CN112287297B - 基于随机采样的电能表质量一致性评价方法与介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于随机采样的电能表质量一致性评价方法与介质，涉及电能计量技术领域，解决了现有评价方法中人为干扰因素大、抽样样本小和需要单独开展抽样试验等问题。本发明包括步骤开展全检验收试验、构造总体样本空间、构造子样本空间、子样本空间的数据采样、进行子样本空间误差一致性计算和进行误差一致性结果认定。本发明可通过软件实现，无需单独开展抽样误差一致性试验，可有效降低时间成本和人力成本；无需人工干预，可有效排除人为因素干扰，确保结果的公平、公正。
Description
技术领域
本发明涉及电能计量技术领域，具体涉及基于随机采样的电能表质量一致性评价方法与介质。
背景技术
随着经济社会的不断发展，电能表得到了越来越广泛的应用。大量的电能表经过强制检定机构检定合格送安装到千家万户，承担着贸易结算的作用。
对于智能电能表，在正式投入使用之前，强制检定机构将依据JJG596《电子式交流电能表》、JJG 1099-2014《预付费交流电能表》、JJG 569-2014《最大需量电能表》和JJG691-2014《多费率交流电能表》等计量检定规程对其计量性能进行检定。当被检定电能表在指定的测量点测得的误差值在规定的误差限值以内时，则表明该表计计量性能合格。例如单相电能表表，计量检定规程要求在，负载电流在时，其相对误差不得超过。
上述检定规程对于当个电能表的质量提出了明确的要求，但未对整批次电能表的质量稳定性、一致性提出要求或明确评价方法，从而导致虽然单个来看所有表计质量都合格，但是整体稳定性较差，其原因可能是内部质量控制不严、生产工艺粗糙、元器件设备来源不统一等一系列原因导致的，从而存在批量质量隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有评价方法中人为干扰因素大、抽样样本小和需要单独开展抽样试验等问题。
对于批次到货的电能表，在开展全检的基础上，从批次到货设备中随机抽取数只电能表进行误差一致性试验。该方法可以在一定程度上降低批次质量隐患，但仍存在人为干扰被抽样电能表、抽样数量小、需单独开展抽样试验等问题。
针对上述问题，本发明提供了解决上述问题的基于随机采样的电能表质量一致性评价方法与介质。
本发明通过下述技术方案实现：
基于随机采样的电能表质量一致性评价方法，包括步骤如下：
步骤1、开展全检验收试验：
对批次到货的电能表依据计量检定规程开展到货全检，对不同功率因数和不同负载点的计量性能进行测试，并得出误差数据，所述全检是指对所有到货的电能表进行逐一检定；
步骤2、构造总体样本空间Ω：
依据步骤1的全检试验结果，得到同一批次的计量性能检定合格的电能表的误差数据，组成总体样本空间，所述误差数据是指未进行修约处理的检定误差原始数据，所述计量性能检定合格的电能表是指测得的相对误差在计量检定规程规定的误差限值以内的电能表；
步骤3、构造子样本空间
依据所述批次的电能表类型基于计量检定规程规定的功率因数和负载点电流的组合，将总体样本空间分为若干子样本空间；
步骤4、子样本空间
的数据采样：遍历每个子样本空间
并进行对每个子样本空间的多次、独立采样，获得采样后的数据，
表示在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下的第k次采样；
步骤5、进行子样本空间误差一致性计算：对采样后的子样本空间数据计算误差一致性，得到误差一致性结果；
步骤6、进行误差一致性结果认定：对步骤5得到的误差一致性结果基于所述功率因数和负载点电流对所述批次的电能表质量进行认定；
误差一致性结果认定是判断所述批次的电能表在所有功率因数、所有负载电流下的多次独立采样进行统计分析，当所有结果均为合格时，则认定所述批次的电能表质量一致性满足要求。
进一步地，所述步骤4后还包括对采样进行偏差计算的步骤4.1；
步骤4.1：一组独立采样数据包括多次独立采样，计算多次独立采样中每次独立采样样本与样本平均值的偏差；
步骤4.11：当独立采样得到的所有样本与样本平均值的偏差在计量检定规程的规定限制内时，则所述一组独立采样得到的所有样本进行步骤5的数据为有效数据；
步骤4.12：当独立采样得到的所有样本与样本平均值的偏差不在计量检定规程的规定限制内时，则所述一组独立采样得到的所有样本数据为无效数据，剔除所述一组独立采样得到的所有样本数据，不计入后续计算。
进一步地，当所述批次的电能表类型为单相电能表时，在
时，规定所述偏差的限值为±0.3％，Ib为电能表标定电流。
进一步地，所述子样本空间
的数据采样，其中，子样本空间
的采样方法包括重复采样和非重复采样；
所述重复采样是指每次采样抽中的样本仍放回子样本空间；
在多次采样过程中，子样本空间的样本至少一次被抽中；
所述非重复采样是指每次采样抽中的样本从子样本空间移出；在多次采样过程中，子样本空间中的每一个样本最多被抽中一次。
其中，所述多次独立采样，每次采样个数或占子样本空间比例可根据实际需要进行规定，且采样次数可根据实际需要进行预设，所述子样本的个数根据电能表类型变化而变化，其个数取决于JJG596《电子式交流电能表》基本误差要求测量的误差数。
进一步地，当所述批次的电能表类型为2级有功单向计量的单相电能表时，在功率因数
时，对Imax、0.5Imax、Ib、0.1Ib、0.05Ib5个负载点的误差进行测量，还包括在功率因数
时，对Imax、0.5Imax、Ib、0.2Ib、0.1Ib5个负载点的误差进行测量，此时选择的子样本空间数为10，其中，Imax为最大负荷电能。
进一步地，还包括以下步骤：
步骤4.2：当偏差不在计量检定规程的规定限制内时，此时为不合格，进行补采操作，进入步骤4.3；
当偏差在计量检定规程的规定限制内时，此时为合格，对所述一组独立采样的采样次数进行判断是否达到预设采样次数，进入步骤4.31；
步骤4.3：进行补采操作，同时判断补采操作得到的子样本空间数据的偏差是否在计量检定规程的规定限制内，
步骤4.31：当补采操作得到的子样本空间数据的偏差在计量检定规程的规定限制内时，进入步骤4.4，判断补采操作得到的子样本空间数据是否达到预设采样次数；
步骤4.32：当补采操作得到的子样本空间数据的偏差不在计量检定规程的规定限制内时，判定所述批次的电能表的误差一致性不合格，并结束计算流程；
步骤4.4：接收子样本空间数据并判断；
步骤4.41：当子样本空间数据的实际采样次数未达到预设采样次数，返回步骤4，再次进行子样本空间数据采样；
步骤4.42：当子样本空间数据的实际采样次数达到预设采样次数，进入步骤5，进行子样本空间误差一致性计算。
进一步地，所述步骤5还包括如下步骤：
步骤5.1：对进行子样本空间误差一致性计算进行误差一致性判定；
步骤5.11：当误差一致性判定合格时，进入步骤5.2，判断子样本空间数据是否遍历完成；
步骤5.12：当误差一致性判定不合格时，判定所述批次的电能表的误差一致性不合格，并结束计算流程；
步骤5.2：对误差一致性判定合格的子样本空间数据判断是否遍历完成；
步骤5.21：当遍历完成时，导出所述批次的电能表的误差一致性合格的结果，并结束计算流程；
步骤5.22：当遍历未完成时，返回步骤4。
优选的，所述步骤5的子样本空间误差一致性计算包括如下步骤：
步骤a：获取子样本空间单次采样结果为
其中Ω表示总样本空间；p表示功率因数；c表示负载点电流；k表示该子样本空间的第k次采样；n表示采样样本数；x表示样本；
表示在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下的第k次采样；
步骤b：计算
样本空间下样本
的一致性：
步骤c：判断
是否均小于规定限值，小于则表明在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下的第k次采样误差一致性合格，所述规定限制参考计量检定规程和所述批次的电能表的数据进行预设；
步骤d：当
样本空间下的某次采样误差一致性出现不合格时，则在原有k次抽样的基础上，增加1次抽样；若仍出现不合格则判定在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下采样误差一致性不合格
步骤e：当k次采样误差一致性均合格时，则判定该批次电能表在功率因数为p，负载电流为c下误差一致性合格。
进一步的，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本方法中的步骤。本方法的具体使用依赖大量计算，因此优选的通过计算机程序来实现上述计算过程，所以任何包含本方法中所保护的步骤的计算机程序及其存储介质也属于本申请的保护范围内。
进一步地，本发明中的计量检定规程包括JJG596《电子式交流电能表》、JJG 1099-2014《预付费交流电能表》、JJG 569-2014《最大需量电能表》和JJG 691-2014《多费率交流电能表》等计量检定规程。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、本发明多次抽样可有效降低偶然因素导致的误判；
2、本发明可通过软件实现，无需单独开展抽样误差一致性试验，可有效降低时间成本和人力成本；
3、本发明全程无需人工干预，可有效排除人为因素干扰，确保结果的公平、公正。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的计算方法流程图。
具体实施方式
在对本发明的任意实施例进行详细的描述之前，应该理解本发明的应用不局限于下面的说明或附图中所示的结构的细节。本发明可采用其它的实施例，并且可以以各种方式被实施或被执行。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性改进前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
基于随机采样的电能表质量一致性评价方法，如图1所示，包括步骤如下：
步骤1、开展全检验收试验：
对批次到货的电能表依据计量检定规程开展到货全检，对不同功率因数和不同负载点的计量性能进行测试，并得出误差数据，所述全检是指对所有到货的电能表进行逐一检定；
步骤2、构造总体样本空间Ω：
依据步骤1的全检试验结果，得到同一批次的计量性能检定合格的电能表的误差数据，组成总体样本空间，所述误差数据是指未进行修约处理的检定误差原始数据，所述计量性能检定合格的电能表是指测得的相对误差在计量检定规程规定的误差限值以内的电能表；
步骤3、构造子样本空间
依据所述批次的电能表类型基于计量检定规程规定的功率因数和负载点电流的组合，将总体样本空间分为若干子样本空间；
步骤4、子样本空间
的数据采样：遍历每个子样本空间
并进行对每个子样本空间的多次、独立采样，获得采样后的数据，
表示在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下的第k次采样；
步骤5、进行子样本空间误差一致性计算：对采样后的子样本空间数据计算误差一致性，得到误差一致性结果；
步骤6、进行误差一致性结果认定：对步骤5得到的误差一致性结果基于所述功率因数和负载点电流对所述批次的电能表质量进行认定；
误差一致性结果认定是判断所述批次的电能表在所有功率因数、所有负载电流下的多次独立采样进行统计分析，当所有结果均为合格时，则认定所述批次的电能表质量一致性满足要求。
进一步地，所述步骤4后还包括对采样进行偏差计算的步骤4.1；
步骤4.1：一组独立采样数据包括多次独立采样，计算多次独立采样中每次独立采样样本与样本平均值的偏差；
步骤4.11：当独立采样得到的所有样本与样本平均值的偏差在计量检定规程的规定限制内时，则所述一组独立采样得到的所有样本进行步骤5的数据为有效数据；
步骤4.12：当独立采样得到的所有样本与样本平均值的偏差不在计量检定规程的规定限制内时，则所述一组独立采样得到的所有样本数据为无效数据，剔除所述一组独立采样得到的所有样本数据，不计入后续计算。
进一步地，当所述批次的电能表类型为单相电能表时，在
时，规定所述偏差的限值为±0.3％，Ib为电能表标定电流。
进一步地，所述子样本空间
的数据采样，其中，子样本空间
的采样方法包括重复采样和非重复采样；
所述重复采样是指每次采样抽中的样本仍放回子样本空间；
在多次采样过程中，子样本空间的样本至少一次被抽中；
所述非重复采样是指每次采样抽中的样本从子样本空间移出；在多次采样过程中，子样本空间中的每一个样本最多被抽中一次。
其中，所述多次独立采样，每次采样个数或占子样本空间比例可根据实际需要进行规定，且采样次数可根据实际需要进行预设，所述子样本的个数根据电能表类型变化而变化，其个数取决于JJG596《电子式交流电能表》基本误差要求测量的误差数。
进一步地，当所述批次的电能表类型为2级有功单向计量的单相电能表时，在功率因数
时，对Imax、0.5Imax、Ib、0.1Ib、0.05Ib5个负载点的误差进行测量，还包括在功率因数
时，对Imax、0.5Imax、Ib、0.2Ib、0.1Ib5个负载点的误差进行测量，此时选择的子样本空间数为10，其中，Imax为最大负荷电能。
进一步地，还包括以下步骤：
步骤4.2：当偏差不在计量检定规程的规定限制内时，此时为不合格，进行补采操作，进入步骤4.3；
当偏差在计量检定规程的规定限制内时，此时为合格，对所述一组独立采样的采样次数进行判断是否达到预设采样次数，进入步骤4.31；
步骤4.3：进行补采操作，同时判断补采操作得到的子样本空间数据的偏差是否在计量检定规程的规定限制内，
步骤4.31：当补采操作得到的子样本空间数据的偏差在计量检定规程的规定限制内时，进入步骤4.4，判断补采操作得到的子样本空间数据是否达到预设采样次数；
步骤4.32：当补采操作得到的子样本空间数据的偏差不在计量检定规程的规定限制内时，判定所述批次的电能表的误差一致性不合格，并结束计算流程；
步骤4.4：接收子样本空间数据并判断；
步骤4.41：当子样本空间数据的实际采样次数未达到预设采样次数，返回步骤4，再次进行子样本空间数据采样；
步骤4.42：当子样本空间数据的实际采样次数达到预设采样次数，进入步骤5，进行子样本空间误差一致性计算。
进一步地，所述步骤5还包括如下步骤：
步骤5.1：对进行子样本空间误差一致性计算进行误差一致性判定；
步骤5.11：当误差一致性判定合格时，进入步骤5.2，判断子样本空间数据是否遍历完成；
步骤5.12：当误差一致性判定不合格时，判定所述批次的电能表的误差一致性不合格，并结束计算流程；
步骤5.2：对误差一致性判定合格的子样本空间数据判断是否遍历完成；
步骤5.21：当遍历完成时，导出所述批次的电能表的误差一致性合格的结果，并结束计算流程；
步骤5.22：当遍历未完成时，返回步骤4。
优选的，所述步骤5的子样本空间误差一致性计算包括如下步骤：
步骤a：获取子样本空间单次采样结果为
其中Ω表示总样本空间；p表示功率因数；c表示负载点电流；k表示该子样本空间的第k次采样；n表示采样样本数；x表示样本；
表示在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下的第k次采样；
步骤b：计算
样本空间下样本
的一致性：
步骤c：判断
是否均小于规定限值，小于则表明在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下的第k次采样误差一致性合格，所述规定限制参考计量检定规程和所述批次的电能表的数据进行预设；
步骤d：当
样本空间下的某次采样误差一致性出现不合格时，则在原有k次抽样的基础上，增加1次抽样；若仍出现不合格则判定在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下采样误差一致性不合格
步骤e：当k次采样误差一致性均合格时，则判定该批次电能表在功率因数为p，负载电流为c下误差一致性合格。
进一步的，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本方法中的步骤。本方法的具体使用依赖大量计算，因此优选的通过计算机程序来实现上述计算过程，所以任何包含本方法中所保护的步骤的计算机程序及其存储介质也属于本申请的保护范围内。
进一步地，本发明中的计量检定规程包括JJG596《电子式交流电能表》、JJG 1099-2014《预付费交流电能表》、JJG 569-2014《最大需量电能表》和JJG 691-2014《多费率交流电能表》等计量检定规程。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.基于随机采样的电能表质量一致性评价方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1、开展全检验收试验：
对批次到货的电能表依据计量检定规程开展到货全检，对不同功率因数和不同负载点的计量性能进行测试，并得出误差数据，所述全检是指对所有到货的电能表进行逐一检定；
步骤2、构造总体样本空间Ω：
依据步骤1的全检试验结果，得到同一批次的计量性能检定合格的电能表的误差数据，组成总体样本空间，所述误差数据是指未进行修约处理的检定误差原始数据，所述计量性能检定合格的电能表是指测得的相对误差在计量检定规程规定的误差限值以内的电能表；
步骤3、构造子样本空间
依据所述批次的电能表类型基于计量检定规程规定的功率因数和负载点电流的组合，将总体样本空间分为若干子样本空间；
步骤4、子样本空间
的数据采样：遍历每个子样本空间
并进行对每个子样本空间的多次、独立采样，获得采样后的数据，
表示在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下的第k次采样；
步骤5、进行子样本空间误差一致性计算：对采样后的子样本空间数据计算误差一致性，得到误差一致性结果；
步骤6、进行误差一致性结果认定：对步骤5得到的误差一致性结果基于所述功率因数和负载点电流对所述批次的电能表质量进行认定；
误差一致性结果认定是判断所述批次的电能表在所有功率因数、所有负载电流下的多次独立采样进行统计分析，当所有结果均为合格时，则认定所述批次的电能表质量一致性满足要求。
2.根据权利要求1所述的基于随机采样的电能表质量一致性评价方法，其特征在于，所述步骤4后还包括对采样进行偏差计算的步骤4.1；
步骤4.1：一组独立采样数据包括多次独立采样，计算多次独立采样中每次独立采样样本与样本平均值的偏差；
步骤4.11：当独立采样得到的所有样本与样本平均值的偏差在计量检定规程的规定限制内时，则所述一组独立采样得到的所有样本进行步骤5的数据为有效数据；
步骤4.12：当独立采样得到的所有样本与样本平均值的偏差不在计量检定规程的规定限制内时，则所述一组独立采样得到的所有样本数据为无效数据，剔除所述一组独立采样得到的所有样本数据，不计入后续计算。
3.根据权利要求2所述的基于随机采样的电能表质量一致性评价方法，其特征在于，当所述批次的电能表类型为单相电能表时，在
时，规定所述偏差的限值为±0.3％，Ib为电能表标定电流。
4.根据权利要求3所述的基于随机采样的电能表质量一致性评价方法，其特征在于，所述子样本空间
的数据采样，其中，子样本空间
的采样方法包括重复采样和非重复采样；
所述重复采样是指每次采样抽中的样本仍放回子样本空间；
在多次采样过程中，子样本空间的样本至少一次被抽中；
所述非重复采样是指每次采样抽中的样本从子样本空间移出；在多次采样过程中，子样本空间中的每一个样本最多被抽中一次。
5.根据权利要求4所述的基于随机采样的电能表质量一致性评价方法，其特征在于，当所述批次的电能表类型为2级有功单向计量的单相电能表时，在功率因数
时，对Imax、0.5Imax、Ib、0.1Ib、0.05Ib5个负载点的误差进行测量，还包括在功率因数
时，对Imax、0.5Imax、Ib、0.2Ib、0.1Ib5个负载点的误差进行测量，此时选择的子样本空间数为10，其中，Imax为最大负荷电能。
6.根据权利要求2所述的基于随机采样的电能表质量一致性评价方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤4.2：当偏差不在计量检定规程的规定限制内时，此时为不合格，进行补采操作，进入步骤4.3；
当偏差在计量检定规程的规定限制内时，此时为合格，对所述一组独立采样的采样次数进行判断是否达到预设采样次数，进入步骤4.31；
步骤4.3：进行补采操作，同时判断补采操作得到的子样本空间数据的偏差是否在计量检定规程的规定限制内，
步骤4.31：当补采操作得到的子样本空间数据的偏差在计量检定规程的规定限制内时，进入步骤4.4，判断补采操作得到的子样本空间数据是否达到预设采样次数；
步骤4.32：当补采操作得到的子样本空间数据的偏差不在计量检定规程的规定限制内时，判定所述批次的电能表的误差一致性不合格，并结束计算流程；
步骤4.4：接收子样本空间数据并判断；
步骤4.41：当子样本空间数据的实际采样次数未达到预设采样次数，返回步骤4，再次进行子样本空间数据采样；
步骤4.42：当子样本空间数据的实际采样次数达到预设采样次数，进入步骤5，进行子样本空间误差一致性计算。
7.根据权利要求6所述的基于随机采样的电能表质量一致性评价方法，其特征在于，所述步骤5还包括如下步骤：
步骤5.1：对进行子样本空间误差一致性计算进行误差一致性判定；
步骤5.11：当误差一致性判定合格时，进入步骤5.2，判断子样本空间数据是否遍历完成；
步骤5.12：当误差一致性判定不合格时，判定所述批次的电能表的误差一致性不合格，并结束计算流程；
步骤5.2：对误差一致性判定合格的子样本空间数据判断是否遍历完成；
步骤5.21：当遍历完成时，导出所述批次的电能表的误差一致性合格的结果，并结束计算流程；
步骤5.22：当遍历未完成时，返回步骤4。
8.根据权利要求1-7任意一条所述的基于随机采样的电能表质量一致性评价方法，其特征在于，所述步骤5的子样本空间误差一致性计算包括如下步骤：
步骤a：获取子样本空间单次采样结果为
其中Ω表示总样本空间；p表示功率因数；c表示负载点电流；k表示该子样本空间的第k次采样；n表示采样样本数；x表示样本；
表示在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下的第k次采样；
步骤b：计算
样本空间下样本
的一致性：
步骤c：判断
是否均小于规定限值，小于则表明在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下的第k次采样误差一致性合格，所述规定限制参考计量检定规程和所述批次的电能表的数据进行预设；
步骤d：当
样本空间下的某次采样误差一致性出现不合格时，则在原有k次抽样的基础上，增加1次抽样；若仍出现不合格则判定在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下采样误差一致性不合格
步骤e：当k次采样误差一致性均合格时，则判定该批次电能表在功率因数为p，负载电流为c下误差一致性合格。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一所述方法的步骤，还包括实现如下的子样本空间误差一致性计算步骤：
步骤a：获取子样本空间单次采样结果为
其中Ω表示总样本空间；p表示功率因数；c表示负载点电流；k表示该子样本空间的第k次采样；n表示采样样本数；x表示样本；
表示在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下的第k次采样；
步骤b：计算
样本空间下样本
的一致性：
步骤c：判断
是否均小于规定限值，小于则表明在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下的第k次采样误差一致性合格，所述规定限制参考计量检定规程和所述批次的电能表的数据进行预设；
步骤d：当
样本空间下的某次采样误差一致性出现不合格时，则在原有k次抽样的基础上，增加1次抽样；若仍出现不合格则判定在功率因数为p，负载电流为c的样本子空间下采样误差一致性不合格
步骤e：当k次采样误差一致性均合格时，则判定该批次电能表在功率因数为p，负载电流为c下误差一致性合格。
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