：
步骤1：构建通电电流为I0时电能表自热误差随通电时间变化的变化函数y1(t)：
给一批次的电能表通60A的大电流，得到电能表自热误差随通60A大电流的时间的变化值，构建一组电能表自热误差随通电时间变化的离散数据折线图，离散数据折线图参照图1；
去除折线图中电能表误差变化偏差较大的数据，得到误差均值随通电时间的变化，构建离散数据的折线图，参照图2；
使用二次函数对如图2所示的折线图中电能表误差随时间变化较快的折线段进行拟合；使用与x轴平行的常值函数对如图2所示的折线图中电能表误差随时间变化较慢的折线段进行拟合，得到电能表通电电流为60A时电能表误差随通电时间变化的拟合曲线，拟合曲线如图3所示，对应的拟合函数
Figure DEST_PATH_IMAGE001
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
(1)
对公式（1）所示的拟合函数进行归一化处理，获取通电电流为60A时电能表误差随通电时间变化的变化函数
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
(2)
如公式(2)所示的变化函数
Figure 117642DEST_PATH_IMAGE003
对应的曲线图如图4所示。
步骤2：构建电能表通电电流为I0时的误差补偿函数y(t)= y1(t)*(err%)；
获取通电电流为60A时电能表达到热稳定状态时的计量误差err%，构建电能表通电电流为I0时的误差补偿函数y(t)= y1(t)*( err%)；
以标号为282104100023的电能表为例，该电能表在通电电流为60A的情况下，达到热稳定状态后，电能表的误差err%=-0.07%，则标号为282104100023的电能表通电电流为60A时的误差补偿函数
Figure DEST_PATH_IMAGE005
为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
(3)
如公式(3)所示的误差补偿函数
Figure 893837DEST_PATH_IMAGE005
对应的曲线图如图5所示。
步骤3：构建不同通电电流情况下电能表自热误差补偿函数f(t,I)=y(t) *k(I)；
在公式(3)中引入不同通电电流对应的电流权值系数k(I)来调整电能表通不同大小电流状态下的补偿误差，得到电能表通电电流大小不同时的自热误差补偿函数f(t,I)为：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
(4)
err%表示电能表在通电电流为60A的情况下达到热稳定状态后的误差，I表示电能表中的通电电流，电流权值系数k(I)为：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
(5)
采集各个电表在通电电流为60A的情况下达到热稳定状态后的自热误差，将根据各电能表达到热稳定状态后的自热误差构建的电能表自热误差补偿函数f(t,I)=y(t) *k(I)导入对应的电能表的主控芯片单元中。
步骤4：根据电能表通电电流大小和通电时长，计算电能表自热误差补偿值，对电能表进行误差补偿；
在电能表内主控芯片单元的程序中，加入参照图6所示的判断程序；
判断电能表中通电电流Im是否为大电流，大电流为电流值大于等于设定电流值Iset的电流；
当电能表通电电流Im为大电流时，参照公式(5)，根据电能表中通电电流大小选择电流权值系数，参照公式(4)获取该电能表在通电流Im时的自热误差补偿函数，将电能表通电电流Im、电能表通该电流的时长tm带入自热误差补偿函数中，得到需要补偿的误差值，电能表通电流Im时的自热误差补偿值fm为fm=f(tm,Im)= y(tm) *k(Im)，按照设定的时间步长获取误差补偿值进行电能表误差补偿，实现电能表在自热状态下的高精度计量；
电能表从大电流恢复到正常电流状态时，由于温度并没有立即降低，所以仍然需要误差补偿；正常电流为电流值小于设定电流值Iset的电流；
当电能表检测到通电电流由大电流Is减小至正常电流In时，原本已经累计的电能表通电电流为Is的时间ts按照设定时间步长减小，同时电流权值系数也会因为恢复到正常电流的关系而由k(Is)变为k(In)；参照公式(4)得到电能表通电电流为In，且通电流为In的时长为tn时的补偿值fn= f(tn,In)= y(ts-tn) *k(In)，(tm-tn)≥0，按照设定的时间步长获取误差补偿值fn进行电能表误差补偿，实现电能表在自热状态下的高精度计量；
在一个例子中，按照设定的时间步长计算电能表的自热补偿误差值对电能表的自热误差进行补偿时，选择的时间步长符合 (th+1- th)≥3%*ts，其中，th表示当电能表中通电电流为Ix时第h次对电能表进行自热误差补偿时，电能表中通电流Ix的时间；th+1表示电能表中通电电流为Ix时，第h+1次对电能表进行自热误差补偿时电能表中通电流Ix的时间。
本发明实施例还提供了一种电能表自热误差的补偿系统，用于实现上述方案，系统包括：
第一构建模块：用于在电能表中通电流I0，获取电能表误差随通电时间t的变化值、电能表达到热稳定状态时的误差，构建电能表在通电流I0时的自热误差补偿函数y(t)；
第二构建模块：用于引入电流权值系数k(I)，获取电能表通电流I时的自热误差补偿函数f(t,I)= y(t) *k(I)；
补偿模块：用于根据电能表通电电流大小和通电时长，计算电能表自热误差补偿值，对电能表误差进行补偿。
进一步的，补偿模块包括用于计算电能表自热误差补偿值的计算模块，计算模块包括：
判断模块：用于判断电能表中通电电流是否大于等于设定电流值Iset；
分析模块：若电能表通电电流Im≥Iset，使用公式fm=f(tm,Im)= y(tm) *k(Im)计算电能表通电流Im时的自热误差补偿值fm，其中tm为电能表通电流Im的时间；若电能表通电电流由电流Is减小至In，Is≥Iset，且In＜Iset，使用公式fn= f(tn,In)= y(ts-tn) *k(In)计算电能表通电流In时的自热误差补偿值fn，其中tn为电能表通电电流为In的时间，ts为电能表通电电流为Is的时长，(ts-tn)≥0。
本发明实施例还提供了一种电能表自热误差的补偿系统，也同样能够用于执行前述方法，包括处理器及存储介质；
所述存储介质用于存储指令；
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行上述所述方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本发明实施例提供的一种电能表自热误差的补偿方法，通过针对电能表通电电流的不同，构建不同的补偿函数，根据电能表中的通电电流大小和通电时长的不同，获取对应的误差补偿值，对电能表自热误差进行补偿，具有精度高、成本低的特点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电能表自热误差的补偿方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
在电能表中通电流I0，获取电能表误差随通电时间t的变化值、电能表达到热稳定状态时的误差，构建电能表在通电流I0时的自热误差补偿函数y(t)；
引入电流权值系数k(I)，获取电能表通电流I时的自热误差补偿函数f(t,I)= y(t) *k(I)；
根据电能表通电电流大小和通电时长，计算电能表自热误差补偿值，对电能表误差进行补偿；
电能表在通电流I0时的自热误差补偿函数y(t)的表达式为：
y(t)= y1(t)*(err%)
其中，err%为通电电流为I0时电能表达到热稳定状态时的误差，y1(t)为通电电流为I0时电能表误差随通电流I0时间t变化的变化函数；
所述计算电能表自热误差补偿值的方法包括如下步骤：
判断电能表中通电电流是否大于等于设定电流值Iset；
若电能表通电电流Im≥Iset，电能表的自热误差补偿值fm的计算公式为fm=f(tm,Im)= y(tm) *k(Im)， tm为电能表通电流Im的时长；
若电能表通电电流由电流Is减小至In，Is≥Iset，且In＜Iset，电能表的自热误差补偿值fn的计算公式为fn= f(tn,In)= y(ts-tn) *k(In)，(ts-tn)≥0，tn为电能表通电电流为In的时间，ts为电能表通电电流为Is的时长。
2.根据权利要求1所述的电能表自热误差的补偿方法，其特征在于，获取变化函数y1(t)的方法包括如下步骤：
根据通电电流为I0时，电能表误差随通电流I0时间的变化值，构建电能表误差随通电流I0时间变化的离散数据折线图；
使用分段函数对所述离散数据折线图进行拟合，得到通电电流为I0时电能表误差随通电流I0时间变化的拟合曲线，获取与拟合曲线对应的拟合函数；
对拟合函数进行归一化处理，获取通电电流为I0时电能表误差随通电流I0时间变化的变化函数。
3.根据权利要求2所述的电能表自热误差的补偿方法，其特征在于，使用分段函数拟合折线图的方法包括：
使用二次函数对折线图中电能表误差随时间变化较快的折线段进行拟合；使用与x轴平行的常值函数对折线图中电能表误差随时间变化较慢的折线段进行拟合，得到通电电流为I0时电能表误差随通电流I0时间变化的拟合曲线。
4.根据权利要求2所述的电能表自热误差的补偿方法，其特征在于，所述方法还包括去除电能表计量误差随通电时间的变化值偏差较大的数据，获取电能表误差均值随通电时间的变化值。
5.根据权利要求1所述的电能表自热误差的补偿方法，其特征在于，所述方法还包括，将电能表自热误差补偿函数f(t,I)=y(t) *k(I)导入电能表的主控芯片单元中。
6.根据权利要求1所述的电能表自热误差的补偿方法，其特征在于，所述方法还包括：按照设定的时间步长获取电能表的误差补偿值，对电能表误差进行补偿。
7.一种电能表自热误差的补偿系统，其特征在于，所述系统包括：
第一构建模块：在电能表中通电流I0，获取电能表误差随通电时间t的变化值、电能表达到热稳定状态时的误差，构建电能表在通电流I0时的自热误差补偿函数y(t)；
所述电能表在通电流I0时的自热误差补偿函数y(t)的表达式为：
y(t)= y1(t)*(err%)
其中，err%为通电电流为I0时电能表达到热稳定状态时的误差，y1(t)为通电电流为I0时电能表误差随通电流I0时间t变化的变化函数；
第二构建模块：用于引入电流权值系数k(I)，获取电能表通电流I时的自热误差补偿函数f(t,I)= y(t) *k(I)；
计算模块：用于根据电能表通电电流大小和通电时长，计算电能表自热误差补偿值，对电能表误差进行补偿；
所述计算模块包括：
判断模块：用于判断电能表中通电电流是否大于等于设定电流值Iset；
分析模块：若电能表通电电流Im≥Iset，电能表的自热误差补偿值fm的计算公式为fm=f(tm,Im)= y(tm) *k(Im)， tm为电能表通电流Im的时长；若电能表通电电流由电流Is减小至In，Is≥Iset，且In＜Iset，电能表的自热误差补偿值fn的计算公式为fn= f(tn,In)= y(ts-tn)*k(In)，(ts-tn)≥0，tn为电能表通电电流为In的时间，ts为电能表通电电流为Is的时长。
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