CN113376553A - 三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法和系统,从预先获取的计量采集数据中提取接线方式为三相四线制的用户在至少一个时间点的三相电流数据;判断至少一个时间点的三相电流数据是否存在两相电流值的差值不大于第一预定阈值的情况,如存在,则判定该用户为疑似串接用户;提取得到的疑似串接用户的多个时间点的三相电流数据,计算出现两相电流值的差值不大于第一预定阈值的时间点的个数,如果时间点个数在预定的个数以上,则判定该用户存在串电流回路接线。本发明利用大数据信息从预先获取的计量采集数据中获取数据信息,能够自动准确甄别出串电流回路接线。
Description
技术领域
本发明属于电能计量检测技术领域,更具体的,涉及一种三相四线串电流回路接线的智能甄别方法和系统。
背景技术
目前,三相四线计量接线方式多用于中性点直接接地系统(0.4kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV和1000kV等电压等级),以及经消弧线圈、小电阻接地系统(10kV、35kV及66kV等电压等级),涉及输、配电网,在电网中的应用数量巨大。三相四线电能计量装置包括三相四线电能表、电压互感器、电流互感器、二次回路,而其中任何一个环节出现接线错误都将导致电能计量不准确,影响计量的公平性,造成损失。其中,串电流回路接线异常是一种常见的接线错误类型,新装用户、更换电能表等都可能会引起串电流回路接线异常。
对于计量装置的错接线异常,目前主要通过定期巡检、定期校验电表、用户举报等方法来发现。传统的查处方法对工作人员和现场巡视的依赖性太强,导致这类异常往往难以发现,造成异常持续时间长、涉及的电量十分巨大,对电力企业或者用户均造成巨大经济损失。
大规模地开展全面排查虽然能够发现此类异常,但仍存在诸多问题。例如,由于错接线存在偶发性和不确定性,没有针对性的检查无异于大海捞针,且开展排查工作需先联系用户进行停电方能开展工作,不仅耗费大量的人力,还会引起用户投诉等舆情风险。
近年来,电力企业正在向能源互联网转型,大数据越来越多地应用在电网的方方面面。如何有效利用大数据已经采集到的海量用户档案、计量采集电流等数据,解决传统错接线难以发现,排查工作范围广、开展难、时间长、效率低的问题,将成为重点研究方向。
传统的错接线判别方法依赖于现场电能表的相位角绘制向量图进行判断,现有技术中尚没有对三相四线计量装置串电流回路接线的甄别方法。已有利用大数据甄别三相四线计量装置错误接线的方法,往往致力于甄别三相四线计量装置的断线、极性反接、欠压或过压等故障,尚没有利用大数据针对三相四线计量装置的串电流回路接线这种异常故障进行诊断和甄别的方法和系统。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足,本发明的目的在于提供一种三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法和系统,其利用大数据信息从预先获取的计量采集数据中获取数据信息,自动甄别出串电流回路接线。
本发明采用如下的技术方案:
一种三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,其包括如下步骤:
步骤1,从预先获取的计量采集数据中提取接线方式为三相四线制的用户在至少一个时间点的三相电流数据;
步骤2,判断至少一个时间点的三相电流数据是否存在两相电流值的差值不大于第一预定阈值的情况,如存在,则判定该用户为疑似串接用户;
步骤3,提取步骤2得到的疑似串接用户的多个时间点的三相电流数据,计算出现两相电流值的差值不大于第一预定阈值的时间点的个数,如果时间点个数在预定的个数以上,则判定该用户存在串电流回路接线。
优选的,步骤2中,在进行两相电流值的差值是否不大于第一预定阈值的判断之前,先对三相电流的绝对值的最大值是否不小于第二预定阈值进行判断,如果该时间点的判断结果为是,再进行该时间点两相电流值的差值是否小于预定阈值的判断,判断结果均为是,则判定该用户为疑似串接用户。
优选的,步骤2中,在进行该时间点两相电流值的差值是否不大于预定阈值的判断之后,再对该时间点三相电流值绝对值的最大值和最小值的比例是否在一定范围内进行判断,判断结果均为是,则判定该用户为疑似串接用户。
进一步的,所述一定范围是指三相电流值绝对值的最小值和最大值的比例值的下限在0.1~0.3之间,上限在0.6~0.8之间。更优选的,三相电流值绝对值的最小值和最大值的比例值在0.3~0.8之间。
优选的,步骤3中,在计算时间点的个数时,若该时间点存在两相电流值的差值不大于第一预定阈值的情况,将其计为一个;若该时间点任两相电流值的差值均大于第一预定阈值时,则不将其计入个数。
优选的,所述第一预定阈值小于等于0.02A。
优选的,所述第二预定阈值大于等于1A。
优选的,步骤1中,所述至少一个时间点为2或3个时间点。
优选的,步骤3中提取电流数据的时间点的个数大于步骤1中提取电流数据的个数。
优选的,步骤3中提取判断当日所有有电流数据的时间点的三相电流数据。
优选的,所述预定的个数为步骤3中提取电流数据的时间点的个数的1/3~1/2。
优选的,所述预定的个数为步骤3中提取电流数据的时间点的个数的1/3~1/2。
优选的,步骤3中提取电流数据的时间点的个数为96个,所述预定的个数为36~48个。
本发明还提供了一种三相四线计量串电流回路接线的智能甄别系统,其包括计量采集数据库和串接检测模块,所述计量采集数据包含用户的接线方式以及电流数据信息,所述串接检测模块用于实现如上所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,从计量采集数据库中读取用户接线方式以及电流数据,甄别出串电流回路接线用户。
优选的,三相四线计量串电流回路接线的智能甄别系统还包括应用发布模块,用于发布所述串接检测模块推送的串接分析结果。
优选的,三相四线计量串电流回路接线的智能甄别系统还包括串接分析数据库,用于存储所述串接检测模块甄别的串接分析结果。
本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法和系统打破传统错接线依赖于相位角绘制向量图的壁垒,通过对采集到的电能表电流数据开展错接线分析,充分利用已有的大数据信息,在线精准智能甄别检测出三相四线串电流回路接线异常用户,解决了传统错接线难以发现,排查工作范围广、开展难、时间长、效率低的问题,能够及时检测出三相四线串电流回路接线异常,无需停电,效率高且成本低,提高了大数据的应用度,不需花费额外的人力物力,且甄别方法经过初步判断和深度判断,甄别准确率高,误判率低,有助于相关人员及时发现并处理计量装置串接故障,保证了电网的公正高效运行。
附图说明
图1是本发明的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法的流程图;
图2是本发明的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别系统的组成图。
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。
在三相四线电能计量中,串电流回路接线异常是一种常见的接线错误类型,其是指两相电流回路发生了串接的接线错误情形。由于涉及A、B、C三相,三相四线接线方式下的串电流回路错接线共分为3种,即A-B相电流计量回路串接、A-C相电流计量回路串接、以及B-C相电流计量回路串接。
通过研究分析三相四线串电流回路接线异常用户发现,接线方式为三相四线的用户在发生新装、换表、更换接线盒、更换电流互感器等操作后,容易造成串电流回路的错接线。除新装外,其余情形均会引起用户前后电量变化及表计电流曲线特征变化。
发生串电流回路错接线后,串接的两相电流值会趋于一致,在任意时刻均保持基本一致,差值不会超过一定的阈值。假设三相电流基本平衡,由于两相回路串接,根据向量图绘制,串接后,串接的两相电流的合成电流值会小于另一相的电流值。
根据对串电流回路接线的诱因和物理表征的分析,本发明的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法如图1所示,具体包括如下步骤:
步骤1,从预先获取的计量采集数据中提取接线方式为三相四线制的用户在至少一个时间点的三相电流数据。
具体的,可以遍历用户,从计量采集数据库提取用户至少一个时间点的三相电流数据ItA、ItB、ItC,然后从中筛选出接线方式为三相四线制的用户。也可以先从计量采集数据库中筛选出接线方式为三相四线制的用户,再提取这些用户在至少一个时间点的三相电流数据It。
为了保证判断的准确性又不过多增加运算量,可以获取2~3个时间点的电三相流数据,优选例如获取两个时间点t1和t2的三相电流数据It1A、It1B、It1C以及It2A、It2B、It2C。
步骤2,判断至少一个时间点的三相电流数据中是否存在两相电流值的差值不大于预定阈值的情况,如存在,则判定该用户为疑似串接用户。
发生串电流回路错接线后,串接的两相电流值会趋于一致,在任意时刻均保持基本一致,差值不会超过一个较小的阈值。因此,采用同一时间点两相电流值的差值是否小于预定阈值来进行串接用户的初步判断。
具体的,计算三相电流数据中任两相电流值的差值,只要差值小于等于预定阈值ΔIset,就认为该用户可能存在串电流回路接线。判断条件具体为:
||ItA|-|ItB||≤ΔIset或||ItA|-|ItC||≤ΔIset或||ItB|-|ItC||≤ΔIset 条件1
其中,通过对已发现的串电流回路错接线案例进行分析得到,串电流回路的两相电流值在大多数时刻是完全一致的,在少部分时刻由于数据质量以及误差等原因会存在最大0.02A的差值。因此,ΔIset优选大于等于0且小于等于0.02,优选为0.02A。
优选的,为了避免选取的时间点刚好是用户没有用电或者用电量较少的情况,从而导致判断出现偏差,在进行条件1两相电流值的差值是否不大于预定阈值的判断之前,先对三相电流的绝对值的最大值进行判断。只有在该时间点的三相电流值的绝对值至少有一相不小于预定阈值Iset的情况下,才进行该时间点两相电流值的差值是否不大于预定阈值的判断。判断条件具体为:
Itmax≥Iset 条件2
其中,Itmax为三相电流数据ItA、ItB、ItC绝对值的最大值,即
Itmax=max(|ItA|,|ItB|,|ItC|)
其中,为了确保用户处于三相负荷正常用电,能够更加突出其串电流回路错接线特征,Iset优选大于等于1A,优选为1A。
更优选的,用户正常用电情况下,根据合成电流矢量图,发生串电流回路错接线的两相电流大小相等且小于原电流,因此,在判断条件1和条件2之后,进一步对该时间点的三相电流值绝对值的不平衡性进行判断。只有在该时间点三相电流值绝对值的最大值和最小值的比例在一定范围内时,才认为该用户是疑似串接用户。判断条件具体为:
k1Itmax≤Itmin≤k2Itmax 条件3
其中,Itmax、Itmin分别为三相电流数据ItA、ItB、ItC绝对值的最大值和最小是,即
Itmax=max(|ItA|,|ItB|,|ItC|)
Itmin=min(|ItA|,|ItB|,|ItC|)
其中,结合串电流回路错接线的矢量图、合成电流的计算、用户实际三相负荷用电情况以及对已查处案例的统计分析,k1在0.1-0.3,优选0.3,k2在0.6-0.8优选0.8。
需要说明的是,若A、B、C三相电流值是空值,则不对串接进行判断,认为不存在串接。
在一个实施例中,如果获取了多个即N1个时间点t1、t2、……、tN1的三相电流数据It1A、It1B、It1C,It2A、It2B、It2C,……,ItN1A、ItN1B、ItN1C,先进行条件2的判断,再进行条件1的判断,最后再进行条件3的判断,只有在同时满足以下3个条件时,才初步判定为疑似串接用户。具体的匹配条件如下:
条件1:
||It1A|-|It1B||≤ΔIset或||It1A|-|It1C||≤ΔIset或||It1B|-|It1C||≤ΔIset或||It2A|-|It2B||≤ΔIset或||It2A|-|It2C||≤ΔIset或||It2B|-|It2C||≤ΔIset或……,或||ItN1A|-|ItN1B||≤ΔIset或||ItN1A|-|ItN1C||≤ΔIset或||ItN1B|-|ItN1C||≤ΔIset
即,只要有一个时间点两相电流值的差值不大于预定阈值ΔIset,即判定满足条件1。
条件2:
It1max≥Iset或It2max≥Iset或……或ItN1max≥Iset
其中,It1max、It2max、……、ItN1max分别为t1、t2、……、tN1时刻三相电流数据It1A、It1B、It1C,It2A、It2B、It2C,……,ItN1A、ItN1B、ItN1C绝对值的最大值,即
It1max=max(|It1A|,|It1B|,|It1C|)
It2max=max(|It2A|,|It2B|,|It3C|)
……
ItN1max=max(|ItN1A|,|ItN1B|,|ItN1C|)
即,只要有一个时间点三相电流的绝对值最大值不小于预定阈值Iset,即判定满足条件2。
条件3:
k1It1max≤It1min≤k2It1max或k1It2max≤It2min≤k2It2max或……或k1ItN1max≤ItN1min≤k2ItN1max
其中,It1max、It2max、……、ItN1max,It1min、It2min、……、ItN1min分别为t1、t2、……、tN1时刻三相电流数据It1A、It1B、It1C,It2A、It2B、It2C,……,ItN1A、ItN1B、ItN1C绝对值的最大值,即
It1max=max(|It1A|,|It1B|,|It1C|)
It2max=max(|It2A|,|It2B|,|It3C|)
……
ItN1max=max(|ItN1A|,|ItN1B|,|ItN1C|)
It1min=min(|It1A|,|It1B|,|It1C|)
It2min=min(|It2A|,|It2B|,|It3C|)
……
ItN1min=min(|ItN1A|,|ItN1B|,|ItN1C|)
也就是说,只有存在至少一个时间点,在该时间点某两相电流值的差值不大于预定阈值,且在该时间点三相电流值的绝对值至少有一相不小于预定阈值,且在该时间点三相电流值绝对值的最大值和最小值的比例在一定范围内时,才认为该用户是疑似串接用户。
步骤3,提取步骤2得到的疑似串接用户的多个时间点的三相电流数据,计算出现两相电流值的差值不大于预定阈值的时间点的个数,如果时间点个数在预定的个数以上,则判定该用户存在串电流回路接线。
为了避免步骤2的判定因为用户本身用电不平衡、自身用电负荷较为接近,出现偏差或者误判的情况,优选在步骤2的基础上进一步进行深度分析,只有在出现两相的电流绝对值之差不大于预定阈值ΔIset的时间点的个数在预定的个数Sset以上时,才判定为该用户确实存在串电流回路接线。
步骤3中,获取疑似串接用户的N2个时间点T1、T2、……、TN2的三相电流数据IT1A、IT1B、IT1C,IT2A、IT2B、IT2C,……ITN2A、ITN2B、ITN2C。发生串电流回路错接线后,串接两相的电流值在一天所有数据点当中的任意点均满足预设的阈值。为进一步减少误判的用户提升主站判别的准确率和降低主站数据处理压力,优选N2是判断当天的所有有采集数据的时间点个数,优选为例如96个。
在计算满足条件的时间点的个数S时,只要该时间点存在两相电流值的差值不大于预定阈值ΔIset的情况,就将其计为一次;如果该时间点任两相电流值的差值均大于预定阈值ΔIset时,不将其计入个数。具体判断条件为:
S≥Sset 条件4
其中,S表示满足时间点的个数,具体为:
其中,I(i)的取值为0或1,表示时间点i是否计入满足条件的时间点个数,如果计入则记为1,如果不计入则记为0,即:
其中,IiA、IiB、IiC分别表示在时间点i时A、B、C三相的电流值。
即,在i时间点时,只要有两相的电流绝对值之差不大于预定阈值ΔIset,f(i)取1;只有任两相的电流之差均大于预定阈值ΔIset时,f(i)取0。
为保证筛选出的用户确实发生了串电流回路故障,进一步减少误判的用户提升主站判别的准确率和降低主站数据处理压力,预定的个数Sset一般小于N2,优选为N2的1/2~1/3,例如可以为1/2,在N2为96时,预定的个数优选为36~48。
下面给出一个具体示例,三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法包括如下具体步骤:
步骤1,遍历用户,从计量采集数据库获取用户当日2个时间点电流数据:I9(凌晨2点的电流,包括三相电流I9A、I9B、I9C)和I61(下午3点电流,包括三相电流I61A、I61B、I61C),以及接线方式信息。
步骤2,针对接线方式为三相四线的用户,同时满足以下3个条件时,初步判定为疑似串接用户。具体的判定条件如下:
条件1:
||I9A|-|I9B||≤0.02A或||I9A|-|I9C||≤0.02A或||I9B|-|I9C||≤0.02A or ||I61A|-|I61B||≤0.02A或||I61A|-|I61C||≤0.02A或||I61B|-|I61C||≤0.02A
条件2:
I9max≥1A或I61max≥1A
条件3:
0.1I9max≤I9min≤0.8I9max或0.1I61max≤I61min≤0.8I61max
即,在该具体示例中,预定阈值ΔIset为0.02A,预定阈值Iset为1A,k1取0.1,k2取0.83,三个条件分别表示凌晨2点或下午3点存在A相、B相、C相电流绝对值的两两相位差值的绝对值小于等于0.02A,以及凌晨2点或下午3点存在A相、B相、C相电流绝对值的最大值大于等于1A,以及凌晨2点或下午3点存在A相、B相、C相电流绝对值的最小值大于等于A相、B相、C相电流绝对值最大值的0.1倍,并且小于等于最大值的0.8倍。只有在2点或3点同时满足上述3个条件,才认为该用户为疑似串接用户。
步骤3,再从计量采集数据库中获取用户当日96个点电流数据进行分析,对同一时序的电流值两两匹配,确认96个点的电流数据中存在至少48个点的A相、B相、C相电流绝对值的两两相位差值的绝对值小于等于0.02A,则判定为串电流回路接线,否则不存在异常,结束此用户当日分析。具体的匹配规则如下:
S≥48
即,在该具体示例中,时间点N2的个数为96,预定的个数Sset选取48,当96个点的电流数据中存在48个点的A相、B相、C相电流绝对值的两两相位差值的绝对值小于等于0.02A,判定该用户确实存在串电流回路接线。
在一个实施例中,本发明的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法用于提供三相四线串电流回路接线检测分析服务,自动、定时读取计量采集数据库中的用户档案信息以及每日实时电流曲线数据,可以利用多线程并发技术对多个地区同时进行不间断检测和分析,并将分析得出的串接结论等存入数据库中。
本发明还提供了一种三相四线计量串电流回路接线的智能甄别系统,如图2所示,其包括计量采集数据库、串接检测模块、串接分析数据库以及应用发布模块。其中,计量采集数据库中存储有包含用户的接线方式在内的用户档案信息以及电流数据等大数据信息,串接检测模块利用本发明的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,自动、定时从计量采集数据库中读取用户档案信息、每日电流曲线等数据,实时分析出串接用户,把分析结果发送给串接分析数据库,并将分析结果推送至应用发布模块进行列表、图形化(曲线、柱状)、消息等方式的页面展示,供相关人员及时发现并处理计量装置串接故障。
本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法和系统打破传统错接线依赖于相位角绘制向量图的壁垒,通过对采集到的电能表电流数据开展错接线分析,充分利用已有的大数据信息,在线精准智能甄别检测出三相四线串电流回路接线异常用户,解决了传统错接线难以发现,排查工作范围广、开展难、时间长、效率低的问题,能够及时检测出三相四线串电流回路接线异常,无需停电,效率高且成本低,提高了大数据的应用度,不需花费额外的人力物力,且甄别方法经过初步判断和深度判断,甄别准确率高,误判率低,有助于相关人员及时发现并处理计量装置串接故障,保证了电网的公正高效运行。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述,但是本领域技术人员应该理解,以上实施示例仅为本发明的优选实施方案,详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神,而并非对本发明保护范围的限制,相反,任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,其包括如下步骤:
步骤1,从预先获取的计量采集数据中提取接线方式为三相四线制的用户在至少一个时间点的三相电流数据;
步骤2,判断至少一个时间点的三相电流数据是否存在两相电流值的差值不大于第一预定阈值的情况,如存在,则判定该用户为疑似串接用户;
步骤3,提取步骤2得到的疑似串接用户的多个时间点的三相电流数据,计算出现两相电流值的差值不大于第一预定阈值的时间点的个数,如果时间点个数在预定的个数以上,则判定该用户存在串电流回路接线。
2.根据权利要求1所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
步骤2中,在进行两相电流值的差值是否不大于第一预定阈值的判断之前,先对三相电流的绝对值的最大值是否不小于第二预定阈值进行判断,如果该时间点的判断结果为是,再进行该时间点两相电流值的差值是否小于预定阈值的判断,判断结果均为是,则判定该用户为疑似串接用户。
3.根据权利要求1或2所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
步骤2中,在进行该时间点两相电流值的差值是否不大于预定阈值的判断之后,再对该时间点三相电流值绝对值的最大值和最小值的比例是否在一定范围内进行判断,判断结果均为是,则判定该用户为疑似串接用户。
4.根据权利要求1或2所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
所述一定范围是指三相电流值绝对值的最小值和最大值的比例值的下限在0.1~0.3之间,上限在0.6~0.8之间。
5.根据权利要求1或2所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
所述一定范围是指三相电流值绝对值的最小值和最大值的比例值在0.3~0.8之间。
6.根据权利要求1所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
步骤3中,在计算时间点的个数时,若该时间点存在两相电流值的差值不大于第一预定阈值的情况,将其计为一个;若该时间点任两相电流值的差值均大于第一预定阈值时,则不将其计入个数。
7.根据权利要求1所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
所述第一预定阈值小于等于0.02A。
8.根据权利要求1所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
所述第二预定阈值大于等于1A。
9.根据权利要求1所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
步骤1中,所述至少一个时间点为2或3个时间点。
10.根据权利要求1所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
步骤3中提取电流数据的时间点的个数大于步骤1中提取电流数据的个数。
11.根据权利要求1所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
步骤3中提取判断当日所有有电流数据的时间点的三相电流数据。
12.根据权利要求1所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
所述预定的个数为步骤3中提取电流数据的时间点的个数的1/3~1/2。
13.根据权利要求1所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,
步骤3中提取电流数据的时间点的个数为96个,所述预定的个数为36~48个。
14.一种三相四线计量串电流回路接线的智能甄别系统,其包括计量采集数据库和串接检测模块,所述计量采集数据包含用户的接线方式以及电流数据信息,其特征在于,
所述串接检测模块用于实现权利要求1至13中任一项所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别方法,从计量采集数据库中读取用户接线方式以及电流数据,甄别出串电流回路接线用户。
15.根据权利要求14所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别系统,
还包括应用发布模块,用于发布所述串接检测模块推送的串接分析结果。
16.根据权利要求14或15所述的三相四线计量串电流回路接线的智能甄别系统,
还包括串接分析数据库,用于存储所述串接检测模块甄别的串接分析结果。
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