CN110210711A - 一种电动汽车电能计量准确度评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动汽车电能计量准确度评估方法。首先，确定电动汽车充电电能计量准确度影响因素集；其次，确定电动汽车充电电能计量准确度评价集以及评价矩阵，判定计量准确度影响因素集对评价集的隶属度；然后，确定计量准确度评估的权重系数矩阵；最后，确定电动汽车充电电能计量准确度综合评估模型。本发明能够解决现实生活中，电动汽车充电电能计量不可能获取真值，无法通过计量的电能数据定量评估电动汽车充电电能计量的准确度的问题；在保持客观的基础上，提高了一定的时间效率，并考虑了影响因素的动态效应，使得电能计量准确度的评估更具时效性；能够对电动汽车充电电能计量的准确度做出定性评价，满足现实应用的需求。

Description

一种电动汽车电能计量准确度评估方法

技术领域

本发明涉及电动汽车充电电能计量准确度评估方法，尤其是涉及一种基于模糊综合策略的电动汽车充电电能计量准确度评估方法。

技术背景

在电动汽车领域，电能计量准确度的研究受到越来越高的关注及重视。电能计量所具有的准确度将会直接影响供求双方的利益，对于电力的生产、传输以及运用具有十分重要的影响，特别是电动汽车充电这一容量大、电压高的电力系统。由于电动汽车充电系统存在大量的非线性元件，电动汽车充电过程中的电压、电流信号存在多次谐(纹)波分量以及大量的冲击波，且相位会发生漂移，严重影响电能质量；计量装置软件和硬件因素亦会直接影响数据采集、分析和电能计量的准确度。

目前，对电能计量准确度的评估主要采用误差分析法和不确定度法。误差分析法通过前期实验室条件下对电能表的定量计量判定电能表的准确度等级，没有考虑到实际应用中电能的真值不能有效获取，实际开展计量时不能够准确掌握计量所存在的误差，无法通过计量的电能数据评估电动汽车充电电能计量的准确度。不确定度法通过评估电能表的计量不确定度来判定电能计量的准确度，仍然以实验室条件下电能表的计量结果作为评估标准，没有考虑电能质量的波动、电能表硬件的老化以及外界环境的影响等实际问题对电动汽车充电电能计量准确度的影响。所以，对于通过误差分析法和不确定度法去定量的反映测量结果质量有着较大的缺陷，电动汽车充电电能计量准确度的评估方法急需深入研究。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种电动汽车充电电能计量准确度评估方法，能够在多重动态因素的影响下，克服实际应用中电动汽车充电电能计量不可能获取真值的缺点，对电动汽车充电电能计量的准确度做出定量评价，满足现实应用的需求。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的技术方案具体步骤如下：

S1：确定电动汽车充电电能计量准确度影响因素集W，如图2所示。

其中，电能质量WⅠ，计量装置软件WⅡ，计量装置硬件WⅢ为电动汽车充电电能计量准确度影响因素集一级指标，频移w1，相移w2，三相不平衡度w3，谐波含量w4，波动和闪变w5，信号幅值w6，算法完整性w7，算法准确性w8，程序运行效率w9，程序健壮性w10，电压/电流变换w11，乘法器w12，功率/频率变换器w13，响应时间w14，测量重复性w15，温度变化w16，采样精度w17，能耗w18为电动汽车充电电能计量准确度影响因素集二级指标，且计量准确度影响因素集W＝{WⅠ，WⅡ，WⅢ}，WⅠ＝{w1,w2,w3,w4,w5,w6}，WⅡ＝{w7，w8，w9， w10}，WⅢ＝{w11，w12，w13，w14，w15，w16，w17，w18}。

S2：确定电动汽车充电电能计量准确度评价集以及评价矩阵，判定计量准确度影响因素集对评价集的隶属度。

S2.1：电动汽车充电电能计量准确度评价集的确定

计量准确度影响评价集：V＝{v1,v2,v3,v4,v5}。

S2.2：评价矩阵的确定，以及计量准确度影响因素集对评价集的隶属度的判定

S2.2.1：根据模糊数学确定公式

其中，F(V)表示V的幂集；表示W→F(V)的映射，即影响因素集W到V的幂集的映射；wi为第i个计量准确度影响因素；为wi的隶属函数，i＝1,2,...,18； sij为第i个计量准确度影响因素对第j个评价集的隶属度，由隶属度函数决定，1≤j≤ m；m为评价集个数，m＝5。

S2.2.2：建立隶属度函数

根据指标集中影响因素取值的所在区间，判定隶属度

其中，wi_indexj为第i个计量准确度影响因素隶属于第j个评价集的指标边界值； n为因素集二级指标总个数，n＝18。则隶属度函数为

S2.2.3：根据模糊映射诱导出模糊关系矩阵R

S3：确定计量准确度评估的权重系数矩阵。

S3.1：确定电动汽车充电电能计量准确度因素集序关系

首先通过本领域专业人员的调查统计，如果某一准确度影响因素wi的重要程度小于wn，则记为wi<wn。若重要度指标w1,w2,w3…,wn，相对于评价准则具有关系式w1<w2<w3…<wn时，则称评价指标之间按“<”确定了序关系。对首个因素设置基准序间权重然后根据n个影响因素的重要度做两两比较，设置对比标度，确定初始序间权重。

S3.2：确定基本权重系数

由d位专家提出序间权重k_i，k_pi表示第p位专家提出的第i个计量准确度影响因素序间权重，则

k_i＝(k_1i+k_2i+…+k_pi+…+k_di)/d (5)

S3.3：确定权重波动系数

由于计量准确度影响因素值并不都是一成不变的，例如电能质量、硬件因素，所以权重系数存在一定的波动。

A、不存在波动的影响因素(计量装置软件)，波动系数为c_i＝1；

B、存在波动的影响因素，定量计量(电能质量)：(1)确定电能质量因素基准值λ₁、λ₂、λ₃、λ₄、λ₅、λ₆。(2)根据实测数据确定波动系数(i＝1,...,6)，λ_i'为实际值；

C、存在波动的影响因素，模式计量(计量装置硬件)：(1)确定基准值γ₁₁、γ₁₂、γ₁₃、γ₁₄、γ₁₅、γ₁₆、γ₁₇。(2)根据时间变化确定波动系数(i＝11,...,18)，γ_i'为实际值。

S3.4：确定权重波动系数确定综合权重系数

其中，a_i为第i个计量准确度影响因素综合权重系数，综合权重系数矩阵 A＝(a₁,...,a_i,...,a_n)。

S4：确定电动汽车充电电能计量准确度综合评估模型。

S4.1：对电动汽车充电电能计量准确度进行综合评估，利用复合运算求出各子因素集的综合评估结果：

B＝A·R＝(b₁,b₂,...,b_m) (7)

其中，B表示综合评估矩阵，b₁,b₂,...,b_m表示电动汽车充电电能计量影响因素对评价集的贡献度，m＝5。

S4.2:电动汽车充电电能计量准确度评估根据最大隶属度原则，选取评价指标η作为最终评判结果：

η＝max(bi),i＝1,2,...,5 (8)。

有益效果：本发明以模糊综合策略为基础，对影响电动汽车充电电能计量准确度多重因素进行分析，建立了电动汽车充电电能计量准确度评估模型，克服了实际开展电动汽车充电电能计量时不能够准确掌握计量所存在的误差，无法通过计量的电能数据评估电动汽车充电电能计量的准确度的缺陷；对确定权重系数的方法进行改进，在保持客观的基础上，提高了一定的时间效率，并考虑了影响因素的动态效应，使得电能计量准确度的评估更具时效性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为计量准确度影响因素集示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，本发明公开了一种电动汽车充电电能计量准确度评估方法，主要包括以下步骤：

S1：确定电动汽车充电电能计量准确度影响因素集W，如图2所示。

其中，电能质量WⅠ，计量装置软件WⅡ，计量装置硬件WⅢ为电动汽车充电电能计量准确度影响因素集一级指标，频移w1，相移w2，三相不平衡度w3，谐波含量w4，波动和闪变w5，信号幅值w6，算法完整性w7，算法准确性w8，程序运行效率w9，程序健壮性w10，电压/电流变换w11，乘法器w12，功率/频率变换器w13，响应时间w14，测量重复性w15，温度变化w16，采样精度w17，能耗w18为电动汽车充电电能计量准确度影响因素集二级指标，且计量准确度影响因素集W＝{WⅠ，WⅡ，WⅢ}，WⅠ＝{w1,w2,w3,w4,w5,w6}，WⅡ＝{w7，w8，w9， w10}，WⅢ＝{w11，w12，w13，w14，w15，w16，w17，w18}。

S2：确定电动汽车充电电能计量准确度评价集以及评价矩阵，判定计量准确度影响因素集对评价集的隶属度。

S2.1：电动汽车充电电能计量准确度评价集的确定

计量准确度影响评价集：V＝{v1,v2,v3,v4,v5}。

S2.2：评价矩阵的确定，以及计量准确度影响因素集对评价集的隶属度的判定

S2.2.1：根据模糊数学确定公式

其中，F(V)表示V的幂集；表示W→F(V)的映射，即影响因素集W到V的幂集的映射；wi为第i个计量准确度影响因素；为wi的隶属函数，i＝1,2,...,18； sij为第i个计量准确度影响因素对第j个评价集的隶属度，由隶属度函数决定，1≤j≤ m；m为评价集个数，m＝5。

S2.2.2：建立隶属度函数

根据指标集中影响因素取值的所在区间，判定隶属度

其中，wi_indexj为第i个计量准确度影响因素隶属于第j个评价集的指标边界值； n为因素集二级指标总个数，n＝18。则隶属度函数为

S2.2.3：根据模糊映射诱导出模糊关系矩阵R

S3：确定计量准确度评估的权重系数矩阵。

S3.1：确定电动汽车充电电能计量准确度因素集序关系

首先通过本领域专业人员的调查统计，如果某一准确度影响因素wi的重要程度小于wn，则记为wi<wn。若重要度指标w1,w2,w3…,wn，相对于评价准则具有关系式w1<w2<w3…<wn时，则称评价指标之间按“<”确定了序关系。对首个因素设置基准序间权重然后根据n个影响因素的重要度做两两比较，设置对比标度，确定初始序间权重。

S3.2：确定基本权重系数

由d位专家提出序间权重k_i，k_pi表示第p位专家提出的第i个计量准确度影响因素序间权重，则

k_i＝(k_1i+k_2i+…+k_pi+…+k_di)/d (5)

S3.3：确定权重波动系数

由于计量准确度影响因素值并不都是一成不变的，例如电能质量、硬件因素，所以权重系数存在一定的波动。

A、不存在波动的影响因素(计量装置软件)，波动系数为c_i＝1；

B、存在波动的影响因素，定量计量(电能质量)：(1)确定电能质量因素基准值λ₁、λ₂、λ₃、λ₄、λ₅、λ₆。(2)根据实测数据确定波动系数(i＝1,...,6)，λ_i'为实际值；

C、存在波动的影响因素，模式计量(计量装置硬件)：(1)确定基准值γ₁₁、γ₁₂、γ₁₃、γ₁₄、γ₁₅、γ₁₆、γ₁₇。(2)根据时间变化确定波动系数(i＝11,...,18)，γ_i'为实际值。

S3.4：确定权重波动系数确定综合权重系数

其中，a_i为第i个计量准确度影响因素综合权重系数，综合权重系数矩阵 A＝(a₁，...，a_i，...，a_n)。

S4：确定电动汽车充电电能计量准确度综合评估模型。

S4.1：对电动汽车充电电能计量准确度进行综合评估，利用复合运算求出各子因素集的综合评估结果：

B＝A·R＝(b₁,b₂,...,b_m) (7)

其中，B表示综合评估矩阵，b₁,b₂,...,b_m表示电动汽车充电电能计量影响因素对评价集的贡献度，m＝5。

S4.2:电动汽车充电电能计量准确度评估根据最大隶属度原则，选取评价指标η作为最终评判结果：

η＝max(bi),i＝1,2,...,5 (8)。

Claims (8)

1.一种电动汽车电能计量准确度评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：确定电动汽车充电电能计量准确度影响因素集；

S2：确定电动汽车充电电能计量准确度评价集以及评价矩阵，判定计量准确度影响因素集对评价集的隶属度；

S3：确定计量准确度评估的权重系数矩阵；

S4：确定电动汽车充电电能计量准确度综合评估模型。

2.如权利要求1所述的一种电动汽车电能计量准确度评估方法，其特征在于：所述步骤S1中，计量准确度影响因素集W包括计量准确度影响因素集一级指标和计量准确度影响因素集二级指标；

计量准确度影响因素集一级指标包括：电能质量WⅠ，计量装置软件WⅡ，计量装置硬件WⅢ；

计量准确度影响因素集二级指标包括：电动汽车电能频移w1，相移w2，三相不平衡度w3，谐波含量w4，波动和闪变w5，信号幅值w6，算法完整性w7，算法准确性w8，程序运行效率w9，程序健壮性w10，电压/电流变换w11，乘法器w12，功率/频率变换器w13，响应时间w14，测量重复性w15，温度变化w16，采样精度w17和能耗w18；

其中：W＝{WⅠ，WⅡ，WⅢ}，WⅠ＝{w1,w2,w3,w4,w5,w6}，WⅡ＝{w7，w8，w9，w10}，WⅢ＝{w11，w12，w13，w14，w15，w16，w17，w18}。

3.如权利要求2所述的一种电动汽车电能计量准确度评估方法，其特征在于：所述步骤S2包括以下步骤：

S2.1：电动汽车充电电能计量准确度评价集的确定

根据电能计量的误差范围分布区间，设置四个阈值将电能计量的准确度由高到低分为五级：v1,v2,V3,V4,v5，建立计量准确度影响评价集：V＝{v1,v2,V3,V4,v5}；

S2.2：评价矩阵的确定，以及计量准确度影响因素集对评价集的隶属度的判定S2.2.1：根据模糊数学确定公式

其中，F(V)表示V的幂集；表示W→F(V)的映射，即影响因素集W到V的幂集的映射；wi为第i个计量准确度影响因素；为wi的隶属函数，i＝1,2,...,18；sij为第i个计量准确度影响因素对第j个评价集的隶属度，由隶属度函数决定，1≤j≤m；m为评价集个数，m＝5；

S2.2.2：建立隶属度函数

根据指标集中影响因素取值的所在区间，判定隶属度

其中，wi_indexj为第i个计量准确度影响因素隶属于第j个评价集的指标边界值；n为因素集二级指标总个数，n＝18；则隶属度函数为

S2.2.3：根据模糊映射诱导出模糊关系矩阵R

sij为第i个计量准确度影响因素集对第j个评价集的隶属度，由隶属度函数决定。

4.如权利要求3所述的一种电动汽车电能计量准确度评估方法，其特征在于：所述步骤S3包括以下步骤：

S3.1：确定电动汽车充电电能计量准确度因素集序关系

若某一准确度影响因素wi的重要程度小于wn，则记为wi<wn；若重要度指标w1,w2,w3…,wn，相对于评价准则具有关系式w1<w2<w3…<wn时，则称评价指标之间按“<”确定了序关系；对首个因素设置基准序间权重然后根据n个影响因素的重要度做两两比较，设置对比标度，确定初始序间权重；

S3.2：确定基本权重系数

由d位专家提出序间权重k_i，k_pi表示第p位专家提出的第i个计量准确度影响因素序间权重，则

k_i＝(k_1i+k_2i+…+k_pi+…+k_di)/d (5)

S3.3：确定权重波动系数c_i

S3.4：确定综合权重系数

其中，a_i为第i项影响因素综合权重系数，根据综合权重系数建立综合权重系数矩阵A＝(a₁,...,a_i,...,a_n)。

5.如权利要求4所述的一种电动汽车电能计量准确度评估方法，其特征在于：步骤S3.3中，确定权重波动系数c_i时，

对于不存在波动的计量准确度影响因素，波动系数c_i＝1。

6.如权利要求4所述的一种电动汽车电能计量准确度评估方法，其特征在于：步骤S3.3中，对于存在波动的计量准确度影响因素电能质量，采用定量计量的方式确定权重波动系数c_i：

(1)确定电能质量的各二级指标对应的因素基准值λ_i，i＝1,...,6；

(2)根据实测数据确定波动系数λ′_i为电能质量的各二级指标的实际值。

7.如权利要求4所述的一种电动汽车电能计量准确度评估方法，其特征在于：步骤S3.3中，对于存在波动的计量准确度影响因素计量装置硬件，采用定量计量的方式确定权重波动系数c_i，

(1)确定计量装置硬件的各二级指标对应的基准值γ_i，i＝11,...,18；

(2)根据时间变化确定波动系数γ_i'为计量装置硬件的各二级指标的实际值。

8.如权利要求4所述的一种电动汽车电能计量准确度评估方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下步骤：

S4.1：对电动汽车充电电能计量准确度进行综合评估，利用复合运算求出各子因素集的综合评估结果：

B＝A·R＝(b₁,b₂,...,b_m) (7)

其中，B表示综合评估矩阵，b₁,b₂,...,b_m表示电动汽车充电电能计量影响因素对评价集的贡献度，m＝5；

S4.2:电动汽车充电电能计量准确度评估根据最大隶属度原则，选取评价指标η作为最终评判结果：

η＝max(bi),i＝1,2,...,5 (8)。