CN113721094B - 低压台区用采系统的误差分析方法及系统、设备、存储介质 - Google Patents
低压台区用采系统的误差分析方法及系统、设备、存储介质 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种低压台区用采系统的误差分析方法及系统、设备、存储介质，所述方法通过将整个台区分为三级误差评估区域，即总表区域、分支区域和表箱区域，总表区域和表箱区域的特点是节点少、线路简单且线损可以忽略，通过采用电量算法快速、精准地计算得到总表区域和表箱区域内各个分节点的误差分析结果。而分支区域的特点是节点多、线路复杂且线损不可忽略，通过采用负荷阶跃特征值算法，利用分支区域内分节点与总节点的负荷阶跃特征值进行匹配，进而基于匹配结果计算得到分支区域内各分节点的相对误差。整个误差分析方案通过采用从上至下逐级传递进行误差计算，可以快速、精准地构建出整个台区各节点的相对误差，还可以实现实时在线检测。
Description
技术领域
本发明涉及低压台区用采系统的误差分析技术领域，特别地，涉及一种低压台区用采系统的误差分析方法及系统、设备、计算机可读取的存储介质。
背景技术
目前，低压台区的用采系统包括ECU(或智能融合终端等边缘侧设备，以下统称为ECU)、台区总表和户表，其中，总表负责计量整个台区的总负荷，户表负责计量用户家庭的负荷，ECU负责采集台区负荷，同时ECU也具备边缘计算的功能。用采系统的计量准确性直接影响到用户电费支出与供电公司的电费收入，因此，掌握用采系统内各节点的计量误差是一个涉及用电公平必须解决的问题。目前，电网采用运行抽检的方式检测用采系统中各个节点的误差，这种方式对用户影响大、电网投入高，同时抽样只能形成一个大致的误差评估，误差评估精度较差。因此，怎样通过计量数据在线评估用采系统中各节点的误差，成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种低压台区用采系统的误差分析方法及系统、设备、计算机可读取的存储介质，以解决现有电网采取运行抽检的方式对用采系统中各个节点的误差进行分析存在的误差分析结果精度差的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种低压台区用采系统的误差分析方法，用采系统在低压台区的一级分支处设置有一级分支单元、在每个表箱内设置有表箱终端，所述一级分支单元用于分别计量台区总表下各个一级分支的负荷，所述表箱终端用于计量表箱的总负荷，所述误差分析方法包括以下内容：
从整个低压台区中构建出总表区域、分支区域和表箱区域，所述总表区域由台区总表和一级分支单元的各个一级分支构成，所述表箱区域由表箱终端和多个户表构成，所述分支区域由一级分支单元与各个表箱终端构成；
采用严格校准的高精度设备与台区总表同步计量，计算得到台区总表的相对误差，基于台区总表的相对误差计算结果采用电量算法计算得到总表区域内各个一级分支的相对误差；
基于总表区域内各个一级分支的相对误差计算结果，采用负荷阶跃特征值算法计算得到分支区域内各分节点的相对误差；
基于表箱终端的相对误差计算结果，采用电量算法计算得到表箱区域内各户表的相对误差。
进一步地，所述电量算法采用以下公式计算相对误差：
其中，x总＝1/(1+δ总)，xi＝1/(1+δi)，δ总表示总表区域内或表箱区域内的总节点的相对误差，δi表示总表区域内或表箱区域内的分节点i的相对误差，E总测表示总表区域内或表箱区域内的总节点的电量测量值，Ei测表示总表区域内或表箱区域内的分节点i的电量测量值，n表示总表区域内或表箱区域内的分节点的数量。
进一步地，所述采用负荷阶跃特征值算法计算得到分支区域内各分节点的相对误差的过程具体包括以下内容：
利用低压台区的ECU对分支区域内各个分节点进行精准校时；
计量并抄读分支区域内各个节点的负荷值，从中筛选出负荷阶跃特征值；
将分支区域内各分节点的负荷阶跃特征值与总节点的负荷阶跃特征值进行匹配，利用匹配成功的负荷阶跃特征值计算得到分支区域内各分节点的相对误差。
进一步地，所述计量并抄读分支区域内各个节点的负荷值，从中筛选出负荷阶跃特征值的过程具体包括以下内容：
周期性计量并抄读分支区域内各个节点的负荷数据，得到各个节点的负荷曲线；
采用滑动窗口分别在各个节点的负荷曲线上滑动以筛选出负荷阶跃特征，所述滑动窗口包括沿时间轴从左至右依次设置的左侧辅助判别区、阶跃判别区和右侧辅助判别区；
基于筛选出的负荷阶跃特征得到各个节点的负荷阶跃特征值，所述负荷阶跃特征值包括阶跃时刻、阶跃幅值和阶跃方向。
进一步地，当负荷跳变在阶跃判别区内完成且跳变幅值达到阈值，且此时左侧辅助判别区和右侧辅助判别区的负荷均方差均小于均方差阈值，则判定该负荷跳变为负荷阶跃特征，否则放弃该负荷跳变。
进一步地，所述将分支区域内各分节点的负荷阶跃特征值与总节点的负荷阶跃特征值进行匹配的过程包括以下内容：
对于分节点的每个负荷阶跃特征值，以特征值的阶跃时刻为中点构建第一时间窗口，将分节点的负荷阶跃特征值与总节点在第一时间窗口内的负荷阶跃特征值进行匹配，得到该分节点不同时刻的多个匹配成功的负荷阶跃特征值；
计算分节点中匹配成功的负荷阶跃特征值与总节点的相应负荷阶跃特征值的平均时间偏差；
对第一时间窗口的尺寸进行缩水处理得到第二时间窗口，并以分节点中上一轮匹配成功的负荷阶跃特征值的阶跃时刻加上计算得到的平均时间偏差作为第二时间窗口的中点，将分节点中上一轮匹配成功的负荷阶跃特征值与总节点在第二时间窗口内的负荷阶跃特征值进行匹配，得到多个匹配成功的负荷阶跃特征值；
重复执行上述平均时间偏差计算过程和时间窗口缩水匹配过程，直至得到满足精度要求的目标时间窗口，以及满足匹配数目要求的负荷阶跃特征值。
进一步地，还包括以下内容：
采用负荷阶跃特征值算法计算总表区域内各个一级分支的相对误差，得到不同的阶跃幅值所对应的相对误差计算结果，将不同的阶跃幅值所对应的相对误差计算结果与基于电量算法计算得到的相对误差计算结果进行匹配，针对每个一级分支，筛选出匹配度最大时所对应的阶跃幅值，在采用负荷阶跃特征值算法计算分支区域内各分节点的相对误差时，采用筛选出的阶跃幅值进行计算。
另外，本发明还提供一种低压台区用采系统的误差分析系统，用采系统在低压台区的一级分支处设置有一级分支单元、在每个表箱内设置有表箱终端，所述一级分支单元用于分别计量台区总表下各个一级分支的负荷，所述表箱终端用于计量表箱的总负荷，所述误差分析系统包括：
分区构建模块，用于从整个低压台区中构建出总表区域、分支区域和表箱区域，所述总表区域由台区总表和一级分支单元的各个一级分支构成，所述表箱区域由表箱终端和多个户表构成，所述分支区域由一级分支单元与各个表箱终端构成；
总表区域误差计算模块，用于采用严格校准的高精度设备与台区总表同步计量，计算得到台区总表的相对误差，并基于台区总表的相对误差计算结果采用电量算法计算得到总表区域内各个一级分支的相对误差；
分支区域误差计算模块，用于基于总表区域内各个一级分支的相对误差计算结果，采用负荷阶跃特征值算法计算得到分支区域内各分节点的相对误差；
表箱区域误差计算模块，用于基于表箱终端的相对误差计算结果，采用电量算法计算得到表箱区域内各户表的相对误差。
另外，本发明还提供一种设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如上所述的方法的步骤。
另外，本发明还提供一种计算机可读取的存储介质，用于存储对低压台区用采系统进行误差分析的计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时执行如上所述的方法的步骤。
本发明具有以下效果：
本发明的低压台区用采系统的误差分析方法，通过将整个台区分为三级误差评估区域，即总表区域、分支区域和表箱区域，总表区域的分节点即为分支区域的总节点，而分支区域的末段分节点则为表箱区域的总节点。其中，总表区域和表箱区域的特点是节点少、线路简单且线损可以忽略，因此，通过采用电量算法快速、精准地计算得到总表区域和表箱区域内各个分节点的误差分析结果。而针对分支区域，其特点是节点多、线路复杂且线损不可忽略，因此无法采用电量算法得到精准的误差分析结果，通过采用负荷阶跃特征值算法，利用分支区域内分节点与总节点的负荷阶跃特征值进行匹配，进而基于匹配结果计算得到分支区域内各分节点的相对误差，通过负荷阶跃特征值计算相对误差可以有效消除线损的影响，提高了计算结果的精度。整个误差分析方案通过采用从上至下逐级传递进行相对误差计算，可以快速、精准地构建出整个台区各节点的相对误差，并且可以实现实时在线检测。
另外，本发明的低压台区用采系统的误差分析系统、设备、计算机可读取的存储介质同样具有上述优点。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的低压台区用采系统的拓扑结构示意图。
图2是本发明优选实施例的低压台区用采系统的误差分析方法的流程示意图。
图3是图2中步骤S3的子流程示意图。
图4是图3中步骤S32的子流程示意图。
图5是本发明优选实施例的滑动窗口的示意图。
图6是图3中步骤S33的子流程示意图。
图7是本发明另一实施例的低压台区用采系统的误差分析系统的模块结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1和图2所示，本发明的优选实施例提供一种低压台区用采系统的误差分析方法，其中，所述用采系统在低压台区的一级分支处设置有一级分支单元、在每个表箱内设置有表箱终端，所述一级分支单元用于分别计量台区总表下各个一级分支的负荷，所述表箱终端用于计量表箱的总负荷。所述误差分析方法包括以下内容：
步骤S1：从整个低压台区中构建出总表区域、分支区域和表箱区域，所述总表区域由台区总表和一级分支单元的各个一级分支构成，所述表箱区域由表箱终端和多个户表构成，所述分支区域由一级分支单元与各个表箱终端构成；
步骤S2：采用严格校准的高精度设备与台区总表同步计量，计算得到台区总表的相对误差，基于台区总表的相对误差计算结果采用电量算法计算得到总表区域内各个一级分支的相对误差；
步骤S3：基于总表区域内各个一级分支的相对误差计算结果，采用负荷阶跃特征值算法计算得到分支区域内各分节点的相对误差；
步骤S4：基于表箱终端的相对误差计算结果，采用电量算法计算得到表箱区域内各户表的相对误差。
可以理解，本实施例的低压台区用采系统的误差分析方法，通过将整个台区分为三级误差评估区域，即总表区域、分支区域和表箱区域，总表区域的分节点即为分支区域的总节点，而分支区域的末段分节点则为表箱区域的总节点。其中，总表区域和表箱区域的特点是节点少、线路简单且线损可以忽略，因此，通过采用电量算法快速、精准地计算得到总表区域和表箱区域内各个分节点的误差分析结果。而针对分支区域，其特点是节点多、线路复杂且线损不可忽略，因此无法采用电量算法得到精准的误差分析结果，通过采用负荷阶跃特征值算法，利用分支区域内分节点与总节点的负荷阶跃特征值进行匹配，进而基于匹配结果计算得到分支区域内各分节点的相对误差，通过负荷阶跃特征值计算相对误差可以有效消除线损的影响，提高了计算结果的精度。整个误差分析方案通过采用从上至下逐级传递进行相对误差计算，可以快速、精准地构建出整个台区各节点的相对误差，并且可以实现实时在线检测。
可以理解，在所述步骤S1中，将整个低压台区由上至下构建为总表区域、分支区域和表箱区域这三级误差分析区域，在总表区域内，台区总表作为总节点，而一级分支单元的各个一级分支则作为分节点，同时这些一级分支又作为各自分支区域的总节点。在分支区域内，多个表箱终端构成了区域内的分节点，同时这些表箱终端又作为各自表箱区域的总节点。三级区域中，总表区域和表箱区域的特点是节点少、线路简单且线损可以忽略，而分支区域的特点是节点多、线路复杂且线损不可忽略，因此，需要采用不同的算法来分别计算总表区域和表箱区域、分支区域中各节点的相对误差，以确保整个台区各个节点的误差分析结果的精确度。
可以理解，对于总表区域和表箱区域内各分节点的误差分析均采用电量算法来计算各个分节点的相对误差，其中，所述电量算法采用以下公式计算相对误差：
其中，x总＝1/(1+δ总)，xi＝1/(1+δi)，δ总表示总表区域内或表箱区域内的总节点的相对误差，总表区域的总节点即为台区总表，表箱区域的总节点即为表箱终端，δi表示总表区域内或表箱区域内的分节点i的相对误差，总表区域的分节点即为各个一级分支，表箱区域内的分节点则为各个户表。E总测表示总表区域内或表箱区域内的总节点的电量测量值，而Ei测表示总表区域内或表箱区域内的分节点i的电量测量值，n表示总表区域内或表箱区域内的分节点的数量。
具体地，在所述步骤S2中，以总表区域的A相为例，理论上，总节点的电量等于各分节点的电量之和，即：
其中，E总A表示台区总表的A相电量，EiA表示第i个一级分支的A相电量。
令各个节点的相对误差为δ，δ＝(E测-E理)/E理，则E理＝E测/(1+δ)，其中，E测表示实际测量的电量，E理表示理论上的电量。
因此，可以得到相对误差的多元方程：
再令x总A＝1/(1+δ总A)，xiA＝1/(1+δiA)，则上述多元方程可以转化为一个齐次线性方程：
即使对多个时间段进行电量统计，列出一个齐次线性方程组，但是由于齐次线性方程组有零解或者无穷多解，仍然无法求解出各个节点的相对误差。
因此，在本发明中，先预先测量得到台区总表的相对误差，具体采用严格校准的高精度设备与台区总表同步计量，从而可以计算得到台区总表的相对误差。然后，将台区总表的相对误差作为已知值代入上述齐次线性方程组，从而就可以将上述的齐次线性方程组转化为普通的多元线性方程组，从而针对多个时间段进行电量统计，即可求得各个分节点的xiA，进而计算得到总表区域内各个分节点的相对误差δiA。
可以理解，表箱区域内各分节点的相对误差计算过程与上述总表区域的计算过程大致相同，区别仅在于表箱区域内的总节点(表箱终端)的相对误差需要基于步骤S3中的误差分析结果得到。
可以理解，由于总表区域和表箱区域的节点少、线路简单且线损可忽略，通过采用电量算法，通过总节点的电量等于分节点的电量之和列出相对误差的多元齐次线性方程组，并将多元齐次线性方程组转化为普通的多元一次线性方程组，可以快速收敛并得到精确度高的误差分析结果。对于电量算法，当在总表区域和表箱区域这两个局部区域应用时，由于节点少，同时局部区域内的线路线损可以忽略，可以得到较好的效果，而在整个台区或者分支区域应用时，由于节点多，线损随线路拓扑呈树状分割，线损复杂而且不可忽略，因而电量算法不适合应用于整个台区和分支区域的误差计算。
可以理解，所述步骤S2中采用电量算法已经计算得到了各个一级分支的相对误差，即分支区域中总节点的相对误差值是已知的。如图3所示，所述步骤S3中的采用负荷阶跃特征值算法计算得到分支区域内各分节点的相对误差的过程具体包括以下内容：
步骤S31：利用低压台区的ECU对分支区域内各个分节点进行精准校时；
步骤S32：计量并抄读分支区域内各个节点的负荷值，从中筛选出负荷阶跃特征值；
步骤S33：将分支区域内各分节点的负荷阶跃特征值与总节点的负荷阶跃特征值进行匹配，利用匹配成功的负荷阶跃特征值计算得到分支区域内各分节点的相对误差。
可以理解，在所述步骤S31中，ECU采用HPLC网络可以对分支区域内的各个分节点进行精准校时，并且，由于表箱终端在部署前都经过严格校准，ECU与表箱终端之间可以设置为一对一的精准校时，从而使得分支区域内各节点的时间同步误差可控。另外，台区内表箱终端的数量要远小于户表数量(常为户表数量的几分之一甚至十几分之一)，可以大幅减小HPLC网络的开销。
可以理解，如图4所示，所述步骤S32具体包括以下内容：
步骤S321：周期性计量并抄读分支区域内各个节点的负荷数据，得到各个节点的负荷曲线；
步骤S322：采用滑动窗口分别在各个节点的负荷曲线上滑动以筛选出负荷阶跃特征，所述滑动窗口包括沿时间轴从左至右依次设置的左侧辅助判别区、阶跃判别区和右侧辅助判别区；
步骤S323：基于筛选出的负荷阶跃特征得到各个节点的负荷阶跃特征值，所述负荷阶跃特征值包括阶跃时刻、阶跃幅值和阶跃方向。
具体地，ECU可以通过HPLC网络计量并抄读分支区域内各个节点的秒级数据，从而得到各个节点的负荷曲线。负荷阶跃指的是负荷出现大幅跳变，同时在跳变两侧的较短时间内负荷保持基本稳定，其负荷曲线类似一个台阶状，这种负荷阶跃的形态往往对应着大功率电器的启停，其负荷特征会在分支区域的总节点和相应分节点同时出现，因此，通过识别出总节点和分节点的阶跃形态并进行匹配，可以通过匹配成功的负荷阶跃特征值计算各个分节点的相对误差。
如图5所示，采用包含左侧辅助判别区、阶跃判别区和右侧辅助判别区的滑动窗口分别在各个节点的负荷曲线上滑动，进行阶跃特征的判别和筛选。其中，滑动窗口的尺寸可以根据实际需要进行设定。例如，由于对于采用秒级计量的系统，阶跃一般在2秒内完成，因此将阶跃判别区的宽度设置为2秒，同时左、右辅助判别区的窗口宽度各为n秒，即阶跃判别区的数据包含3秒的负荷数据，而左、右侧辅助判别区各包含n+1秒的数据，其中，不同判别区交界点的数据为两方共用，整个滑动窗口包含2n+3秒的数据。为了进行总节点与分节点间准确的特征值匹配，并计算分节点相对误差，需要对节点的阶跃特征进行筛选，筛选条件为：
当负荷跳变在阶跃判别区内完成且跳变幅值达到阈值，且此时左侧辅助判别区和右侧辅助判别区的负荷均方差均小于均方差阈值，则判定该负荷跳变为负荷阶跃特征，否则放弃该负荷跳变。
其中，阶跃值＝右侧辅助判别区的负荷均值-左侧辅助判别区的负荷均值，阶跃值的绝对值为阶跃幅值，符号为阶跃方向。而左、右侧辅助判别区的负荷均方差采用以下公式进行计算：
其中，s表示左/右侧辅助判别区的负荷均方差，yi表示左/右侧辅助判别区内的负荷值，y表示左/右侧辅助判别区的负荷均值，m表示左/右侧辅助判别区内负荷值的数量。设定一个均方差阈值，若计算得到的左、右辅助判别区的均方差均小于均方差阈值，则选中该负荷阶跃特征值进行下一步的匹配，否则放弃该负荷阶跃特征值。其中，均方差阈值可以根据实际需要进行设定，一般设定为阶跃幅值的0.1倍。然后，基于筛选出的负荷阶跃特征得到其对应的阶跃时刻、阶跃幅值和阶跃方向，再进行后续的特征值匹配。
可以理解，如图6所示，所述步骤S33中将分支区域内各分节点的负荷阶跃特征值与总节点的负荷阶跃特征值进行匹配的过程包括以下内容：
步骤S331：对于分节点的每个负荷阶跃特征值，以特征值的阶跃时刻为中点构建第一时间窗口，将分节点的负荷阶跃特征值与总节点在第一时间窗口内的负荷阶跃特征值进行匹配，得到该分节点不同时刻的多个匹配成功的负荷阶跃特征值；
步骤S332：计算分节点中匹配成功的负荷阶跃特征值与总节点的相应负荷阶跃特征值的平均时间偏差；
步骤S333：对第一时间窗口的尺寸进行缩水处理得到第二时间窗口，并以分节点中上一轮匹配成功的负荷阶跃特征值的阶跃时刻加上计算得到的平均时间偏差作为第二时间窗口的中点，将分节点中上一轮匹配成功的负荷阶跃特征值与总节点在第二时间窗口内的负荷阶跃特征值进行匹配，得到多个匹配成功的负荷阶跃特征值；
步骤S334：重复执行步骤S332和S333，直至得到满足精度要求的目标时间窗口，以及满足匹配数目要求的负荷阶跃特征值。
具体地，对于任一个分节点的每个负荷阶跃特征值，以特征值的阶跃时刻为中点构建一个宽度尺寸较大的时间窗口，例如为16秒窗口，然后ECU将该分节点的每个负荷阶跃特征值与总节点在第一时间窗口内的阶跃特征值进行匹配，由于第一时间窗口的宽度尺寸较大，因此，会有较多的负荷阶跃特征值匹配成功，即阶跃时刻、阶跃幅值和阶跃方向均匹配成功。其中，由于分支区域内的总节点为多个，即多个一级分支，因此，在进行特征值匹配时可以根据台区拓扑结构将每个分节点与其所属的一级分支进行匹配，从而提升匹配效率。
然后，针对前述所有匹配成功的负荷阶跃特征值，计算分节点的负荷阶跃特征值与总节点的负荷阶跃特征值之间的平均时间偏差。
ECU将第一时间窗口进行缩水得到宽度尺寸相对较小的第二时间窗口，例如可以采用等比例缩水，将16秒的第一时间窗口缩水为8秒的第二时间窗口，再以分节点中在上一轮匹配成功的负荷阶跃特征值的阶跃时刻加上计算得到的平均时间偏差作为第二时间窗口的中点，再将分节点中上一轮匹配成功的负荷阶跃特征值与总节点在第二时间窗口内的负荷阶跃特征值进行匹配，得到多个匹配成功的负荷阶跃特征值，由于第二时间窗口的宽度尺寸仍然相对较大，故而仍然会有多个负荷阶跃特征值匹配成功。
再重复执行上述平均时间偏差计算过程和缩水匹配过程，直至缩水为一个满足精度要求的目标时间窗口，以及得到此时匹配成功的负荷阶跃特征值，以用于后续的相对误差计算。其中，目标时间窗口满足精度要求指的是，在目标时间窗口内，分节点的负荷阶跃特征值与总节点的负荷阶跃特征值的平均时间偏差小于阈值；或者，目标时间窗口的宽度尺寸达到预设宽度阈值，例如缩水到宽度为4秒时则认为满足精度要求。其中，匹配数目要求指的是匹配上的阶跃特征值占所有特征值的比例要求，例如50％。
另外，上述时间窗口缩水也可以采用非等比例缩水，将16秒的第一时间窗口缩水为6秒的第二时间窗口，然后再按照2秒的固定宽度进行缩水，直至得到目标时间窗口，具体的缩水方式可以根据实际情况进行设定。在本发明中，优选采用第一时间窗口的宽度为16秒，目标时间窗口的宽度为4秒，则采用等比例缩水使用的窗口大小分别为16秒、8秒、4秒，采用非等比例缩水使用的窗口分别为16秒、6秒、4秒。
可以理解，所述步骤S33中采取窗口缩水匹配的方式可以进行快速收敛，快速、精准地实现分节点与总节点之间的负荷阶跃特征值匹配过程。
可以理解，在所述步骤S33中，采用功率作为负荷特征进行相对误差计算，可以有效消除线损的影响。具体地，分支区域内各个分节点在负荷阶跃前后的功率差和总节点在负荷阶跃前后的功率差近似相等，并且，分支区域的总节点的相对误差已经通过步骤S2计算得到，则：
ΔPi＝ΔP总＝ΔP总测/(1+δ总)
其中，ΔPi表示分支区域的分节点i的理论功率差，ΔP总表示分支区域的总节点的理论功率差，ΔP总测表示分支区域的总节点的实际功率差，δ总表示分支区域的总节点的相对误差，已经通过步骤S2计算得到。
且分节点i的相对误差为：δi＝(ΔPi测-ΔPi)/ΔPi，其中，ΔPi测表示分节点i的实际功率差，将其代入上式可以得到：
δi＝(ΔPi测-ΔP总测/(1+δ总))/(ΔP总测/(1+δ总))
＝((1+δ总)*ΔPi测-ΔP总测)/ΔP总测
在上式中，δ总、ΔPi测、ΔP总测均为已知值，从而可以计算得到分支区域内各个分节点的相对误差δi。其中，当匹配成功的负荷阶跃特征值的数量为多个时，相对误差的计算结果也对应为多个，针对多个相对误差计算结果取平均值，并将其作为最终的相对误差计算结果。
可以理解，对于负荷阶跃特征值算法，不是很适合直接应用于总表和户表(即整个台区)，首先，户表的误差本身就是一个待求量，因此其阶跃特征值中的幅值不能应用于总表与户表间的特征值匹配，这使得总表与户表之间的特征值匹配非常困难，其次，户表都是存量表，对于不同厂家不同版本的户表，其负荷抄读频率不一定能够达到要求，这加大了总表与户表间的匹配难度，再次，不同户表的时钟是不同步的，ECU与存量户表之间只能通过HPLC广播校时，受限于HPLC网络，HPLC广播校时精度较差，使得不同节点间的时间同步误差不可控，这进一步加大了总表与户表之间特征值匹配的难度，最后，对于中、大台区，由于户表数量巨大(可达几百、上千户)，受限于HPLC网络的带宽，各节点的负荷阶跃特征值很难全部上传ECU。而将负荷阶跃特征值算法应用于一级分支单元和表箱终端(即分支区域)，则不存在上述问题，因为表箱终端部署前都经过严格校准，其与一级分支单元间的相对偏差可控，因而其阶跃幅值可以应用于特征值匹配，同时，表箱终端可以满足秒级甚至更高频率的计量，并且，ECU与表箱终端可以设置为一对一的精准校时，使得分支区域内各节点时间同步误差可控，最后，台区内表箱终端的数量远小于户表数量(常为户表数量的几分之一甚至十几分之一)，可以大幅减小HPLC网络的开销。
作为优选的，所述步骤S2还包括以下内容：
采用负荷阶跃特征值算法计算总表区域内各个一级分支的相对误差，得到不同的阶跃幅值所对应的相对误差计算结果，将不同的阶跃幅值所对应的相对误差计算结果与基于电量算法计算得到的相对误差计算结果进行匹配，针对每个一级分支，筛选出匹配度最大时所对应的阶跃幅值，在采用负荷阶跃特征值算法计算分支区域内各分节点的相对误差时，采用筛选出的阶跃幅值进行计算。
具体地，在总表区域内，首先使用电量算法计算各分节点(即各个一级分支)的误差，同时，在不同阶跃幅值下使用负荷阶跃特征值算法计算出各分节点的误差，得到不同的阶跃幅值所对应的各个分节点的相对误差计算结果，对上述两种算法的计算结果进行匹配，当两种算法的计算结果的差值小于预设阈值时则认为匹配成功，并得到匹配成功时所对应的阶跃幅值。对每一个分节点，都找到一个恰当的阶跃幅值，使得通过上述两种算法计算出来的误差得到最佳匹配。总表区域内的分节点在分支区域内身份转换为各子域(即各个一级分支下的拓扑结构)的总节点，在分支区域的各子域内进行负荷阶跃特征值算法的计算，选择前述筛选得到的恰当的阶跃幅值，可以更精准地计算出分支区域内各分节点的误差，实现误差结果从总表区域向分支区域更加精准的传递。其中，上述恰当的阶跃幅值也可以是一个阶跃幅值的组合，当该阶跃幅值的组合能够更好的描述子域内的用电情况时，通过对该组合内不同阶跃幅值计算出来的误差结果再做平均，可以得到更加精准的误差结果。
可以理解，负荷阶跃特征值算法在计算过程中，对于不同的阶跃幅值，可能得到不同的相对误差，因此选择恰当的阶跃幅值，可以计算得到更为精确的相对误差。通过在总表区域内对电量算法的计算结果和在不同阶跃幅值情况下的阶跃特征值算法的计算结果进行匹配，可以得到一个最佳匹配的阶跃幅值，将该阶跃幅值应用于分支区域，可以得到分支区域内各节点更加精确的相对误差，进一步提升了分支区域误差计算的精准度。
另外，作为优选的，在所述步骤S4中也可以采用负荷阶跃特征值算法来计算得到各个户表的相对误差，将其与基于电量算法计算得到的误差结果进行比对，可以根据比对结果判别出用户是否存在窃电行为。
具体地，在表箱区域使用电量算法可以计算出各个户表的相对误差，但由于电量不是一个实时量，因而无法计算出各户表的实时误差情况，而各户表的实时误差，常应用于用户异常用电等情况的分析，由此也带来了电量算法的一个应用缺陷。本发明通过在表箱终端内使用电量算法结合负荷阶跃特征值算法，可以解决这个问题，因为用户异常用电往往伴随着一个较大的负荷阶跃，此时通过负荷阶跃特征值可以实时计算出来电表误差，根据误差的变化情况，可以判断出户表的状态。例如，某个功率段，出现某个户表的相对误差大幅稳定偏离正常值(即采用电量算法计算得到的误差结果)，即该户表的阶跃幅值与表箱终端的阶跃幅值出现大幅度的不匹配，则该用户可能在该功率段出现窃电行为。
因此，通过在表箱区域内采用两种算法的结合，不仅可以得到实时的户表误差，还可以进一步作为用户异常用电等行为的判据。
另外，如图7所示，本发明的另一实施例还提供一种低压台区用采系统的误差分析系统，优选采用上述实施例的误差分析方法，用采系统在低压台区的一级分支处设置有一级分支单元、在每个表箱内设置有表箱终端，所述一级分支单元用于分别计量台区总表下各个一级分支的负荷，所述表箱终端用于计量表箱的总负荷，所述误差分析系统包括：
分区构建模块，用于从整个低压台区中构建出总表区域、分支区域和表箱区域，所述总表区域由台区总表和一级分支单元的各个一级分支构成，所述表箱区域由表箱终端和多个户表构成，所述分支区域由一级分支单元与各个表箱终端构成；
总表区域误差计算模块，用于采用严格校准的高精度设备与台区总表同步计量，计算得到台区总表的相对误差，并基于台区总表的相对误差计算结果采用电量算法计算得到总表区域内各个一级分支的相对误差；
分支区域误差计算模块，用于基于总表区域内各个一级分支的相对误差计算结果，采用负荷阶跃特征值算法计算得到分支区域内各分节点的相对误差；
表箱区域误差计算模块，用于基于表箱终端的相对误差计算结果，采用电量算法计算得到表箱区域内各户表的相对误差。
可以理解，本实施例的低压台区用采系统的误差分析系统，通过将整个台区分为三级误差评估区域，即总表区域、分支区域和表箱区域，总表区域的分节点即为分支区域的总节点，而分支区域的末段分节点则为表箱区域的总节点。其中，总表区域和表箱区域的特点是节点少、线路简单且线损可以忽略，因此，通过采用电量算法快速、精准地计算得到总表区域和表箱区域内各个分节点的误差分析结果。而针对分支区域，其特点是节点多、线路复杂且线损不可忽略，因此无法采用电量算法得到精准的误差分析结果，通过采用负荷阶跃特征值算法，利用分支区域内分节点与总节点的负荷阶跃特征值进行匹配，进而基于匹配结果计算得到分支区域内各分节点的相对误差，通过负荷阶跃特征值计算相对误差可以有效消除线损的影响，提高了计算结果的精度。整个误差分析方案通过采用从上至下逐级传递进行相对误差计算，可以快速、精准地构建出整个台区各节点的相对误差，并且可以实现实时在线检测。
可以理解，本实施例的系统中的各个模块与上述方法实施例中的各个步骤相对应，故各个模块的具体工作过程在此不再赘述，参考上述方法实施例即可。
另外，本发明的另一实施例还提供一种设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如上所述的方法的步骤。
另外，本发明的另一实施例一种计算机可读取的存储介质，用于存储对低压台区用采系统进行误差分析的计算机程序，所述计算机程序在计算机上运行时执行如上所述的方法的步骤。
一般计算机可读取存储介质的形式包括：软盘(floppy disk)、可挠性盘片(flexible disk)、硬盘、磁带、任何其与的磁性介质、CD-ROM、任何其余的光学介质、打孔卡片(punch cards)、纸带(paper tape)、任何其余的带有洞的图案的物理介质、随机存取存储器(RAM)、可编程只读存储器(PROM)、可抹除可编程只读存储器(EPROM)、快闪可抹除可编程只读存储器(FLASH-EPROM)、其余任何存储器芯片或卡匣、或任何其余可让计算机读取的介质。指令可进一步被一传输介质所传送或接收。传输介质这一术语可包含任何有形或无形的介质，其可用来存储、编码或承载用来给机器执行的指令，并且包含数字或模拟通信信号或其与促进上述指令的通信的无形介质。传输介质包含同轴电缆、铜线以及光纤，其包含了用来传输一计算机数据信号的总线的导线。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低压台区用采系统的误差分析方法，其特征在于，用采系统在低压台区的一级分支处设置有一级分支单元、在每个表箱内设置有表箱终端，所述一级分支单元用于分别计量台区总表下各个一级分支的负荷，所述表箱终端用于计量表箱的总负荷，所述误差分析方法包括以下内容：
从整个低压台区中构建出总表区域、分支区域和表箱区域，所述总表区域由台区总表和一级分支单元的各个一级分支构成，所述表箱区域由表箱终端和多个户表构成，所述分支区域由一级分支单元与各个表箱终端构成；
采用严格校准的高精度设备与台区总表同步计量，计算得到台区总表的相对误差，基于台区总表的相对误差计算结果采用电量算法计算得到总表区域内各个一级分支的相对误差；所述电量算法采用以下公式计算相对误差：
其中，x总＝1/(1+δ总)，xi＝1/(1+δi)，δ总表示总表区域内或表箱区域内的总节点的相对误差，δi表示总表区域内或表箱区域内的分节点i的相对误差，E总测表示总表区域内或表箱区域内的总节点的电量测量值，E总测表示总表区域内或表箱区域内的分节点i的电量测量值，n表示总表区域内或表箱区域内的分节点的数量；
基于总表区域内各个一级分支的相对误差计算结果，采用负荷阶跃特征值算法计算得到分支区域内各分节点的相对误差；
基于表箱终端的相对误差计算结果，采用电量算法计算得到表箱区域内各户表的相对误差；
所述采用负荷阶跃特征值算法计算得到分支区域内各分节点的相对误差的过程具体包括以下内容：
利用低压台区的ECU对分支区域内各个分节点进行精准校时；
计量并抄读分支区域内各个节点的负荷值，从中筛选出负荷阶跃特征值；
将分支区域内各分节点的负荷阶跃特征值与总节点的负荷阶跃特征值进行匹配，利用匹配成功的负荷阶跃特征值计算得到分支区域内各分节点的相对误差。
2.如权利要求1所述的低压台区用采系统的误差分析方法，其特征在于，所述计量并抄读分支区域内各个节点的负荷值，从中筛选出负荷阶跃特征值的过程具体包括以下内容：
周期性计量并抄读分支区域内各个节点的负荷数据，得到各个节点的负荷曲线；
采用滑动窗口分别在各个节点的负荷曲线上滑动以筛选出负荷阶跃特征，所述滑动窗口包括沿时间轴从左至右依次设置的左侧辅助判别区、阶跃判别区和右侧辅助判别区；
基于筛选出的负荷阶跃特征得到各个节点的负荷阶跃特征值，所述负荷阶跃特征值包括阶跃时刻、阶跃幅值和阶跃方向。
3.如权利要求2所述的低压台区用采系统的误差分析方法，其特征在于，当负荷跳变在阶跃判别区内完成且跳变幅值达到阈值，且此时左侧辅助判别区和右侧辅助判别区的负荷均方差均小于均方差阈值，则判定该负荷跳变为负荷阶跃特征，否则放弃该负荷跳变。
4.如权利要求1所述的低压台区用采系统的误差分析方法，其特征在于，所述将分支区域内各分节点的负荷阶跃特征值与总节点的负荷阶跃特征值进行匹配的过程包括以下内容：
对于分节点的每个负荷阶跃特征值，以特征值的阶跃时刻为中点构建第一时间窗口，将分节点的负荷阶跃特征值与总节点在第一时间窗口内的负荷阶跃特征值进行匹配，得到该分节点不同时刻的多个匹配成功的负荷阶跃特征值；
计算分节点中匹配成功的负荷阶跃特征值与总节点相应的负荷阶跃特征值的平均时间偏差；
对第一时间窗口的尺寸进行缩水处理得到第二时间窗口，并以分节点中上一轮匹配成功的负荷阶跃特征值的阶跃时刻加上计算得到的平均时间偏差作为第二时间窗口的中点，将分节点中上一轮匹配成功的负荷阶跃特征值与总节点在第二时间窗口内的负荷阶跃特征值进行匹配，得到多个匹配成功的负荷阶跃特征值；
重复执行上述平均时间偏差计算过程和时间窗口缩水匹配过程，直至得到满足精度要求的目标时间窗口，以及满足匹配数目要求的负荷阶跃特征值。
5.如权利要求1所述的低压台区用采系统的误差分析方法，其特征在于，还包括以下内容：
采用负荷阶跃特征值算法计算总表区域内各个一级分支的相对误差，得到不同的阶跃幅值所对应的相对误差计算结果，将不同的阶跃幅值所对应的相对误差计算结果与基于电量算法计算得到的相对误差计算结果进行匹配，针对每个一级分支，筛选出匹配度最大时所对应的阶跃幅值，在采用负荷阶跃特征值算法计算分支区域内各分节点的相对误差时，采用筛选出的阶跃幅值进行计算。
6.一种低压台区用采系统的误差分析系统，采用如权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，用采系统在低压台区的一级分支处设置有一级分支单元、在每个表箱内设置有表箱终端，所述一级分支单元用于分别计量台区总表下各个一级分支的负荷，所述表箱终端用于计量表箱的总负荷，所述误差分析系统包括：
分区构建模块，用于从整个低压台区中构建出总表区域、分支区域和表箱区域，所述总表区域由台区总表和一级分支单元的各个一级分支构成，所述表箱区域由表箱终端和多个户表构成，所述分支区域由一级分支单元与各个表箱终端构成；
总表区域误差计算模块，用于采用严格校准的高精度设备与台区总表同步计量，计算得到台区总表的相对误差，并基于台区总表的相对误差计算结果采用电量算法计算得到总表区域内各个一级分支的相对误差；
分支区域误差计算模块，用于基于总表区域内各个一级分支的相对误差计算结果，采用负荷阶跃特征值算法计算得到分支区域内各分节点的相对误差；
表箱区域误差计算模块，用于基于表箱终端的相对误差计算结果，采用电量算法计算得到表箱区域内各户表的相对误差。
7.一种设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序，用于执行如权利要求1～5任一项所述的方法的步骤。
8.一种计算机可读取的存储介质，用于存储对低压台区用采系统进行误差分析的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在计算机上运行时执行如权利要求1～5任一项所述的方法的步骤。
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