CN111398883B - 一种电能表截断误差在线评测方法、系统及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电能表截断误差在线评测方法、系统及介质，本发明方法包括通过采集电量、功率数据；利用插值得到插值功率序列；利用插值功率乘以时间得到窗口电量；以试验电量数据的电量初始数据为起码，累加窗口电量，得到累积电量序列，通过利用电能表历史数据对电能表截断误差进行估计。本发明能够在电能表显示信息长度设置有限的情况下，通过对历史数据进行分析进行其截断误差的在线评测，能够有效评测由于硬件成本与通信规约限制而产生的截断误差，使数据更加准确。本发明能够较好拟合实测数据，计算结果准确。本发明能够显著降低电能表硬件和设计原因带来的平均误差和误差的标准差，有效减少截断误差数据的平均值以及方差值。

Description

一种电能表截断误差在线评测方法、系统及介质

技术领域

本发明属于电力计量领域，具体涉及一种电能表截断误差在线评测方法、系统及介质，具体表现为在电能表显示信息长度设置有限的情况下，通过对历史数据进行分析，进行其截断误差的在线评测。

背景技术

电能表是进行电力交易与结算的重要电力设备，电能表的准确性对于国民经济的稳定运行具有非常重要的意义。按照电力计量的接口方式和工作原理，电能表主要有数字电能表和模拟电能表。对于模拟电能表，由于现阶段的企业标准Q/GDW 356-2009《三相智能电能表型式规范》、Q/GDW 357-2009《0.2S级三相智能电能表技术规范》、Q/GDW 358-2009《0.5S级三相智能电能表技术规范》并没有对电能表的小数保留位数进行高标准的要求，只要求电能表最少能够保留2位小数，因此大部分电能表生产企业为了减小生产成本，其生产的电能表也只能进行保留2位小数。对于数字电能表，由于IEC61850-9-1协议中限制了每相电流/电压信息的长度为2个字节，这也造成了采样数据的截断误差。

对于重要变电站的电能结算关口，通常配置了大变比的互感器，以220kV变电站主变高压侧为例，电压互感器变比通常为220:0.1，电流互感器变比通常在600:1至1800:1的范围内，折中取变比为1200:1，因此可以估计整体变比为2640000:1,对于电能表电量数据只能保留2位的情况，因此在结算时，可能产生的截断电量误差在区间[0,26400kWh)之间，这非常不利于线损考核和电力现货交易。现阶段升级所有的电能表产生的成本非常巨大，并且耗时较长，需要一种有效的技术方法来解决截断误差估计的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种电能表截断误差在线评测方法、系统及介质，本发明能够在电能表显示信息长度设置有限的情况下，通过对历史的功率数据进行近似积分处理后与实际电量数据进行分析比对，从而进行其截断误差的在线评测，能够有效评测由于硬件成本与通信规约限制而产生的截断误差，使数据更加准确，从而减小计量点统计电量的整体误差。本发明能够较好拟合实测数据，计算结果准确。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种电能表截断误差在线评测方法，实施步骤包括：

1)基于指定的时间间隔获取电能表的电量数据序列q₁～q_n以及功率数据序列w₁～w_n，其中下标1～n分别表示第1～n个时间间隔；

2)在功率数据序列w₁～w_n中每个时间间隔中插值生成t个功率数据得到插值功率序列；

3)在插值功率序列中分别计算每个时间间隔的电量，并分别将每个时间间隔内的电量累加得到该时间间隔的窗口电量序列Δq₁～Δq_n；

4)以电量数据q₁为电量底码，将电量数据q₁依次和窗口电量序列Δq₁～Δq_n中的窗口电量进行累加得到第1～n个时间间隔对应的电量序列A₁～A_n，且在累加过程中针对每一个累加得到的第i个时间间隔的电量A_i，判断第i个时间间隔的电量A_i、电量数据q_i之间的差值是否大于预设阈值，如果大于预设阈值则将取电量A_i、电量数据q_i两者的平均值替代累加得到的电量A_i；否则保持累加得到的电量A_i不变；

5)分别将电量序列A₁～A_n中的每一个电量A_i和对应时间间隔i的电量数q_i之间的差值作为该时间间隔i的评测误差，输出评测误差序列。

可选地，步骤1)中指定的时间间隔为15分钟。

可选地，步骤2)中插值生成t个功率数据时采用的插值方法为线性插值法。

可选地，步骤2)中得到插值功率序列的表达式为：

w₁,w₁₊₁,…,w_1+t,w₂,w₂₊₁,…,w_2+t,……,w_i,w_i+1,…,w_i+t,……,w_(n-1),w_(n-1)+1,…,w_(n-1)+t,w_n

上式中，w₁～w_n为功率数据序列，w₁₊₁～w_1+t为功率数据w₁～w₂之间的时间间隔中插值生成t个功率数据，w₂₊₁～w_2+t为功率数据w₂～w₃之间的时间间隔中插值生成t个功率数据，w_i+1～w_i+t为功率数据w_i～w_i+1之间的时间间隔中插值生成t个功率数据，w_(n-1)+1～w_(n-1)+t为功率数据w_(n-1)～w_n之间的时间间隔中插值生成t个功率数据。

可选地，步骤2)中t的取值为20。

可选地，步骤3)中在插值功率序列中计算每个时间间隔的电量的函数表达式为：

Δq_i＝w_i+t×0.25×0.05×0.001

上式中，Δq_i表示第i个时间间隔的电量，w_i+t表示第i个时间间隔的中插值生成t个功率数据中最后一个功率数据。

可选地，步骤4)的详细步骤包括：

4.1)将累加电量初始化为电量数据q₁，初始化时间间隔变量i的值为1；

4.2)将累加电量、窗口电量Δq_i求和得到电量A_i，判断电量A_i、电量数据q_i之间的误差是否大于预设阈值，如果大于预设阈值则计算电量A_i、电量数据q_i之间的平均值作为新的电量A_i；否则保持电量A_i的值不变；

4.3)判断时间间隔变量i的值等于n是否成立，如果成立则跳转执行步骤5)；否则，将累加电量在原值的基础上累加上步骤4.2)得到的电量A_i，将时间间隔变量i的值加1，跳转执行步骤4.2)。

可选地，步骤4.2)中的预设阈值取值为0.005。

此外，本发明还提供一种电能表截断误差在线评测系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行所述电能表截断误差在线评测方法的步骤，或者该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行所述电能表截断误差在线评测方法的计算机程序。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行所述电能表截断误差在线评测方法的计算机程序。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：本发明通过采集试验电量数据、试验功率数据；利用插值算法得到插值功率序列；利用插值功率乘以时间得到窗口电量；以试验电量数据的电量初始数据为起码，累加窗口电量，得到累积电量序列，通过利用电能表历史数据对电能表截断误差进行估计，能够显著降低因为电能表硬件和设计原因而带来的平均误差和误差的标准差，有效减少截断误差数据的平均值以及方差值。本发明能够在电能表显示信息长度设置有限的情况下，通过对历史数据进行分析进行其截断误差的在线评测，能够有效评测由于硬件成本与通信规约限制而产生的截断误差，使数据更加准确，能够减小计量点统计电量的整体误差。经过多组实测数据验证，本发明能够较好拟合实测数据，计算结果准确。

附图说明

图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。

图2为电能表的截断误差和本实施例方法的评测误差对比图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例电能表截断误差在线评测方法的实施步骤包括：

1)基于指定的时间间隔获取电能表的电量数据序列q₁～q_n以及功率数据序列w₁～w_n，其中下标1～n分别表示第1～n个时间间隔；

电量数据序列q₁～q_n可表示为：q₁,q₂,q₃,…,q_i,…,q_n，共n个电量数据。

功率数据序列w₁～w_n可表示为：w₁,w₂,w₃,…,w_i,…,w_n，共n个功率数据。

2)在功率数据序列w₁～w_n中每个时间间隔中插值生成t个功率数据得到插值功率序列；

3)在插值功率序列中分别计算每个时间间隔的电量，并分别将每个时间间隔内的电量累加得到该时间间隔的窗口电量序列Δq₁～Δq_n；

窗口电量序列Δq₁～Δq_n可表示为：Δq₁,Δq₂,Δq₃,…,Δq_i,…,Δq_n，共n个窗口电量。

4)以电量数据q₁为电量底码，将电量数据q₁依次和窗口电量序列Δq₁～Δq_n中的窗口电量进行累加得到第1～n个时间间隔对应的电量序列A₁～A_n，且在累加过程中针对每一个累加得到的第i个时间间隔的电量A_i，判断第i个时间间隔的电量A_i、电量数据q_i之间的差值是否大于预设阈值，如果大于预设阈值则表明该段时间内通过功率近似积分得到的电量数据A_i与实际显示电量q_i差值较大，以电量A_i或者电量数据q_i为估计电量将会给整体误差带来更大的测量不确定度，所以为了减小本算法带来的系统不确定度，因此将取电量A_i、电量数据q_i两者的平均值替代累加得到的电量A_i；否则保持累加得到的电量A_i不变；

5)分别将电量序列A₁～A_n中的每一个电量A_i和对应时间间隔i的电量数q_i之间的差值作为该时间间隔i的评测误差，输出评测误差序列。

作为一种可选的实施方式，步骤1)中指定的时间间隔为15分钟，毫无疑问，该时间间隔的取值可以根据需要进行人为指定。

作为一种可选的实施方式，步骤2)中插值生成t个功率数据时采用的插值方法为线性插值法，此外也可以根据需要选择其他插值方法，例如对数插值法等。

本实施例中，步骤2)中得到插值功率序列的表达式为：

w₁,w₁₊₁,…,w_1+t,w₂,w₂₊₁,…,w_2+t,……,w_i,w_i+1,…,w_i+t,……,w_(n-1),w_(n-1)+1,…,w_(n-1)+t,w_n

上式中，w₁～w_n为功率数据序列，w₁₊₁～w_1+t为功率数据w₁～w₂之间的时间间隔中插值生成t个功率数据，w₂₊₁～w_2+t为功率数据w₂～w₃之间的时间间隔中插值生成t个功率数据，w_i+1～w_i+t为功率数据w_i～w_i+1之间的时间间隔中插值生成t个功率数据，w_(n-1)+1～w_(n-1)+t为功率数据w_(n-1)～w_n之间的时间间隔中插值生成t个功率数据。

作为一种可选的实施方式，步骤2)中t的取值为20，得到插值功率序列的表达式为：

w₁,w₁₊₁,…,w₁₊₂₀,w₂,w₂₊₁,…,w₂₊₂₀,……,w_i,w_i+1,…,w_i+20,……,w_(n-1),w_(n-1)+1,…,w_(n-1)+20,w_n

本实施例中，步骤3)中在插值功率序列中计算每个时间间隔的电量的函数表达式为：

Δq_i＝w_i+t×0.25×0.05×0.001

上式中，Δq_i表示第i个时间间隔的电量，w_i+t表示第i个时间间隔的中插值生成t个功率数据中最后一个功率数据。

参见图1，本实施例中步骤4)的详细步骤包括：

4.1)将累加电量初始化为电量数据q₁，初始化时间间隔变量i的值为1；

4.2)将累加电量、窗口电量Δq_i求和得到电量A_i，判断电量A_i、电量数据q_i之间的误差是否大于预设阈值，如果大于预设阈值则计算电量A_i、电量数据q_i之间的平均值作为新的电量A_i；否则保持电量A_i的值不变；

4.3)判断时间间隔变量i的值等于n是否成立，如果成立则跳转执行步骤5)；否则，将累加电量在原值的基础上累加上步骤4.2)得到的电量A_i，将时间间隔变量i的值加1，跳转执行步骤4.2)。

作为一种可选的实施方式，步骤4.2)中的预设阈值取值为0.005，毫无疑问，该预设阈值的取值可以根据需要进行人为指定。

步骤5)输出评测误差序列的形式为：

A₁-q₁,A₂-q₂,A₃-q₃……A_i-q_i……A_n-q_n，一共n个评测误差。

为了对本实施例电能表截断误差在线评测方法进行验证，本实施例中采用红相表通过指定4位截断误差，采集得到电量数据序列为Q₁,Q₂,Q₃,…,Q_i,…Q_n。本实施例电能表截断误差在线评测方法针对的电能表为只能截断2位的威胜表。最终将红相表的电量数据序列Q₁,Q₂,Q₃,…,Q_i,…Q_n和威胜表的电量数据序列q₁～q_n计算出威胜表的截断误差；图2为电能表的截断误差和本实施例方法的评测误差对比图。试验数据显示，电能表的截断误差平均值约为0.0051，经过本实施例方法评测后的平均误差仅为0.00063，使得该计量点的统计电量误差能够减少(0.0051-0.00063)*2640000＝11800.8kWh，截断误差的标准差为0.0029，经过本实施例方法评测后的误差方差仅为0.0011。因此，使用本实施例方法能够显著降低因为电能表硬件和设计原因而带来的平均误差和误差的标准差，有效减少截断误差数据的平均值以及方差值。

此外，本实施例还提供一种电能表截断误差在线评测系统，包括计算机设备，该计算机设备被编程或配置以执行前述电能表截断误差在线评测方法的步骤，或者该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行前述电能表截断误差在线评测方法的计算机程序。

此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行前述电能表截断误差在线评测方法的计算机程序。

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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电能表截断误差在线评测方法，其特征在于实施步骤包括：

1)基于指定的时间间隔获取电能表的电量数据序列q₁～q_n以及功率数据序列w₁～w_n，其中下标1～n分别表示第1～n个时间间隔；

2)在功率数据序列w₁～w_n中每个时间间隔中插值生成t个功率数据得到插值功率序列；

3)在插值功率序列中分别计算每个时间间隔的电量，并分别将每个时间间隔内的电量累加得到该时间间隔的窗口电量序列Δq₁～Δq_n；所述在插值功率序列中计算每个时间间隔的电量的函数表达式为：

Δq_i＝w_i+t×0.25×0.05×0.001

上式中，Δq_i表示第i个时间间隔的电量，w_i+t表示第i个时间间隔的中插值生成t个功率数据中最后一个功率数据；

4)以电量数据q₁为电量底码，将电量数据q₁依次和窗口电量序列Δq₁～Δq_n中的窗口电量进行累加得到第1～n个时间间隔对应的电量序列A₁～A_n，且在累加过程中针对每一个累加得到的第i个时间间隔的电量A_i，判断第i个时间间隔的电量A_i、电量数据q_i之间的差值是否大于预设阈值，如果大于预设阈值则将取电量A_i、电量数据q_i两者的平均值替代累加得到的电量A_i；否则保持累加得到的电量A_i不变；

5)分别将电量序列A₁～A_n中的每一个电量A_i和对应时间间隔i的电量数q_i之间的差值作为该时间间隔i的评测误差，输出评测误差序列。

2.根据权利要求1所述的电能表截断误差在线评测方法，其特征在于，步骤1)中指定的时间间隔为15分钟。

3.根据权利要求1所述的电能表截断误差在线评测方法，其特征在于，步骤2)中插值生成t个功率数据时采用的插值方法为线性插值法。

4.根据权利要求1所述的电能表截断误差在线评测方法，其特征在于，步骤2)中得到插值功率序列的表达式为：

w₁,w₁₊₁,…,w_1+t,w₂,w₂₊₁,…,w_2+t,……,w_i,w_i+1,…,w_i+t,……,w_(n-1),w_(n-1)+1,…,w_(n-1)+t,w_n

上式中，w₁～w_n为功率数据序列，w₁₊₁～w_1+t为功率数据w₁～w₂之间的时间间隔中插值生成t个功率数据，w₂₊₁～w_2+t为功率数据w₂～w₃之间的时间间隔中插值生成t个功率数据，w_i+1～w_i+t为功率数据w_i～w_i+1之间的时间间隔中插值生成t个功率数据，w_(n-1)+1～w_(n-1)+t为功率数据w_(n-1)～w_n之间的时间间隔中插值生成t个功率数据。

5.根据权利要求1所述的电能表截断误差在线评测方法，其特征在于，步骤2)中t的取值为20。

6.根据权利要求1所述的电能表截断误差在线评测方法，其特征在于，步骤4)的详细步骤包括：

4.1)将累加电量初始化为电量数据q₁，初始化时间间隔变量i的值为1；

4.2)将累加电量、窗口电量Δq_i求和得到电量A_i，判断电量A_i、电量数据q_i之间的误差是否大于预设阈值，如果大于预设阈值则计算电量A_i、电量数据q_i之间的平均值作为新的电量A_i；否则保持电量A_i的值不变；

4.3)判断时间间隔变量i的值等于n是否成立，如果成立则跳转执行步骤5)；否则，将累加电量在原值的基础上累加上步骤4.2)得到的电量A_i，将时间间隔变量i的值加1，跳转执行步骤4.2)。

7.根据权利要求6所述的电能表截断误差在线评测方法，其特征在于，步骤4.2)中的预设阈值取值为0.005。

8.一种电能表截断误差在线评测系统，包括计算机设备，其特征在于，该计算机设备被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述电能表截断误差在线评测方法的步骤，或者该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述电能表截断误差在线评测方法的计算机程序。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质上存储有被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述电能表截断误差在线评测方法的计算机程序。

Images