CN115877313A - 一种电力计量检测系统 - Google Patents

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CN115877313A CN202310102227.6A CN202310102227A CN115877313A CN 115877313 A CN115877313 A CN 115877313A CN 202310102227 A CN202310102227 A CN 202310102227A CN 115877313 A CN115877313 A CN 115877313A
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冯忠彬
孔凡礼
赵伟
任建
张媛媛
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张军明
牛钊
廖秋刚
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Abstract

本发明公开了一种电力计量检测系统,属于电能计量技术领域,本发明包括电能检测回路、模式转换单元、电能表、备用电能表、无线通讯单元以及检测终端;其中检测终端设置有数据接收模块、数据对比模块、数据处理模块、故障判定模块、控制模块,能够实时分析电能表运行数据是否异常,进一步对电能表进行故障分析,通过对历史数据进行分析,找出最接近的历史数据,并计算分布函数曲线,更直观感受到当前数据与历史数据的差异,进一步的根据两个数据集的差异,及时发现隐蔽的计量故障;检测到计量故障的同时控制模式转换单元转换至备用电能表,实现电能表不停电在线更换,保证电能的正常计量。

Description

一种电力计量检测系统
技术领域
本发明涉及电能计量技术领域,更具体的说是涉及一种电力计量检测系统。
背景技术
电能表是电能计量的基础装置,供电企业抄核收工作是以电能表上的计量数据为依据,随着电能表的普及,其计量故障也越来越多,造成计量数据不准确,进而影响供电企业以及用户的整体效益。
在实际应用中,引起电能表故障的因素有多种,任意一个环节的不足,都会造成电能表计量误差的出现,并且计量故障常常具有隐蔽性,从外观并不能做出明确的判断,仅能通过拆检检测出不易发现的计量故障,耗时较长,效率较差,而且无法全面的对电能表的准确性以及其运行状态进行检验,导致最后得到的计量结果不准确。在此情况下,要加强针对电能表的故障诊断。
需要注意的是,电能表一旦发生故障就会影响电量的计量,为了不影响电力的正常运行,检测到电能表故障时要及时对其进行更换,然而当前电能表的更换需要停电之后进行操作,这样会造成阶段性停电,影响用户正常生活;也有一些不停电换表装置,但是在更换电能表的时间段里不能对用户的用电量进行计量,因而会造成电量损失。
因此,提供一种电力计量检测系统,能够实时检测电能表故障并及时进行电能表更换,保证电能的正常计量,是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种电力计量检测系统,能够实时检测电能表故障并在不停电的情况下实现故障电能表的更换,保证电能的正常计量。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种电力计量检测系统,包括电能检测回路、模式转换单元、电能表、备用电能表、无线通讯单元以及检测终端;
所述电能表与所述备用电能表均通过所述模式转换单元接入所述电能检测回路;并且所述模式转换单元、电能表、备用电能表均通过无线通讯单元与所述检测终端进行无线通讯;
所述模式转换单元包括正常工作模式、换表模式,用于根据检测终端的检测结果进行模式转换;
所述检测终端包括依次连接的数据接收模块、数据对比模块、数据处理模块、故障判定模块、控制模块;所述数据接收模块与所述数据处理模块连接;
所述数据接收模块通过所述无线通讯单元接收并存储电能表数据信息,并将所述电能表数据信息传输至数据对比模块和数据处理模块;所述电能表数据信息包括电能表运行数据、电能表标识信息和电能表精度信息;
所述数据对比模块接收所述电能表数据信息,对所述电能表运行数据进行建模计算,得到电能表反映的电能数据;同时与电能表抄表的电能数据进行误差对比;
所述数据处理模块将所述电能表运行数据划分为当前数据集和历史数据,对历史数据进行分组,得到多个历史数据集;在所述多个历史数据集中选出目标历史数据集;
所述故障判定模块根据所述目标历史数据集与所述当前数据集的偏差以及所述电能表精度信息,判断所述电能表是否存在故障;
所述控制模块根据所述故障判定模块的判定结果控制所述模式转换单元的转换,若判定结果为发生故障则控制模式转换单元切换至换表模式。
优选的,所述数据对比模块还用于根据误差对比结果确定数据异常时间点,包括:
当所述误差对比结果超过预设的误差阈值时,判定为数据异常,记录当前时间为数据异常时间点。
优选的,所述数据处理模块根据所述数据异常时间点划分所述当前数据集和历史数据;取所述数据异常时间点之前的电能表运行数据为历史数据,所述数据异常点之后的电能表运行数据为当前数据集;
以当前数据集的时间单位为单位,对历史数据进行分组,得到多个历史数据集,每个数据集的时间单位均与当前数据集的单位一致。
优选的,在所述多个历史数据集中选出目标历史数据集包括:
根据所述多个历史数据集生成多个历史数据分布函数,每个历史数据分布函数对应一个历史数据集;
根据所述当前数据集生成当前数据分布函数;
选择与所述当前数据分布函数最接近的所述历史数据分布函数所对应的历史数据集为所述目标历史数据集。
优选的,所述根据所述多个历史数据集生成多个历史数据分布函数,包括:
对所述历史数据集进行归一化处理,得到归一化历史数据集;
计算所述归一化历史数据集的平均值以及方差;
根据所述归一化历史数据集的平均值以及方差计算历史数据分布函数。
优选的,所述根据所述当前数据集生成当前数据分布函数,包括:
对所述当前数据集进行归一化处理,得到归一化当前数据集;
计算所述归一化当前数据集的平均值以及方差;
根据所述归一化当前数据集的平均值以及方差计算当前数据分布函数。
优选的,所述选择与所述当前数据分布函数最接近的所述历史数据分布函数所对应的历史数据集为所述目标历史数据集,包括:
生成范围为0-1的随机数;
计算所述随机数与所述历史数据分布函数对应的随机数历史概率值;
计算所述随机数与所述当前数据分布函数对应的随机数当前概率值;
计算所述随机数历史概率值与所述随机数当前概率值的欧氏距离;
取与所述欧氏距离的最小值对应的所述历史数据集为所述目标历史数据集。
优选的,所述故障判定模块根据所述目标历史数据集与所述当前数据集的偏差以及所述电能表精度信息,判断所述电能表是否存在故障,包括:
计算所述目标历史数据集的第一平均值;
计算所述当前数据集的第二平均值;
计算所述第二平均值与所述第一平均值的偏差值;
若所述偏差值超过所述电能表精度信息,则判定所述第一电能表存在计量故障。
优选的,所述检测终端还包括报警模块,所述报警模块与所述故障判定模块连接,用于根据故障判定模块的检测结果启动警报。
优选的,所述检测终端还设置有显示模块,用于实时显示电能表数据信息、误差对比结果、故障判定结果以及数据分布函数曲线。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种电力计量检测系统,包括电能检测回路、模式转换单元、电能表、备用电能表、无线通讯单元以及检测终端;其中检测终端设置有数据接收模块、数据处理模块、故障判定模块、控制模块,能够实时分析电能表运行数据是否异常,进一步对电能表进行故障分析,通过对历史数据进行分析,找出最接近的历史数据,并计算分布函数曲线,更直观感受到当前数据与历史数据的差异,进一步的根据两个数据集的差异,及时发现隐蔽的计量故障;检测到计量故障的同时控制模式转换单元转换至备用电能表,实现电能表不停电在线更换,保证电能的正常计量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,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,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的电力计量检测系统架构图;
图2为本发明电力计量检测系统中的检测终端结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。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劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种电力计量检测系统,参考图1,包括电能检测回路、模式转换单元、电能表、备用电能表、无线通讯单元以及检测终端。
电能表与备用电能表均通过模式转换单元接入电能检测回路;并且模式转换单元、电能表、备用电能表均通过无线通讯单元与检测终端进行无线通讯;
模式转换单元包括正常工作模式、换表模式,用于根据检测终端的检测结果进行模式转换;
检测终端结构如图2所示,包括依次连接的数据接收模块、数据对比模块、数据处理模块、故障判定模块、控制模块,并且数据处理模块与数据对比模块连接;
数据接收模块通过无线通讯单元接收并存储电能表数据信息,并将电能表数据信息传输至数据对比模块和数据处理模块;电能表数据信息包括电能表运行数据、电能表标识信息和电能表精度信息;
数据对比模块接收电能表数据信息,对电能表运行数据进行建模计算,得到电能表反映的电能数据,同时与电能表抄表的电能数据进行误差对比;还用于根据误差对比结果确定数据异常时间点,当误差对比结果超过预设的误差阈值时,判定为数据异常,记录当前时间为数据异常时间点。
具体实施过程中,当数据对比模块检测结果为数据异常时,数据处理模块接收数据获取数据接收模块中存储的电能表数据信息,进一步判定电能表是否发生故障。
数据处理模块根据数据异常时间点将电能表运行数据划分为当前数据集和历史数据;取数据异常时间点之前的电能表运行数据为历史数据,数据异常点之后的电能表运行数据为当前数据集,以当前数据集的时间单位为单位,对历史数据进行分组,得到多个历史数据集,每个数据集的时间单位均与当前数据集的单位一致;并在多个历史数据集中选出目标历史数据集,具体步骤如下:
(1)计算数据分布函数,具体为:
(1-1)对当前数据集和每个历史数据集进行归一化处理,得到归一化当前数据集和多个归一化历史数据集,归一化公式如下:
Figure BDA0004073366240000061
式中,x'i为归一后的数据,xi为当前数据集/某一历史数据集中的数据,xmin为该数据集中最小值,xmax为该数据集中最大值,n为该数据集中数据的总数量。
通过上式归一化以后,该数据集所有数据均分布在0-1的区间内;按照上述方式依次对每个历史数据集以及当前数据集进行归一化处理。
(1-2)分别计算归一化当前数据集和多个归一化历史数据集的平均值以及方差;
(1-3)根据归一化当前数据集的平均值以及方差计算当前数据分布函数;根据多个归一化历史数据集的平均值以及方差计算多个历史数据分布函数,每个历史数据分布函数对应一个历史数据集。
(2)选择与当前数据分布函数最接近的历史数据分布函数所对应的历史数据集为所述目标历史数据集,包括:
(2-1)在0-1区间内随机生成一个随机数rj,0<j≤m,m为随机数数量;
(2-2)将rj逐一代入历史数据分布函数,获得随机数历史概率值qkj,0<k≤p,p为数据集的总数量;
(2-3)将rj代入当前数据分布函数,获得随机数当前概率值qj
(2-4)通过下式计算随机数历史概率值与随机数当前概率值的欧氏距离;
Figure BDA0004073366240000071
进一步可得:
Figure BDA0004073366240000072
Sk为统计多个随机数在历史概率值与当前概率值的距离;
(2-5)对Sk进行排序,选择最小值对应的历史数据集为目标历史数据集。
故障判定模块根据目标历史数据集与当前数据集的偏差以及电能表精度信息,判断电能表是否存在故障,包括:
计算目标历史数据集的第一平均值;
计算当前数据集的第二平均值;
计算第二平均值与第一平均值的偏差值;
若偏差值超过电能表精度信息,则判定电能表存在计量故障;此时,与故障判定模块连接的报警模块进行警报,控制模块控制模式转换单元接入换表模式,切换至备用表进行电能计量,在不停电的情况下实现故障电能表的更换。
具体的,本发明提出电力计量检测系统的检测终端还包括显示模块,能够实时显示电能表数据信息、误差对比结果、故障判定结果以及数据分布函数曲线。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电力计量检测系统,其特征在于,包括电能检测回路、模式转换单元、电能表、备用电能表、无线通讯单元以及检测终端;
所述电能表与所述备用电能表均通过所述模式转换单元接入所述电能检测回路;并且所述模式转换单元、电能表、备用电能表均通过无线通讯单元与所述检测终端进行无线通讯;
所述模式转换单元包括正常工作模式、换表模式,用于根据检测终端的检测结果进行模式转换;
所述检测终端包括依次连接的数据接收模块、数据对比模块、数据处理模块、故障判定模块、控制模块;所述数据接收模块与所述数据处理模块连接;
所述数据接收模块通过所述无线通讯单元接收并存储电能表数据信息,并将所述电能表数据信息传输至数据对比模块和数据处理模块;所述电能表数据信息包括电能表运行数据、电能表标识信息和电能表精度信息;
所述数据对比模块接收所述电能表数据信息,对所述电能表运行数据进行建模计算,得到电能表反映的电能数据;同时与电能表抄表的电能数据进行误差对比;
所述数据处理模块将所述电能表运行数据划分为当前数据集和历史数据,对历史数据进行分组,得到多个历史数据集;在所述多个历史数据集中选出目标历史数据集;
所述故障判定模块根据所述目标历史数据集与所述当前数据集的偏差以及所述电能表精度信息,判断所述电能表是否存在故障;
所述控制模块根据所述故障判定模块的判定结果控制所述模式转换单元的转换,若判定结果为发生故障则控制模式转换单元切换至换表模式。
2.根据权利要求1所述的一种电力计量检测系统,其特征在于,所述数据对比模块还用于根据误差对比结果确定数据异常时间点,包括:
当所述误差对比结果超过预设的误差阈值时,判定为数据异常,记录当前时间为数据异常时间点。
3.根据权利要求2所述的一种电力计量检测系统,其特征在于,所述数据处理模块根据所述数据异常时间点划分所述当前数据集和历史数据;取所述数据异常时间点之前的电能表运行数据为历史数据,所述数据异常点之后的电能表运行数据为当前数据集;
以当前数据集的时间单位为单位,对历史数据进行分组,得到多个历史数据集,每个数据集的时间单位均与当前数据集的单位一致。
4.根据权利要求3所述的一种电力计量检测系统,其特征在于,在所述多个历史数据集中选出目标历史数据集包括:
根据所述多个历史数据集生成多个历史数据分布函数,每个历史数据分布函数对应一个历史数据集;
根据所述当前数据集生成当前数据分布函数;
选择与所述当前数据分布函数最接近的所述历史数据分布函数所对应的历史数据集为所述目标历史数据集。
5.根据权利要求4所述的一种电力计量检测系统,其特征在于,所述根据所述多个历史数据集生成多个历史数据分布函数,包括:
对所述历史数据集进行归一化处理,得到归一化历史数据集;
计算所述归一化历史数据集的平均值以及方差;
根据所述归一化历史数据集的平均值以及方差计算历史数据分布函数。
6.根据权利要求4所述的一种电力计量检测系统,其特征在于,所述根据所述当前数据集生成当前数据分布函数,包括:
对所述当前数据集进行归一化处理,得到归一化当前数据集;
计算所述归一化当前数据集的平均值以及方差;
根据所述归一化当前数据集的平均值以及方差计算当前数据分布函数。
7.根据权利要求4所述的一种电力计量检测系统,其特征在于,所述选择与所述当前数据分布函数最接近的所述历史数据分布函数所对应的历史数据集为所述目标历史数据集,包括:
生成范围为0-1的随机数;
计算所述随机数与所述历史数据分布函数对应的随机数历史概率值;
计算所述随机数与所述当前数据分布函数对应的随机数当前概率值;
计算所述随机数历史概率值与所述随机数当前概率值的欧氏距离;
取与所述欧氏距离的最小值对应的所述历史数据集为所述目标历史数据集。
8.根据权利要求4所述的一种电力计量检测系统,其特征在于,所述故障判定模块根据所述目标历史数据集与所述当前数据集的偏差以及所述电能表精度信息,判断所述电能表是否存在故障,包括:
计算所述目标历史数据集的第一平均值;
计算所述当前数据集的第二平均值;
计算所述第二平均值与所述第一平均值的偏差值;
若所述偏差值超过所述电能表精度信息,则判定所述第一电能表存在计量故障。
9.根据权利要求1所述的一种电力计量检测系统,其特征在于,所述检测终端还包括报警模块,所述报警模块与所述故障判定模块连接,用于根据故障判定模块的检测结果启动警报。
10.根据权利要求1所述的一种电力计量检测系统,其特征在于,所述检测终端还设置有显示模块,用于实时显示电能表数据信息、误差对比结果、故障判定结果以及数据分布函数曲线。
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