CN110244254B - 一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法，包括以下步骤：（1）假设为三级计量表总电量与一级表计量总电量的比值，为二级计量表总电量与一级表计量总电量的比值，为三级计量表总电量与二级表计量总电量的比值，（2）设定二级分项计量比值
：因为当某一个二级计量表有故障时，仅通过固定计量误差值无法判定故障表的位置，设定二级分项计量误差值，（3）对每个三级计量表设定一个分项计量比值，取值为每个三级表前天用电量与昨天用电量的比值。本发明通过在信息系统中建立计量表数据的推理模型，实现故障计量表的位置的自动判断；通过故障计量表的自动诊断，协助运维管理人员及时进行故障计量表的维修，提高计量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及电气自动化设备计量与故障诊断技术领域，具体为一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法。
背景技术
能耗计量与统计是设备设施运行管理中的一项重要工作。能耗计量的准确性直接关系到运行成本核算、节能效率分析、节能方案制订等多方面的精细化管理工作。然而，在能耗计量过程中，因计量表固定计量误差和因计量表故障、系统故障等产生随机计量误差，都会影响计量准确性，从而影响设备运维管理决策的准确性，而且，针对复杂的多级电能计量系统，常常出现计量表计量不准确而又不能被及时发现的情况。因此，有必要对计量表计量的数据进行分析，从而及时有效地发现计量表计量的问题及计量表故障。
一般公用建筑供配电系统的电能计量配有三级计量表。一级计量表为供配电系统总计量表，二级表为区域用电量的总计量，三级表为设备用电量计量表。三级表构成树状结构。由于存在变压器损耗、线路损耗、表计误差等固定计量误差以及因计量表故障、计量不准确造成的随机计量误差，上述一级计量表总电量、二级计量表总电量、三级计量表总电量并不相等。但是，可以通过对三级计量数据的比值，通过推理分析，计算出故障计量表的位置，从而达到诊断故障计量表位置的目的。因多级计量表中出现计量表故障，不能被及时发现，导致计量数据不准确。没有一套完整的方法，通过计量数据来推导计量表计量的准确性。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法，包括以下步骤：
(1)因一级计量表总电量、二级计量表总电量、三级计量表总电量之间存在固定计量误差和由计量表故障等引起的随机误差而并不相等，假设a1为三级计量表总电量与一级表计量总电量的比值，a2为二级计量表总电量与一级表计量总电量的比值，a3为三级计量表总电量与二级表计量总电量的比值，其中：
(2)设定二级分项计量比值bi：因为当某一个二级计量表有故障时，仅通过固定计量误差值无法判定故障表的位置，设定二级分项计量误差值bi，
假设某一个二级计量表的计量值为yi(i＝1,2,3......)，则其对应的三级计量表的数据为xij(i＝1,2,3......；j＝1,2,3......)；
假设
假设bi的上限值为bimax，bi的下限值为bimin；
(3)对每个三级计量表设定一个分项计量比值cij，
取cij值为每个三级表前天用电量与昨天用电量的比值，并设定cij值的上限为cijmax，cijmax>1，下限为cijmin，0<cijmin<1。
所述如果a1>a1max，a2>a2max，且a3的取值范围在正常范围内，则可判定一级计量表计量值偏小。
所述如果a1<a1min，a2<a2min，且a3的取值范围在正常范围内，则可判定一级计量表计量值偏大。
所述如果a2<a2min，a3>a3max，且a1的取值范围在正常范围内，则可判定二级计量表计量值偏小；如果bi>bimax，该二级计量表的计量值偏小。
所述如果a2>a2max，a3<a3min，且a1的取值范围在正常范围内，则可判定二级计量表计量值偏大；如果bi<bimin，该二级计量表的计量值偏大。
所述如果a1<a1min，a3<a3min，且a2的取值范围在正常范围内，则可判定三级计量表计量值偏小；如果bi<bimin，且cij>cijmax，则该三级计量表计量值偏小。
所述如果a1>a1max，a3>a3max，且a2的取值范围在正常范围内，则可判定三级计量表计量值偏大；如果bi>bimax，且cij<cijmin，则该三级计量表计量值偏大。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在信息系统中建立计量表数据的推理模型，实现故障计量表的位置的自动判断；通过故障计量表的自动诊断，协助运维管理人员及时进行故障计量表的维修，提高计量的准确性。
附图说明
图1为本发明的系统结构图。
图2为本发明的数据样本的a1，a2，a3值计算结果的图形描述。
图3为本发明的数据样本的bi值计算结果。
图中：1-一级电能计量表ZT1；2-变压器1-1；3-变压器2-1；4-二级计量表ZT1-1T1；5-三级计量表ZT1-1T1-1；6-三级计量表ZT1-1T1-m；7-变压器2-2,8-二级计量表ZT1-2T1；9-三级计量表ZT1-2T1-1；10-三级计量表ZT1-2T1-n；11-变压器2-y,12-二级计量表ZT1-yT1；13-三级计量表ZT1-yT1-1；14-三级计量表ZT1-yT1-p。
具体实施方式
为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以两个元件内部的连通。
如图1～3所示，一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法，包括以下步骤：
(1)因一级计量表总电量、二级计量表总电量、三级计量表总电量之间存在固定计量误差和由计量表故障等引起的随机误差而并不相等，假设a1为三级计量表总电量与一级表计量总电量的比值，a2为二级计量表总电量与一级表计量总电量的比值，a3为三级计量表总电量与二级表计量总电量的比值，其中：
(2)设定二级分项计量比值bi：因为当某一个二级计量表有故障时，仅通过固定计量误差值无法判定故障表的位置，设定二级分项计量误差值bi，
假设某一个二级计量表的计量值为yi(i＝1,2,3......)，则其对应的三级计量表的数据为xij(i＝1,2,3......；j＝1,2,3......)；
假设
假设bi的上限值为bimax，bi的下限值为bimin；
(3)对每个三级计量表设定一个分项计量比值cij，
取cij值为每个三级表前天用电量与昨天用电量的比值，并设定cij值的上限为cijmax，cijmax>1，下限为cijmin，0<cijmin<1。
所述如果a1>a1max，a2>a2max，且a3的取值范围在正常范围内，则可判定一级计量表计量值偏小。
所述如果a1<a1min，a2<a2min，且a3的取值范围在正常范围内，则可判定一级计量表计量值偏大。
所述如果a2<a2min，a3>a3max，且a1的取值范围在正常范围内，则可判定二级计量表计量值偏小；如果bi>bimax，该二级计量表的计量值偏小。
所述如果a2>a2max，a3<a3min，且a1的取值范围在正常范围内，则可判定二级计量表计量值偏大；如果bi<bimin，该二级计量表的计量值偏大。
所述如果a1<a1min，a3<a3min，且a2的取值范围在正常范围内，则可判定三级计量表计量值偏小；如果bi<bimin，且cij>cijmax，则该三级计量表计量值偏小。
所述如果a1>a1max，a3>a3max，且a2的取值范围在正常范围内，则可判定三级计量表计量值偏大；如果bi>bimax，且cij<cijmin，则该三级计量表计量值偏大。
实施例1
(1)针对一个三级电能计量系统，第一级表一级电能计量表ZT1计量的是整个系统的用电量，位于35kV的高压侧，经过变压器1-1降压变为10kV中压。10kV中压通过母线及电缆分配到各个不同的区域，在各个不同的区域中，经过变压器2-1、变压器2-2、变压器2-y降压后，变为400V的低压，供各区域的低压设备使用。因为10kV中压变压器降压后为400V供电的设备可能很多，此处仅采用如变压器2-y所示的方式表示变压器，具体的y值可以取1,2……。
(2)每台10kVd到400V的变压器后面设置计量表，如变压器2-1后面设置计量表二级计量表ZT1-1T1，变压器2-2后设置计量表二级计量表ZT1-2T1，变压器2-y后面设置计量表二级计量表ZT1-yT1。用于这些计量表为二级计量表。由于二级计量表的数量可能会有很多，所以此处采用二级计量表ZT1-yT1的方式来表示计量表编号，具体的y值可以取1,2……，与变压器对应，以实际二级表配置数量为准。
(3)每个二级计量表下面对应着若干个三级计量表，三级计量表用于计量具体设备、区域的电能。，二级计量表ZT1-1T1对应的三级计量表有三级计量表ZT1-1T1-1、三级计量表ZT1-1T1-m，m值可以取1,2……,以实际三级表配置数量为准；二级计量表ZT1-2T1对应的三级计量表有三级计量表ZT1-2T1-1、三级计量表ZT1-2T1-n，n值可以取1,2……,以实际三级表配置数量为准；二级计量表ZT1-yT1对应的三级计量表有三级计量表ZT1-yT1-1、三级计量表ZT1-yT1-p，p值可以取1,2……,以实际三级表配置数量为准。
如下表所示，1)其中ZT1为一级计量表。2)ZT1-1T1、ZT1-2T1、ZT1-3T1、ZT1-4T1、ZT1-5T1、ZT1-6T1、ZT1-7T1为二级计量表。3)二级计量表ZT1-1T1对应的三级计量表为ZT1-1T1-1、ZT1-1T1-2。4)二级计量表ZT1-2T1对应的三级计量表为ZT1-2T1-1、ZT1-2T1-2、ZT1-2T1-3、ZT1-2T1-4、ZT1-2T1-5、ZT1-2T1-6。5)二级计量表ZT1-3T1对应的三级计量表为ZT1-3T1-1、ZT1-3T1-2、ZT1-3T1-3、ZT1-3T1-4、ZT1-3T1-5；6)二级计量表ZT1-4T1对应的三级计量表为ZT1-4T1-1、ZT1-4T1-2、ZT1-4T1-3、ZT1-4T1-4、ZT1-4T1-5、ZT1-4T1-6、ZT1-4T1-7。7)二级计量表ZT1-5T1对应的三级计量表为ZT1-5T1-1、ZT1-5T1-2、ZT1-5T1-3、ZT1-5T1-4、ZT1-5T1-5。8)二级计量表ZT1-6T1对应的三级计量表为ZT1-6T1-1、ZT1-6T1-2、ZT1-6T1-3。9)二级计量表ZT1-7T1对应的三级计量表为ZT1-7T1-1、ZT1-7T1-2、ZT1-7T1-3、ZT1-7T1-4、ZT1-7T1-5。
按照本发明所述的方法，计算a1，a2，a3值，如下表所示：
通过的a1，a2，a3三个值的计算，非常清晰地看出，第4、第9、第14个工作日，均出现了同时出现两个a值偏离的情况。按照推论，可以得出如下结果：
异常区1：即第4个工作日，同时出现a1，a2值偏大，按照推论1：如果a1>a1max，a2>a2max，且a3的取值范围在正常范围内，则可判定一级计量表计量值偏小。所以，此推论结果与实际模拟结果相同。
异常区2：即第8个工作日，同时出现a1，a3值偏小，按照推论5：如果a1<a1min，a3<a3min，且a2的取值范围在正常范围内，则可判定三级计量表计量值偏小。
异常区3：即第10个工作日，同时出现a2值偏小，a3值偏大，按照推论3：如果a2<a2min，a3>a3max，且a1的取值范围在正常范围内，则可判定二级计量表计量值偏小。
4)bi值计算结果如下表所示：
因为，通过值得推论，仅能判断计量表故障在哪一级，而需要判断具体计量表的位置还需要进一步使用bi值和cij值判断。通过数据样本，对各二级计量表的bi值进行计算，可以看出：
异常区2，在第8个工作日，5T1支路出现bi值偏小。同时，对5T1支路的5个支路的三级固定计量比值cij值进行计算，可以发现ZT1-5T1-1支路的cij值偏小。按照推论9：在满足推论5的基础上，如果bi<bimin，且cij>cijmax，则该三级计量表计量值偏小。可以推出，ZT1-5T1-1支路的三级计量表值偏小：
异常区3，在第11个工作日，2T1支路出现b2值偏大。推论7：在满足推论3的基础上，如果bi>bimax，该二级计量表的计量值偏小。可以推出，2T1支路的二级计量表计偏小。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)因一级计量表总电量、二级计量表总电量、三级计量表总电量之间存在固定计量误差和由计量表故障引起的随机误差而并不相等，假设a1为三级计量表总电量与一级计量表计量总电量的比值，a2为二级计量表总电量与一级计量表计量总电量的比值，a3为三级计量表总电量与二级计量表计量总电量的比值，其中：
(2)设定二级分项计量比值bi：因为当某一个二级计量表有故障时，仅通过固定计量误差值无法判定故障表的位置，设定二级分项计量误差值bi，假设某一个二级计量表的计量值为yi(i＝1,2,3......)，则其对应的三级计量表的数据为xij(i＝1,2,3......；j＝1,2,3......)；
假设，
假设bi的上限值为bimax，bi的下限值为bimin；
(3)对每个三级计量表设定一个分项计量比值cij，取cij值为每个三级计量表前天用电量与昨天用电量的比值，并设定cij值的上限为cijmax，cijmax>1，下限为cijmin，0<cijmin<1。
2.根据权利要求1所述的一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法，其特征在于：如果a1>a1max，a2>a2max，且a3的取值范围在正常范围内，则可判定一级计量表计量值偏小。
3.根据权利要求1所述的一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法，其特征在于：如果a1<a1min，a2<a2min，且a3的取值范围在正常范围内，则可判定一级计量表计量值偏大。
4.根据权利要求1的一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法，其特征在于：如果a2<a2min，a3>a3max，且a1的取值范围在正常范围内，则可判定二级计量表计量值偏小；如果bi>bimax，该二级计量表的计量值偏小。
5.根据权利要求1所述的一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法，其特征在于：如果a2>a2max，a3<a3min，且a1的取值范围在正常范围内，则可判定二级计量表计量值偏大；如果bi<bimin，该二级计量表的计量值偏大。
6.根据权利要求1所述的一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法，其特征在于：如果a1<a1min，a3<a3min，且a2的取值范围在正常范围内，则可判定三级计量表计量值偏小；如果bi<bimin，且cij＞cijmax，则该三级计量表计量值偏小。
7.根据权利要求1所述的一种基于比值的多级电能计量表误差估计与故障诊断方法，其特征在于：如果a1>a1max，a3>a3max，且a2的取值范围在正常范围内，则可判定三级计量表计量值偏大；如果bi>bimax，且cij＜cijmin，则该三级计量表计量值偏大。
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