CN114152788B - 一种用户自校验误差的二表法三相电能表结构及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用户自校验误差的二表法三相电能表结构及测试方法。利用电能系统的电能守恒关系建立数学模型，根据所述三通阵列结构的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块所检测的电能数据，计算所述三通阵列结构的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块的电能测量误差，通过计算得到的误差补偿新测量得到的电能数据，持续迭代计算分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块的测量误差，计算合相误差，得到用户自校验误差的二表法三相电能表的无误差或者等误差数据。能够减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度。
Description
技术领域
本发明属于智能表测量技术领域，更具体地，涉及一种用户自校验误差的二表法三相电能表结构及测试方法。
背景技术
目前，大量使用的，例如，电表、水表、煤气表或其他流量计等，因为在现实生活中的使用量太大，无法都拆回实验室检测流量误差。亟需找到在线检测这些流量传感器误差的技术和方法；
对于数学算法而言，当流量测量系统比较大时，流量测量系统中所包含的流量传感器很多，用户流量消费习惯的相似性，会衍生出流量表计数据的多重共线性问题，数据计算方法的计算精度受到影响。
传统做法是，在被测量流量测量系统的管线上或者节点处安装流量传感器，测量每一个点的流量，需要时分别校验每个流量传感器的测量误差。这种做法带来的问题是，流量传感器误差校验的工作量巨大，成本过高。
鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用户自校验误差的二表法三相电能表结构及测试方法，其目的在于通过用户自校验误差的二表法三相电能表不仅可以构造任何规模的电能测量系统，而且通过用户自校验误差的二表法三相电能表可以将规模较大的电能测量系统划分为若干规模较小的电能阵列，每个电能阵列均满足相对能量守恒定律，分别计算每个电能阵列中的三相电能传感器的误差，减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度，由此解决电能数据的多重共线性的技术问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种用户自校验误差的二表法三相电能表，所述的用户自校验误差的二表法三相电能表包括两组1分2 的三相电能分流结构，各个电能分流结构各自构成了一个符合电能守恒关系的三相电能系统，其中，每一组1分2的三相电能分流结构中，1个总的和2个分的管线上分别设置有电能传感单元，所述电能传感单元包括分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块，在每一组1分2的三相电能分流结构的任一管线上串接误差参考标准装置的方式，依据电能量守恒关系建立数学模型，利用电能传感单元和误差参考标准装置采集的电能数据，完成所述电能传感单元测量误差的计算，其中，所述的三相电能分流结构在二表法电能计量方法下，包括独立的AB相和BC相单相电能传感单元构成的相对独立的2套1分2的单相的三通阵列结构电能传感器；其中，所述电能传感单元具体表现为各单相电能传感单元，具体的：
利用电能系统的电能守恒关系建立数学模型，利用所述的电能分流结构和误差参考标准装置所检测的电能数据，计算所述单相的三通阵列结构电能传感器的进线管线和分线管线上分别设置的电能传感单元的电能测量误差，通过利用计算得到的误差补偿新测量得到的电能数据，持续迭代计算电能传感单元的测量误差，得到单相的三通阵列结构电能传感器的无误差或者等误差数据；
其中，总表计量模块与设置在AB相间的用户电能表分相1串联，所分相副表模块与用户家用电能线路串联，所述分相校表线路计量模块为相对用户家用电能线路新增的并联检测线路。
优选的，利用单相电能传感单元和单相误差参考标准装置采集的电能数据，完成所述单相电能传感单元测量误差的计算，分别计算AB、BC两相的单相电能传感单元的测量误差后，通过合相计算，得到用户自校验误差的二表法三相电能表的合相电能测量误差，通过利用计算得到的合相误差补偿新测量得到的三相电能数据，持续迭代计算和补偿电能传感单元的测量误差，得到用户自校验误差的二表法三相电能表的无误差或者等误差数据。
优选的，所述用户自校验误差的二表法三相电能表的表体或表壳上安装或预留有所述的校表线路的线路接入的接线端子，便于误差参考标准装置的接入。
第二方面，本发明还提供了一种用户自校验误差的二表法三相电能表，所述的用户自校验误差的二表法三相电能表由1个传统的两表法的三相电能表在三相上各加装1个三通阵列结构的误差自校验模块构成，具体的，所述的三通阵列结构的三相误差自校验模块由2个单相的三通阵列结构的电能传感器构成，每个1分2的单相的三通阵列结构电能传感器由该相上增加的总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块构成，构成了一个符合电能守恒关系的单相电能系统，通过在每一组1分2的三相电能分流结构的任一管线上串接单相误差参考标准装置的方式，依据电能量守恒关系建立数学模型，利用分相电能传感单元和分相误差参考标准装置采集的电能数据，完成所述各相电能传感单元测量误差的计算，分别计算两表法的两路的分相电能传感单元的测量误差后，通过合相计算，得到用户自校验误差的二表法三相电能表的合相电能测量误差，通过利用计算得到的合相误差补偿新测量得到的三相电能数据，持续迭代计算和补偿电能传感单元的测量误差，得到用户自校验误差的二表法三相电能表的无误差或者等误差数据。
第三方面，本发明还提供了一种用户自校验误差的二表法三相电能表的测量方法，所述测量方法包括：
在所述电能测量系统中指定或者建立一个误差参考标准装置并赋予其参考误差值；
采集所述电能测量系统中全部输入支路和输出支路上的三相电能传感器的原始测量数据，以及所述误差参考标准装置的原始测量数据；
针对所述误差参考标准装置所在的1分2的三通阵列，利用相对电能守恒关系建立的数学模型，计算得到所述误差参考标准装置所在的1分2 的三通阵列中的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块的参照测量误差值；
获取与已经计算得到参照测量误差值的用户自校验误差的二表法三相电能表存在上一级或者下一级1分2关系的用户自校验误差的二表法三相电能表，利用相对电能守恒关系，计算得到相应上一级或者下一级1分2的三通阵列中的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块的参照测量误差值；
通过一次或者多次所述上一级或者下一级计算出1分2的三通阵列中的三相电能传感器的参照测量误差值过程，从而得到所述电能测量系统中全部三通阵列结构的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块的参照测量误差值，以根据每一用户自校验误差的二表法三相电能表的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到等误差数据或无误差数据。
优选的，所述根据每一电能传感单元的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到等误差数据或无误差数据包括：
利用参照测量误差值补偿对应的原始测量数据，得到各三相电能传感器相对于误差参考标准装置的参考误差值的等误差数据；其中，在误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在△X偏差时，利用△X偏差补偿对应的各三相电能传感器的等误差数据，得到无误差数据；或者，
直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各用户自校验误差的二表法三相电能表的无误差数据。
优选的，获取误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间的△X 偏差，具体为：
取下被选定作为误差参考标准装置的三相电能传感器，测量被取下的三相电能传感器的真实误差值；被取下的三相电能传感器的真实误差值减去被选定的三相电能传感器的参考误差值，得到△X偏差。
优选的，确定误差参考标准装置和被赋予的参考误差数值，具体为：
在电能测量系统的任意一个用户自校验误差的二表法三相电能表的任一管线支路上，串联一已知真实误差值的三相电能传感器单元；
在电能测量系统运行过程中，分别读取所述已知真实误差值的三相电能传感器单元的电能数据和被选定的支路上的三相电能传感器的电能数据，计算出被选定的支路上的三相电能传感器的真实误差值；
被选定的支路上的三相电能传感器作为误差参考标准装置，并且，使用计算得到的被选定的支路上的三相电能传感器的真实误差值，计算得到电能测量系统中每一相连的三相电能传感器的真实误差。
优选的，所述误差参照标准装置的参照误差值，包括：
在电能测量系统中，任一选取三相电能传感器作为误差参照标准装置后，为所述误差参照标准装置的测量误差配以预设的参照误差值，其中，所述误差参照标准装置的预设的参照误差值与自身实际误差值的差值，等于△X偏差。
优选的，在完成电能系统中三通阵列的布局，以及在完成所述1个总的和2个分的线路上分别设置的三相电能传感器电能测量误差计算后，用三通阵列中误差修订后的测量数据来完成相应管线上电能系统中的电能测量装置的误差的持续迭代地计算。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供了一种用户自校验误差的二表法三相电能表及其构成测量系统和测量方法，本发明所提供的电能测量系统包括至少两级用户自校验误差的二表法三相电能表，其中，用户自校验误差的二表法三相电能表不仅可以构造任何规模的电能测量系统，而且通过用户自校验误差的二表法三相电能表可以将规模较大的电能测量系统划分为若干规模较小的电能阵列，每个电能阵列均满足相对能量守恒定律，分别计算每个电能阵列中的三相电能传感器的误差，减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种用户自校验误差的二表法三相电能表构成的电能测量系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种基于共享标准的电路结构示意图；
图3是本发明实施例提供的第一种实现方式的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的第二种实现方式的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的一种误差校准装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明所涉及的误差参考标准装置指的是作为误差参考基准的标准器，因此，描述中的确定误差参照标准装置，某种含义上来说就是将误差参考标准装置所上报的电能数据作为计算过程中破除齐次方程的误差参考标准。无论使用物理实验方法还是使用数学计算方法，任何一个量的测量都是相对于一个参考基准的测量；任何一次测量误差的检测都是相对于一个误差参考基准的检测，这个用于误差参考基准的标准器或数据被称为误差参考标准。例如，传统电能表误差检验的实验中的“标准表”就是一种误差参考标准。利用电能数据计算误差时，被当作参考基准数据使用的电能传感器的数据误差，就是这次计算的误差参考标准。
本发明所涉及的等误差数据指的是：对于任何一个有误差的传感器，当它的测量误差被检测出来后，用这个检测出来的误差值对传感器的原始测量数据(该原始测量数据带有误差)做误差校准处理之后，得到的所有校准后的电能数据仍然存在的误差都等于检测误差方法带来的误差。这些校准后的电能数据被称为“等误差”数据。所述的“等误差”等于误差参考标准自身的误差值(在本发明各实施例中也被描述为△X偏差)。等误差概念下，经过误差校准处理后，传感系统的每一个电能数据的测量误差是相同的。等误差概念，是发明人是针对传感系统领域经过多年研究后提出的有效理论。
本发明所涉及的无误差数据指的是：对于任何等误差数据，当它的“等误差”被测量和校准后，得到的数据即为无误差数据。考虑到理论上不可能存在绝对的无误差数据，可以换言之，无误差数据就是没有误差或者误差可以忽略不计的数据。
实施例1：
一种用户自校验误差的二表法三相电能表，如图1所示，在已有的三相电能供电线A相线、B相线和C相中的AB相线和BC相线各自用户自校验误差的二表法三相电能表包括三组1分2的三相电能分流结构，各个电能分流结构各自构成了一个符合电能守恒关系的三相电能系统，其中，每一组1分2的三相电能分流结构中，1个总的和2个分的管线上分别设置有电能传感单元，所述电能传感单元包括分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块，在每一组1分2的三相电能分流结构的任一管线上串接误差参考标准装置的方式，依据电能量守恒关系建立数学模型，利用电能传感单元和误差参考标准装置采集的电能数据，完成所述电能传感单元测量误差的计算，其中，所述的三相电能分流结构在二表法电能计量方法下，包括独立的AB相和BC相单相电能传感单元构成的相对独立的2套1 分2的单相的三通阵列结构电能传感器；其中，所述电能传感单元具体表现为各单相电能传感单元，具体的：
利用电能系统的电能守恒关系建立数学模型，利用所述的电能分流结构和误差参考标准装置所检测的电能数据，计算所述单相的三通阵列结构电能传感器的进线管线和分线管线上分别设置的电能传感单元的电能测量误差，通过利用计算得到的误差补偿新测量得到的电能数据，持续迭代计算电能传感单元的测量误差，得到单相的三通阵列结构电能传感器的无误差或者等误差数据；
其中，总表计量模块与设置在AB相间的用户电能表分相1串联，所分相副表模块与用户家用电能线路串联，所述分相校表线路计量模块为相对用户家用电能线路新增的并联检测线路。
此处依据的是，持续迭代计算电能传感单元的测量误差，直到计算出的前后两次误差值结果的差值小于预设值(所述预设值根据经验和测试实验得到，在此不具体展开描述)，则可认定得到单相的三通阵列结构电能传感器中各个电能传感器的无误差或者等误差值。
本发明实施例提供了一种用户自校验误差的二表法三相电能表，其中，用户自校验误差的二表法三相电能表不仅可以构造任何规模的电能测量系统，而且通过用户自校验误差的二表法三相电能表可以将规模较大的电能测量系统划分为若干规模较小的电能阵列，每个电能阵列均满足相对能量守恒定律，分别计算每个电能阵列中的三相电能传感器的误差，减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度。
结合本发明实施例，存在一种优选的扩展方案，用户自校验误差的二表法三相电能表为二表法的用户自校验误差的二表法三相电能表，由2个单相的三通阵列结构的电能传感器组成，具体的：
每个1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器，构成了一个符合电能守恒关系的单相电能系统，其中，1个总的和2个分的单相管线上分别设置有单相电能传感单元，通过在每一组1分2的三相电能分流结构的任一管线上串接单相误差参考标准装置的方式，依据电能量守恒关系建立数学模型，利用单相电能传感单元和单相误差参考标准装置采集的电能数据，完成所述单相电能传感单元测量误差的计算，分别计算AB、BC两相的单相电能传感单元的测量误差后，通过合相计算，得到用户自校验误差的二表法三相电能表的合相电能测量误差，通过利用计算得到的合相误差补偿新测量得到的三相电能数据，持续迭代计算和补偿电能传感单元的测量误差，得到用户自校验误差的二表法三相电能表的无误差或者等误差数据。
实施例2：
一种用户自校验误差的二表法三相电能表的测量方法，所述测量方法包括：
在所述电能测量系统中指定或者建立一个误差参考标准装置并赋予其参考误差值；
采集所述电能测量系统中全部输入支路和输出支路上的三相电能传感器的原始测量数据，以及所述误差参考标准装置的原始测量数据；
针对所述误差参考标准装置所在的1分2的三通阵列，利用相对电能守恒关系建立的数学模型，计算得到所述误差参考标准装置所在的1分2 的三通阵列中的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块的参照测量误差值；
获取与已经计算得到参照测量误差值的用户自校验误差的二表法三相电能表存在上一级或者下一级1分2关系的用户自校验误差的二表法三相电能表，利用相对电能守恒关系，计算得到相应上一级或者下一级1分2的三通阵列中的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块的参照测量误差值；
通过一次或者多次所述上一级或者下一级计算出1分2的三通阵列中的三相电能传感器的参照测量误差值过程，从而得到所述电能测量系统中全部三通阵列结构的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块的参照测量误差值，以根据每一用户自校验误差的二表法三相电能表的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到等误差数据或无误差数据。
结合本发明实施例，存在一种优选的扩展方案，所述根据每一电能传感单元的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到等误差数据或无误差数据，包括：
利用参照测量误差值补偿对应的原始测量数据，得到各三相电能传感器相对于误差参考标准装置的参考误差值的等误差数据；其中，在误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在△X偏差时，利用△X偏差补偿对应的各三相电能传感器的等误差数据，得到无误差数据；或者，
直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各用户自校验误差的二表法三相电能表的无误差数据。
结合本发明实施例，存在一种优选的扩展方案，获取误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间的△X偏差，具体为：
取下被选定作为误差参考标准装置的三相电能传感器，测量被取下的三相电能传感器的真实误差值；被取下的三相电能传感器的真实误差值减去被选定的三相电能传感器的参考误差值，得到△X偏差。
结合本发明实施例，存在一种优选的扩展方案，确定误差参考标准装置和被赋予的参考误差数值，具体为：
在电能测量系统的任意一个用户自校验误差的二表法三相电能表的任一管线支路上，串联一已知真实误差值的三相电能传感器单元；
在电能测量系统运行过程中，分别读取所述已知真实误差值的三相电能传感器单元的电能数据和被选定的支路上的三相电能传感器的电能数据，计算出被选定的支路上的三相电能传感器的真实误差值；
被选定的支路上的三相电能传感器作为误差参考标准装置，并且，使用计算得到的被选定的支路上的三相电能传感器的真实误差值，计算得到电能测量系统中每一相连的三相电能传感器的真实误差。
结合本发明实施例，存在一种优选的扩展方案，所述误差参照标准装置的参照误差值，包括：
在电能测量系统中，任一选取三相电能传感器作为误差参照标准装置后，为所述误差参照标准装置的测量误差配以预设的参照误差值，其中，所述误差参照标准装置的预设的参照误差值与自身实际误差值的差值，等于△X偏差。
结合本发明实施例，存在一种优选的扩展方案，在完成电能系统中三通阵列的布局，以及在完成所述1个总的和2个分的线路上分别设置的三相电能传感器电能测量误差计算后，用三通阵列中误差修订后的测量数据来完成相应管线上电能系统中的电能测量装置的误差的持续迭代地计算。
实施例3：
目前，当电能测量系统规模较大时，由于用户电能消费习惯的相似性，会衍生出电能表数据的多重共线性问题，不仅会降低计算的效率，而且数据计算方法的计算精度受到影响。在本发明实施例以及后续实施例中，将侧重从三相电能传感器中的单相电能传感器作为阐述对象，来展示本发明实施例1-实施例2的具体实现过程。而作为本领域技术人员而言，进一步根据二表法，实现合相计算的过程属于三相电领域公知的技术内容，因此不过多赘述。
为解决前述问题，本实施例提供一种便于校验误差的电能测量系统，在实际使用中，将带有电能传感器的管线的电能测量系统构造为多个便于计算误差的子系统总合的结构，该电能测量系统包括至少两级1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器，其中，1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器不仅可以构造任何规模的电能测量系统，而且通过1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器可以将规模较大的三相电能测量系统中的各个单相电能测量系统划分为若干规模较小的电能阵列，每个电能阵列均满足相对能量守恒定律，分别计算每个电能阵列中的电能传感器的误差，可以有效降低电能数据的多重共线性问题。
其中，针对每个电能阵列中的多个电能传感器符合正确的网络拓扑关系。网络拓扑关系指的是，进线侧电能传感器与出线侧电能传感器之间的连接以及归属关系，其中，进线侧电能传感器与出线侧电能传感器的概念是相对而言的，是一种电能总表和电能分表的关系。
结合图1，说明本实施例的由用户自校验误差的二表法三相电能表构成的电能测量系统的结构示意图，该电能测量系统包括：至少两级1分2的三通阵列结构的电能传感器，其中，每一级1分2的三通阵列结构的电能传感器包括一个位于进线侧的电能传感器总表单元和2个位于出线侧的电能传感器分表单元，一个位于进线侧的电能传感器总表单元和2个位于出线侧的电能传感器分表单元构成相对能量守恒关系。
其中，针对相邻两级1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器，在上一级1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器中位于出线侧的电能传感器分表单元，为下一级1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器位于进线侧的电能传感器总表单元。
在本实施例中，上一级和下一级是相对概念，其中，除去最上一级的电能传感器和最后一级的电能传感器，位于中间的电能传感器，在不同的1分 2的单相的三通阵列结构的电能传感器中，既可以从属于上一级1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器，也可以从属于下一级1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器，当某一电能传感器从属于上一级1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器时，该电能传感器为电能传感器分表；当某一电能传感器从属于下一级1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器时，该电能传感器为电能传感器总表。
解释说明对1分2三通阵列结构的电能传感器自身的误差计算与补偿。
对于一个1个流入管线2个流出管线的电能测量系统，电能符合相对能量守恒关系，即满足如下公式：
其中，在前述公式中w0，x0和wi，xi分别代表1个电能传感器总表与第i块电能传感器对应的原始测量数据和误差。
在前述公式中，x0和xi中任何一个为已知量，就可以通过读取不少于2 次数据，计算得到其他的电能传感器的误差数值。
利用计算得到的误差数值对电能传感器总表单元和电能传感器分表的读数做补偿，可以得到无误差或等误差的电能数据：
w′0＝w0(1+x0)
w′i＝wi(1+xi)
其中，w′0和w′i分别代表补偿后的电能传感器总表单元和电能传感器分表的电能数据，补偿后的数据同样也满足相对能量守恒关系：
在前述的计算过程中，需要设置误差参考标准，通过误差参考标准可以得到无误差数据或等误差数据，从而对电能测量系统进行误差校正。
其中，当误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在△X偏差时，利用△X偏差补偿对应的各电能传感器的等误差数据，得到无误差数据。当误差参考标准装置的参考误差值与其真实误差值相同时，直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各电能传感器的无误差数据。
其中，共享标准方法指的是：将一个已知或未知误差的电能传感器串入 1个1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器中的任一支路管线，作为误差参考标准装置使用，可以完成对应1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器误差计算。然后，将此同一个已知或未知误差的电能传感器，通过管线切换，串入到相邻的1个1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器中的任一支路管线，作为误差参考标准装置使用，可以完成相邻1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器误差计算。通过共享标准方法，可以用在2 个独立的1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器之间误差量值传递。
具体地，所述电能测量系统包括第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器和第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器，其中，所述第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器和所述第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器相互独立；
所述电能测量系统还包括一误差参考标准装置，所述误差参考标准装置设置在所述第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器的一管线支路上，所述误差参考标准装置还设置在所述第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器的一管线支路上，其中，被选定的管线支路上设置有开关；其中，通过设置开关的状态切换所述误差参考标准装置被串入的管线支路，以选择性将所述误差参考标准装置串联至所述第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器或所述第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器。
举例而言，相应的电路结构设计可以参照图2，通过控制相应的开关的通断，进行管线切换。如图2所示，以1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器为例解释说明，第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器和第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器相互独立，误差参照标准装置同时串联在第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器和第二 1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器的其中一个管线支路上，同时在第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器的管线支路上设置开关K1，开关K1与误差参照标准装置并联，开关K1与误差参照标准装置均与被选定支路上的电能传感器串联，且误差参照标准装置与被选定支路上的电能传感器之间设置有一开关K2；同时在第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器的管线支路上设置开关K3，开关K3与误差参照标准装置并联，开关K3与误差参照标准装置均与被选定支路上的电能传感器串联，且误差参照标准装置与被选定支路上的电能传感器之间设置有一开关K4。其中，开关K1～K4为继电器的开关通道，通过继电器控制相应开关K1～K4的通断。
在实际使用中，当开关K1被设置为断开状态，开关K2被设置为闭合状态，开关K3被设置为闭合状态，开关K4被设置为断开状态时，误差参照标准装置被串联至第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器对应的管线上，作为误差参照标准，对第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器中的电能传感器进行误差校验。
在实际使用中，当开关K1被设置为闭合状态，开关K2被设置为断开状态，开关K3被设置为断开状态，开关K4被设置为闭合状态时，误差参照标准装置被串联至第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器对应的管线上，作为误差参照标准，对第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器中的电能传感器进行误差校验。
在本实施例中，通过一个误差参照标准装置可以完成两个相互独立的1 分2的单相的三通阵列结构的电能传感器的误差校准，且不影响彼此的正常工作。在1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器中，共享标准方法相类似，在此不再赘述。
其中，串接标准方法指的是：将已知误差的电能传感器串入1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器中的任一支路管线，作为误差参考标准装置使用，可以完成1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器误差计算。
其中，事后校正方法指的是：选定1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器中的1个支路电能传感器，并赋予其参考误差值，计算得出1分2 的单相的三通阵列结构的所有电能传感器的误差。从所在的1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器上取下任一支路管线电能传感器，使用规范实验方法测取其真实误差值，利用设定的参考误差值和其真实误差值，可以算出二者之间的偏差，用这个偏差修正所有电能传感器的误差，可以得出所有电能传感器的真实误差，再对原始测量数据进行校正，可以得到无误差数据。
进一步地，所述电能测量系统包括微处理器和数据传输模块，所述微处理器与各个电能传感器连接，所述数据传输模块与所述微处理器相连，用于向云服务器发送微处理器从各个电能传感器中采集到的电能数据。
其中，所述微处理器中的预设数量I/O口被设定为与预设数量电能传感器的数据传输端相连。位于最后一级的电能传感器分表的采集端与其负责检测的用户线路和/或用户管道进行耦合，用于将相应用户的实际使用情况反馈给所述微处理器；其中，所述数据传输模块与所述微处理器相连，在有需要的时候，向云服务器发送从各电能传感器中采集到的检测数据。
结合上述各个实施例，本发明所提供的电能测量系统包括至少两级1分 2的单相的三通阵列结构的电能传感器，其中，1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器不仅可以构造任何规模的电能测量系统，而且通过1分2 的单相的三通阵列结构的电能传感器可以将规模较大的电能测量系统划分为若干规模较小的电能阵列，每个电能阵列均满足相对能量守恒定律，分别计算每个电能阵列中的电能传感器的误差，减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度。
实施例4：
结合上述实施例的电能测量系统，本实施例提供一种用户自校验误差的二表法三相电能表构成的电能系统的测量方法。
在本实施例中，为了对原始数据进行校准，需要先设置误差参照标准装置，再基于误差参照标准装置对原始测量数据进行校准，以消除误差，得到较为准确的电能数据。关于误差参照标准装置的设置至少存在如下几种方式。
方式一：采用事后校准法，所述确定误差参照标准装置，具体为在所述电能测量系统中任意选定一个电能传感器作为误差参照标准装置，则获取误差参照标准装置的实际误差值与所述参照误差值之间存在△X偏差，如图3所示，具体包括：
步骤1111：从电能测量系统取下被选定的电能传感器，测量被选定的电能传感器的实际误差值。
结合图1，电能测量系统包括大量的电能传感器，其中，针对每一级1 分2的单相的三通阵列结构的电能传感器，均包括3个电能传感器，其中，一个电能传感器总表用于测量进线能量，2个电能传感器分表用于测量分线能量，3个电能传感器构成正确的网络拓扑关系，关于网络拓扑关系的正确与否，可以根据相关法进行确定。
针对每一级1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器，可以在3个电能传感器中任一选择一电能传感器作为误差参照标准装置。
步骤1112：所述被选定的电能传感器的实际误差值减去所述被选定的电能传感器的参照误差值，得到所述△X偏差。
其中，指定所述误差参照标准装置的测量误差为指定值，在可选的实施例中，依据实际情况自行指定一数值作为误差指定值，也可以从标准测量误差区间中选取一个数值作为指定值。该指定值可能与电能传感器的真实测量误差存在出入，并不能真实反映该电能传感器的测量误差。所述误差参照标准装置的误差指定值与自身真实的误差值的差值，等于所述△X偏差。
方式二：采用串联标准方法，所述确定误差参照标准装置，具体为在所述电能测量系统中任意一个电能传感器所在的支路上，串联一已知实际误差值的第一电能传感器单元，则所述计算得到所述电能测量系统中每一电能传感器的参照测量误差，如图4所示，具体电能测量系统包括：
步骤1121：在所述电能测量系统运行过程中，分别读取第一电能传感器单元的电能数据和所述支路上的电能传感器的电能数据，并计算出被选定的支路上的电能传感器的实际误差值。
步骤1122：所述被选定的支路上的电能传感器作为误差参照标准装置，并且，使用所述计算得到的被选定的支路上的电能传感器的实际误差值，计算得到所述电能测量系统中每一电能传感器的真实误差。
相比较方式一，方式二更适合于具体应用的实例场景，但是，方式二的实现过程中，也推荐在已有电能测量系统的某一条支路或者多条支路中设置可供介入所述第一电能传感器单元的接口。
方式三：采用共享标准的方式，将一个已知或未知误差的电能传感器串入1个1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器中的任一支路管线，作为误差参考标准装置使用，可以完成对应1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器误差计算。然后，将此同一个已知或未知误差的电能传感器，通过管线切换，串入到相邻的1个1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器中的任一支路管线，作为误差参考标准装置使用，可以完成相邻1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器误差计算。通过共享标准方法，可以用在 2个独立的1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器之间误差量值传递。
具体地，所述电能测量系统包括第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器和第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器，其中，所述第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器和所述第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器相互独立，即，第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器从属于一电能测量系统，第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器从属于另一电能测量系统；所述电能测量系统还包括一误差参考标准装置，所述误差参考标准装置设置在所述第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器的一管线支路上，所述误差参考标准装置还设置在所述第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器的一管线支路上，其中，被选定的管线支路上设置有开关；其中，通过设置开关的状态切换所述误差参考标准装置被串入的管线支路，以选择性将所述误差参考标准装置串联至所述第一1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器或所述第二1分2的单相的三通阵列结构的电能传感器。
在本实施例中，通过一个误差参照标准装置可以完成两个相互独立的1 分2的单相的三通阵列结构的电能传感器的误差校准，且不影响彼此的正常工作。
在其他方式中，还可以将一标准表引入到电能测量系统中，该标准表作为误差参照标准装置。关于误差参照标准装置的设置方式依据实际情况进行选择，在此，不做具体限定。
在本实施例中，利用参照测量误差值补偿对应的原始测量数据，得到各电能传感器相对于误差参考标准装置的参考误差值的等误差数据；其中，在误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在△X偏差时，利用△X偏差补偿对应的各电能传感器的等误差数据，得到无误差数据；或者，
直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各电能传感器的无误差数据。
当采用前述方式二设置误差参照标准装置或者直接引用标准表作为误差参照标准装置时，基于所述误差参照标准装置获取所述电能测量系统中每一电能传感器的测量误差，前述测量误差是每一电能传感器的实际误差值，然后，基于每一电能传感器的实际误差值对相应的原始测量数据进行校准，得到无误差数据。
当采用前述方式一选定误差参照标准装置时，基于所述误差参照标准装置获取所述电能测量系统中每一电能传感器的测量误差，前述测量误差是每一电能传感器的参照测量误差，与实际误差值可能不相等。依据参照测量误差对原始测量数据进行校准后，得到补偿后的电能数据，针对电能测量系统，每一电能传感器对应的补偿后的电能数据为等误差数据，需要消除等误差后，方能得到无误差数据。
由于等误差理论，每一电能传感器的实际误差值减去其参照测量误差，均对应等于所述△X偏差。因此，可以任意选取一电能传感器，获取其实际误差值，以获取电能测量系统的△X偏差，从而对其他电能传感器的补偿后的电能数据进行校准，得到无误差电能数据。
在本实施例中，在获取了所述△X偏差后，依据所述△X偏差，对所述每一电能传感器的补偿后的电能数据进行校准，得到每一电能传感器的无误差电能数据，其中，无误差电能数据是理论上没有误差的数据或者误差可以忽略不计的数据。
实施例5：
如图5所示，是本发明实施例的误差校准装置的结构示意图。本实施例的误差校准装置包括一个或多个处理器41以及存储器42。其中，图5 中以一个处理器41为例。
处理器41和存储器42可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。
存储器42作为用于存储一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序和非易失性计算机可执行程序，如实施例2～实施例 5中的测量方法。处理器41通过运行存储在存储器42中的非易失性软件程序和指令，从而执行测量方法。
存储器42包括高速随机存取存储器和/或非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器42可选包括相对于处理器41远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器41。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(Read Only Memory，简写为ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，简写为RAM)、磁盘或光盘等。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用户自校验误差的二表法三相电能表结构，其特征在于，所述用户自校验误差的二表法三相电能表包括两组1分2的三相电能分流结构，各个电能分流结构各自构成了一个符合电能守恒关系的三相电能系统，其中，每一组1分2的三相电能分流结构中，1个总的和2个分的管线上分别设置有电能传感单元，所述电能传感单元包括总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块，在每一组1分2的三相电能分流结构的任一管线上串接误差参考标准装置的方式或者指定误差参考标准装置的方式，依据电能量守恒关系建立数学模型，利用电能传感单元和误差参考标准装置采集的电能数据，完成所述电能传感单元测量误差的计算，其中，所述的三相电能分流结构在二表法电能计量方法下，包括独立的AB相和BC相单相电能传感单元构成的相对独立的2套1分2的单相的三通阵列结构电能传感器；其中，所述电能传感单元具体表现为各单相电能传感单元，具体的：
利用电能系统的电能守恒关系建立数学模型，利用所述的电能分流结构和误差参考标准装置所检测的电能数据，计算所述单相的三通阵列结构电能传感器的进线管线和分线管线上分别设置的电能传感单元的电能测量误差；在分别计算 AB、BC 两相的单相电能传感单元的测量误差后，通过合相计算，得到用户自校验误差的二表法三相电能表的合相电能测量误差，通过利用计算得到的合相电能测量误差补偿新测量得到的三相电能数据，持续迭代计算电能传感单元的测量误差，得到用户自校验误差的二表法三相电能表的无误差或者等误差数据；
其中，总表计量模块与设置在AB相间的用户电能表分相1串联，所分相副表模块与用户家用电能线路串联，所述分相校表线路计量模块为相对用户家用电能线路新增的并联检测线路。
2.根据权利要求1所述的用户自校验误差的二表法三相电能表结构，其特征在于，所述用户自校验误差的二表法三相电能表的表体或表壳上安装或预留有校表线路的线路接入的接线端子，便于误差参考标准装置的接入。
3.一种用户自校验误差的二表法三相电能表结构，其特征在于，所述的用户自校验误差的二表法三相电能表由1个传统的两表法的三相电能表在三相上各加装1个三通阵列结构的误差自校验模块构成，具体的，所述的三通阵列结构的三相误差自校验模块由2个单相的三通阵列结构的电能传感器构成，每个单相的三通阵列结构电能传感器由该相上增加的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块构成，构成了一个符合电能守恒关系的单相电能系统，通过在每一组1分2的三相电能分流结构的任一管线上串接单相误差参考标准装置的方式，依据电能量守恒关系建立数学模型，利用分相电能传感单元和分相误差参考标准装置采集的电能数据，完成所述各相电能传感单元测量误差的计算，分别计算两表法的两路的分相电能传感单元的测量误差后，通过合相计算，得到用户自校验误差的二表法三相电能表的合相电能测量误差，通过利用计算得到的合相误差补偿新测量得到的三相电能数据，持续迭代计算和补偿电能传感单元的测量误差，得到用户自校验误差的二表法三相电能表的无误差或者等误差数据。
4.一种用户自校验误差的二表法三相电能表测试方法，其特征在于，测试方法包括：
在电能测量系统中指定或者建立一个误差参考标准装置并赋予其参考误差值；
采集所述电能测量系统中全部输入支路和输出支路上的三相电能传感器的原始测量数据，以及所述误差参考标准装置的原始测量数据；
针对所述误差参考标准装置所在的1分2的三通阵列，利用相对电能守恒关系建立的数学模型，计算得到所述误差参考标准装置所在的1分2的三通阵列中的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块的参照测量误差值；
获取与已经计算得到参照测量误差值的用户自校验误差的二表法三相电能表存在上一级或者下一级1分2关系的用户自校验误差的二表法三相电能表，利用相对电能守恒关系，计算得到相应上一级或者下一级1分2的三通阵列中的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块的参照测量误差值；
通过一次或者多次所述上一级或者下一级计算出1分2的三通阵列中的三相电能传感器的参照测量误差值过程，从而得到所述电能测量系统中全部三通阵列结构的分相总表计量模块、分相副表模块和分相校表线路计量模块的参照测量误差值，根据每一用户自校验误差的二表法三相电能表的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到等误差数据或无误差数据。
5.根据权利要求4所述的用户自校验误差的二表法三相电能表测试方法，其特征在于，根据每一电能传感单元的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到等误差数据或无误差数据包括：
利用参照测量误差值补偿对应的原始测量数据，得到各三相电能传感器相对于误差参考标准装置的参考误差值的等误差数据；其中，在误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在△X偏差时，利用△X偏差补偿对应的各三相电能传感器的等误差数据，得到无误差数据；或者，
直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各用户自校验误差的二表法三相电能表的无误差数据。
6.根据权利要求5所述的用户自校验误差的二表法三相电能表测试方法，其特征在于，获取误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间的△X偏差，具体为：
取下被选定作为误差参考标准装置的三相电能传感器，测量被取下的三相电能传感器的真实误差值；被取下的三相电能传感器的真实误差值减去被选定的三相电能传感器的参考误差值，得到△X偏差。
7.根据权利要求5所述的用户自校验误差的二表法三相电能表测试方法，其特征在于，确定误差参考标准装置和被赋予的参考误差数值，具体为：
在电能测量系统的任意一个用户自校验误差的二表法三相电能表的任一管线支路上，串联一已知真实误差值的三相电能传感器单元；
在电能测量系统运行过程中，分别读取所述已知真实误差值的三相电能传感器单元的电能数据和被选定的支路上的三相电能传感器的电能数据，计算出被选定的支路上的三相电能传感器的真实误差值；
被选定的支路上的三相电能传感器作为误差参考标准装置，并且，使用计算得到的被选定的支路上的三相电能传感器的真实误差值，计算得到电能测量系统中每一相连的三相电能传感器的真实误差。
8.根据权利要求5所述的用户自校验误差的二表法三相电能表测试方法，其特征在于，所述误差参考标准装置的参考误差值，包括：
在电能测量系统中，任一选取三相电能传感器作为误差参考标准装置后，为所述误差参考标准装置的测量误差配以预设的参考误差值，其中，所述误差参考标准装置的预设的参考误差值与自身实际误差值的差值，等于△X偏差。
9.根据权利要求5所述的用户自校验误差的二表法三相电能表测试方法，其特征在于，在完成电能系统中三通阵列的布局，以及在完成所述1个总的和2个分的线路上分别设置的三相电能传感器电能测量误差计算后，用三通阵列中误差修订后的测量数据来完成相应管线上电能系统中的电能测量装置的误差的持续迭代地计算。
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| Title |
|---|
| 三相三线电能表功耗测试分析方法研究;纪峰 等;《电测与仪表》;第51卷(第17期);12-16 * |
| 不同接线方式检定三相三线电能表的比较与分析;赵吉庆 等;《计量与测试技术》;第17-18页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114152788A (zh) | 2022-03-08 |
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