CN117871943B - 一种分体式高压电能计量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电能计量技术领域，具体公开了一种分体式高压电能计量方法及系统，所述方法包括根据电流采集器获取采集点位处的三相电流数据；根据电压采集器获取变压器低压侧三相电压数据；对电压数据和三相电流数据进行核相，并将低压电压换算为高压电压；基于核相后的三相电流数据和电压数据计算电量并显示对每个采集点位的每个时刻的数据进行备份。本发明提供了一种灵活的、面向高压线路数据获取方案，对信息采集方式以及数据处理方法进行创新，极大地方便了高压电能计量的实施，极其适用于高压电线路线损分析领域。

Description

一种分体式高压电能计量方法及系统

技术领域

本发明涉及电能计量技术领域，具体是一种分体式高压电能计量方法及系统。

背景技术

线路电力监测是指对电力系统中的电力线路进行实时或定期的监测和分析，以确保电力系统的正常运行、提高电力系统的可靠性和安全性。

现有的线路电力监测大都采用高压计量箱，高压计量箱的体积笨重，安装与维护过程极不方便，往往需要借助升降车才能完成工作，采集数据的过程非常困难，而且存在较高的风险性，如何提供一种准度较高的更加灵活的高压电线路数据测量方案是本发明技术方案想要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分体式高压电能计量方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种分体式高压电能计量方法，所述方法包括：

根据电流采集器获取采集点位处的三相电流数据；

根据电压采集器获取变压器低压侧三相电压数据；

对电压数据和三相电流数据进行核相，并将低压电压换算为高压电压；

基于核相后的三相电流数据和电压数据计算电量并显示；

对每个采集点位的每个时刻的数据进行备份。

作为本发明进一步的方案：所述根据电流采集器获取采集点位处的三相电流数据的步骤包括：

以设定的间隔进行GPS时钟同步；

在一个时钟同步周期内，每5秒进行2周波的采样并计算有效值；

每5分钟计算并缓存电流平均值及瞬时基波的实部及虚部和角度；

每小时上传缓存的12组数据。

作为本发明进一步的方案：所述根据电压采集器获取变压器低压侧三相电压数据的步骤包括：

电压采集器以设定的间隔进行GPS时钟同步；

电压采集器对三相电压连续采集，每周波64点；

每5分钟上传电压平均值、瞬时电压基波的实部及虚部和角度；

作为本发明进一步的方案：所述对电压数据和三相电流数据进行核相，并将低压电压换算为高压电压的步骤包括：

基于管理后台界面接收用户在安装采集器前定义好的电流采集器和电压采集器的匹配关系，基于匹配关系配对采集到5分钟内的电流及电压；

对电压数据和三相电流数据进行核相，其中，核相方法为：取同一时刻的电流和电压角度数据，绘制相量图，根据接线判别规则进行核相；

基于管理后台界面接收用户在安装电压采集器后录入的对应变压器的配置参数，根据配置参数将电压有效值换算为高压电压有效值；所述配置参数包括电压变比和变压器档位。

作为本发明进一步的方案：所述基于核相后的三相电流数据和电压数据计算电量并显示的步骤包括：

对每相每5分钟的电量单独计量；

判断电量的正反并累计，得到正电量和反电量；

累计所述正电量和所述反电量，得到小时电量，以柱状图的形式叠加小时电量并进行可视化显示；所述柱状图的横坐标为采集点位的编号，纵坐标为一段时间内的电量总和；

其中，电量计算过程为：

；1/60转化为小时的时间区间，U为电压，I为电流，/>为功率因数，/>为对应时点电压和电流的相位差，/>=/>-/>，/>是电压的相位角，是电压的虚部与实部的反正切值，/>是电流的相位角，是电流的虚部与实部的反正切值。

作为本发明进一步的方案：所述对每个采集点位的每个时刻的数据进行备份的步骤还包括：

定时随机选取两个采集点位，查询选取到的采集点位的距离，根据所述距离及线路阻抗计算线路数据的理论差异；

计算两个采集点位的线路数据的实际差异，比对所述理论差异和所述实际差异，计算准确率；

根据所述准确率确定空间跨度和时间跨度；

在空间跨度中选取任一采集点位，读取该采集点位在时间跨度内每一次输出的柱状图，计算每一柱的均值，得到均值柱状图；

基于均值柱状图计算时间跨度内的其它柱状图的每一柱的差异比例，得到差异数组；

统计均值柱状图及差异数组，作为当前空间跨度和时间跨度内的备份数据；

其中，空间跨度和时间跨度的确定过程均采用基于一次函数的复合函数，；式中，y为因变量，包括空间跨度的尺寸和时间跨度的时间差，x为自变量，称为准确率，/>、/>、/>、/>和/>均为工作人员预先设定的常数，/>为准确率的一阶差分，/>为准确率的二阶差分，/>为准确率的三阶差分。

作为本发明进一步的方案：所述方法还包括：

查询采集点位相对变电站节点的5分钟平均压降；所述平均压降仅取正向平均压降；

计算压降比例，查询采集点位对应的5分钟电量；

根据压降比例和5分钟电量计算压降线损；

累计压降线损，得到小时压降线损，以柱状图的形式叠加小时压降线损并进行可视化显示；所述柱状图的横坐标为采集点位的编号，纵坐标为一段时间内的压降线损总和；

其中，压降线损的计算过程为：

;式中，/>为压降线损，/>为某一相5分钟电量，C为换算比例，/>，U为采集点位的某一相电压，/>为采集点位相对变电站节点的5分钟平均压降。

本发明技术方案还提供了一种分体式高压电能计量系统，所述系统包括：

电流采集模块，用于根据电流采集器获取采集点位处的三相电流数据；

电压采集模块，用于根据电压采集器获取变压器低压侧三相电压数据；

数据处理模块，用于对电压数据和三相电流数据进行核相，并将低压电压换算为高压电压；

电量计算显示模块，用于基于核相后的三相电流数据和电压数据计算电量并显示；

数据备份模块，用于对每个采集点位的每个时刻的数据进行备份。

作为本发明进一步的方案：所述电流采集模块包括：

第一同步单元，用于以设定的间隔进行GPS时钟同步；

有效值计算单元，用于在一个时钟同步周期内，每5秒进行2周波的采样并计算有效值；

数据缓存单元，用于每5分钟计算并缓存电流平均值及瞬时基波的实部及虚部和角度；

第一数据上传单元，用于每小时上传缓存的12组数据。

作为本发明进一步的方案：所述电压采集模块包括：

第二同步单元，用于以设定的间隔进行GPS时钟同步；

连续采集单元，用于对三相电压连续采集，每周波64点；

第二数据上传单元，用于每5分钟上传电压平均值、瞬时电压基波的实部及虚部和角度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种灵活的、面向高压电的线路数据获取方案，对信息采集方式以及数据处理方法进行创新，极大地提高了线路数据采集准确率，极其适用于高压电线路数据采集领域；此外，由于电流采集器的只需要运送到指定位置处即可工作，本发明提供的采集方案完全可以借助无人车进行无人化操作，极大地提高了安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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一些实施例。

图1为分体式高压电能计量方法的流程框图。

图2为分体式高压电能计量系统的组成结构框图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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。

图1为分体式高压电能计量方法的流程框图，本发明实施例中，一种分体式高压电能计量方法，所述方法包括：

步骤S100：根据电流采集器获取采集点位处的三相电流数据；

步骤S200：根据电压采集器获取变压器低压侧三相电压数据；

步骤S300：对电压数据和三相电流数据进行核相，并将低压电压换算为高压电压；

步骤S400：基于核相后的三相电流数据和电压数据计算电量并显示；

步骤S500：对每个采集点位的每个时刻的数据进行备份。

在高压电的数据采集领域中，常规的采集方案并不适用，很难像测量低压电路数据一样在每一条线路中安装电流表，这使得每次测量时，都需要进行一次特殊的“取电”过程，进而获取到电流数据，采用的电流采集器为移动式设备，内置了CT，GPS模块，4G通信模块，信号采样电路及存储芯片等。关于电压数据，本申请采用读取已有数据的方案，查询最近的一个高压电压采集装置，获取其采集到的电压数据即可；所述高压电压采集装置可挂接于变电站、环网柜、及分支节点附近的计量侧。值得一提的是，由于电流数据和电压数据分开采样，因为称为分体式。

获取到电压数据和电流数据后，由于电压采集器和电流采集器分开部署，电压和电流的相序不能保证完全一致，为了精确计量电量，首先需要核对电压和电流的相序。核对的方法是取同一时刻的电流和电压角度数据，绘制相量图，根据接线判别规则进行核相。

其中，所述接线判别规则为：

A.安装要保证电流采集器安装方向，即正极性端朝向电流的产生的方向；

B.区分三相三线高供高计和三相四线高供低计两种安装方式，对于不同安装方式规则不同；

C.对于三相四线高供低计需要考虑变压器的联结组别对一次到二次的角度影响；

D.电压采集器获取电压数据，确定电压相序为正相序或逆相序；

E.以电压相序和角度为基准，用三个相线上电流采集器组合排列去和电压角度去匹配，剔除光伏发电影响，以电流和电压夹角最小的组合为正确的电流相序。

其中，关于步骤S400，其备份规则为，在同一空间范围及同一时间范围内数据中选取基准数据，由基准数据对其他数据进行简化，存储基准数据及简化后的数据；空间范围和时间范围由选取过程确定。

每一次测量都是某条线路在当前时刻的独立数据，数据价值很高，因此需要备份一段时间。

在本发明技术方案的一个实例中，本发明技术方案包括三个部分，分别是电流采集器，电压采集器和云平台，电压采集器和电流采集器分别部署，通过高精度时钟同步后进行电压、电流的有效值及角度的信号采样，并以相同的时间间隔频率使用4G信号将数据发送给云平台。步骤S100至步骤S400的处理过程由云平台完成。

其中，电流采集器一般置于可移动的设备上，到达指定位置处即可获取电流，电压采集器一般安装在线路的节点处，比如变电站、环网柜、及分支节点附近的计量侧。

数据处理过程主要包括：

1、自动核相算法：

由于电压采集器和电流采集器分开部署，电压和电流的相序不能保证完全一致，为了精确计量电量，首先需要核对电压和电流的相序。核对的方法是取同一时刻的电流和电压角度数据，绘制相量图，根据接线判别规则进行核相。

2、电压推导算法：

本系统的目的是进行高压计量，而电压采集器是低压电压，需要按一定规则换算为高压电压，具体规则根据电压采集器安装位置的计量方式确定，高供高计需要乘以PT倍率，高供低计需要乘以变压器档位。

3、功率因数推导算法：

在核相的基础上，根据电压和电流的夹角来推导功率因数，当电压采集器安装于高供低计的计量侧时需要考虑变压器采用何种联结组别，由于不同联结组别导致一次侧电流的角度和二次侧电压的角度产生位移。

4、电量计算和累积算法：

同一时点三相的电量要取代数和，采用积分的方式累积电量。

所述选取采集点位，根据电流采集器获取采集点位处的三相电流数据的步骤包括：

每5分钟进行一次GPS时钟同步；

在一个时钟同步周期内，每5秒进行2周波的采样并计算有效值；

每5分钟计算并缓存电流平均值及瞬时基波的实部及虚部；

每小时上传缓存的12组数据。

关于电流采集器，该设备在整套系统中的作用类似于电能计量装置中的CT，但远比CT要复杂，该设备内置了CT，GPS模块，4G通信模块，信号采样电路及存储芯片等。其工作流程如下：

1、每5分钟进行一次GPS时钟同步；

2、在一个时钟同步周期内，每5秒进行2周波的采样并计算有效值，每5分钟计算电流平均值及瞬时基波的实部及虚部，然后缓存作为一组数据。

3、每小时启动4G通信，将本小时内缓存的12组数据上传到云平台。

其中，设备技术参数如下：

供电方式：非充3.6V电池 2*8000mAh；

续航时长：7个月；

电流范围：0~300A（可测至350A）；

电流采样精度：0.3以下3%，0.3以上1%；

电压等级：0-35kV；

适用导线直径：8-40mm；

时钟同步精度：≤100ns；

通信接口：4G；

工作温度：-35~75℃；

防护等级：IP57。

总结地说，电流采集器的工作流程如下：

电流采集器以设定的间隔进行GPS时钟同步；

在一个时钟同步周期内，每5秒进行2周波的采样并计算有效值；

每5分钟计算并缓存电流平均值及瞬时基波的实部及虚部和角度；

每小时上传缓存的12组数据。

关于安装在采集点位处的电压采集器，该设备在整个系统中的作用类似于电流计量设备的PT，但设备本身没有PT的功能。电压采集器可挂接于变电站、环网柜、及分支节点附近的计量侧。设备内置了计量芯片、存储芯片，GPS模块，4G模块等。该设备的工作流程如下：

1、4G持续在线。

2、每5分钟进行一次GPS时钟同步。

3、秒脉冲启动进行三相电压连续采样，每周波64点。

4、每5分钟上传电压平均值+瞬时电压基波的实部及虚部+时间戳。

其技术指标如下：

供电方式：单相供电；

电压输入范围：AC 85~ 265V；

电压采样范围：AC 85~ 265V；

电压采样精度：0.3%；

通信接口：4G；

时钟同步精度：≤100ns；

工作温度：-35~75℃；

防护等级：IP50。

总结地说，电压采集器的工作流程如下：

电压采集器以设定的间隔进行GPS时钟同步；

电压采集器对三相电压连续采集，每周波64点；

每5分钟上传电压平均值、瞬时电压基波的实部及虚部和角度。

进一步的，对电压数据和三相电流数据进行核相，并将低压电压换算为高压电压的步骤包括：

基于管理后台界面接收用户在安装采集器前定义好的电流采集器和电压采集器的匹配关系，基于匹配关系配对采集到5分钟内的电流及电压；

对电压数据和三相电流数据进行核相，其中，核相方法为：取同一时刻的电流和电压角度数据，绘制相量图，根据接线判别规则进行核相；

基于管理后台界面接收用户在安装电压采集器后录入的对应变压器的配置参数，根据配置参数将电压有效值换算为高压电压有效值；所述配置参数包括电压变比和变压器档位。

在本发明技术方案的一个实例中，配对采集到5分钟内的电流及电压，云平台提供管理后台界面，用户在安装采集器前定义好电流采集器和电压采集器的匹配关系；对电压数据和三相电流数据进行核相，其中，核相方法为取同一时刻的电流和电压角度数据，绘制相量图，根据接线判别规则进行核相；根据后台配置将电压有效值换算为高压电压有效值，云平台提供管理后台界面，用户在安装电压采集器后录入对应变压器的配置参数，系统根据配置的电压变比、变压器档位，换算高压电压。

作为本发明技术方案的一个优选实施例，所述基于核相后的三相电流数据和电压数据计算电量并显示的步骤包括：

配对采集到5分钟内的电流及电压；

判断电量的正反并累计，得到正电量和反电量；

累计所述正电量和所述反电量，得到小时电量，以柱状图的形式叠加小时电量并进行可视化显示；所述柱状图的横坐标为采集点位的编号，纵坐标为一段时间内的电量总和。

上述内容提供了一种具体的对线路数据进行处理的过程，所述线路数据包括电流和电压；电流数据的获取过程为：计算5分钟内的电流均值和电流瞬时值，其中，电流均值为所有电流有效值的平均值，第一个电流有效值即为瞬时电流。电压数据的获取过程为：获取钳头所在的高压关口装置节点，如果钳头不属于任何节点，退出并结束流程。找到钳头对应节点的高压电压采集装置，如未设置装置，则结束流程，否则根据规则拼接redis的key，根据key获取电压数据；如果本次获取不到电压数据，间隔30秒再取一次，最多取三次，三次获取不到电压数据，记录错误日志，退出流程。

获取到电流和电压后，对电流和电压进行数据配对，然后通过积分计算5分钟正反向电量，计算流程如下：

根据电压和电流确定正电量和反电量，并独立计算，独立计算的公式为：

；1/60转化为小时的时间区间，U为电压，I为电流，/>为功率因数，/>为对应时点电压和电流的相位差，/>=/>-/>，/>是电压的相位角，是电压的虚部与实部的反正切值，/>是电流的相位角，是电流的虚部与实部的反正切值。

作为本发明技术方案的一个优选实施例，所述对每个采集点位的每个时刻的数据进行备份的步骤还包括：

定时随机选取两个采集点位，查询选取到的采集点位的距离，根据所述距离及线路阻抗计算线路数据的理论差异；

计算两个采集点位的线路数据的实际差异，比对所述理论差异和所述实际差异，计算准确率；

根据所述准确率确定空间跨度和时间跨度；

在空间跨度中选取任一采集点位，读取该采集点位在时间跨度内每一次输出的柱状图，计算每一柱的均值，得到均值柱状图；

基于均值柱状图计算时间跨度内的其它柱状图的每一柱的差异比例，得到差异数组；

统计均值柱状图及差异数组，作为当前空间跨度和时间跨度内的备份数据；

其中，空间跨度和时间跨度的确定过程均采用基于一次函数的复合函数，；式中，y为因变量，包括空间跨度的尺寸和时间跨度的时间差，x为自变量，称为准确率，/>、/>、/>、/>和/>均为工作人员预先设定的常数，/>为准确率的一阶差分，/>为准确率的二阶差分，/>为准确率的三阶差分。

在本发明技术方案的一个实例中，对数据备份过程进行了具体的限定，其过程为，根准确率确定整个电力系统的稳定性，稳定性越高，那么被某一线路数据代表的范围越大，通俗地说，如果准确率越高，那么使得更大面积范围内、更长时间跨度内的线路数据由其中的某一个线路数据代替表示。

关于其处理流程，所述准确率是随机两个采集点位对应的数据的差异的准确率，对于任意两个采集点位的数据，根据线路的特征可以计算出两者的理论差异，根据实际数据计算出实际差异，比对理论差异和实际差异即可得到准确率。

对准确率进行分析，可以判断出整个电力系统的稳定，准确率越高，确定的空间跨度和时间跨度越大；所述空间跨度可以是半径，由空间跨度可以确定一个圆，由圆对各个采集点位进行分类，同类采集点位的线路数据采用同一采集点位的线路数据代替式表示；具体的，在空间跨度内选取一个采集点位，在时间跨度内读取各个时刻的数据处理结果（柱状图），计算出均值直方图（对每一柱都计算均值），作为基准，然后，计算该采集点位的其他时刻的柱状图与基准的每一柱的比例，由此，将其他时刻的柱状图简化为了一个数组。

经过上述处理，一个采集点位在时间跨度内的数据变成了一个均值状态图和一堆数组，将其作为整个空间跨度内所有采集点位的数据处理结果，从而将同一空间跨度和时间跨度内的所有采集点位的线路数据简化为了一个均值状态图和一堆数组，极大地简化了数据量，缓解了备份压力。

具体的，关于准确率，随机选取两个采集点位，读取采集点位获取到的线路数据，同步计算两个采集点位的距离，所述距离一般是指的是线路传输距离，借助线路传输距离可以计算出线路阻抗，进而确定两个采集点位的电流或者电压的差异情况；关于这一过程，通俗地说，就是将两个采集点位之间的线路视为一个阻抗，根据电学理论计算公式计算阻抗上的电力损耗，就是理论差异。

然后，计算获取到的两个采集点位的线路数据的差异，得到实际差异，实际差异与理论差异越相近，说明整个电力传输过程的可预测性越好，其稳定性越高，所述稳定性由准确率表示，准确率越高，稳定性越好。

关于准确率的计算规则，计算理论差异和实际差异的差值，比上理论差异即可。

作为本发明技术方案的一个优选实施例，所述方法还包括：

查询采集点位相对变电站节点的5分钟平均压降；所述平均压降仅取正向平均压降；

计算压降比例，查询采集点位对应的5分钟电量；

根据压降比例和5分钟电量计算压降线损；

累计压降线损，得到小时压降线损，以柱状图的形式叠加小时压降线损并进行可视化显示；所述柱状图的横坐标为采集点位的编号，纵坐标为一段时间内的压降线损总和。

在本发明技术方案的一个实例中，对线路数据进行处理时，还引入了压降线损的计算过程，压降线损的显示过程与电量的显示过程类似，只是单位不同，均以直方图的形式进行表示，具体的计算方案为：

1、找到采集点位对应的变电站节点，判断两个节点的电压采集装置是否相同，如果相同退出流程。

2、计算当前节点相对变电站节点的5分钟平均压降，只取正向压降平均。

3、计算压降比例，查找当前节点对应电量钳的5分钟电量，如无，等1分钟后再找，最多三次。如果找不到退出流程。

4、根据压降比例计算汇总压降线损，更新入库数据（当前节点对应电压采集器对应时间的条目）。

其中，压降线损计算公式为：

;式中，/>为压降线损，/>为某一相5分钟电量，C为换算比例，/>，U为采集点位的某一相电压，/>为采集点位相对变电站节点的5分钟平均压降。

综合地说，本申请提供了一种方便的面向高压电的测量方案，其好处在于：

一、降低操作风险，提高安全性：

A.设备采用非接触安装，操作人和高压线保持足够安全距离；

B.采用电磁感应方式获取信号，无须进行高压线破皮安装，降低线路运行安全风险。

二、节约成本，提高经济效益：

A.设备比市面上的高压电表售价低30%以上，为用户节约了采购成本；

B.设备可以多地重复利用，提高了资产利用效率；

C.设备拆卸方便，无须工程车支援，降低用户使用成本；

D.无须停电安装，减少用户投诉。

图2为分体式高压电能计量系统的组成结构框图，作为本发明技术方案的一个优选实施例，所述系统10包括：

电流采集模块11，用于根据电流采集器获取采集点位处的三相电流数据；

电压采集模块12，用于根据电压采集器获取变压器低压侧三相电压数据；

数据处理模块13，用于对电压数据和三相电流数据进行核相，并将低压电压换算为高压电压；

电量计算显示模块14，用于基于核相后的三相电流数据和电压数据计算电量并显示；

数据备份模块15，用于对每个采集点位的每个时刻的数据进行备份。

进一步的，所述电流采集模块11包括：

第一同步单元，用于以设定的间隔进行GPS时钟同步；

有效值计算单元，用于在一个时钟同步周期内，每5秒进行2周波的采样并计算有效值；

数据缓存单元，用于每5分钟计算并缓存电流平均值及瞬时基波的实部及虚部和角度；

第一数据上传单元，用于每小时上传缓存的12组数据。

具体的，所述电压采集模块12包括：

第二同步单元，用于以设定的间隔进行GPS时钟同步；

连续采集单元，用于对三相电压连续采集，每周波64点；

第二数据上传单元，用于每5分钟上传电压平均值、瞬时电压基波的实部及虚部和角度。

在本发明技术方案的一个实例中，提供了一整套系统，所述系统包括：

电流采集模块，用于获取采集点处的三相电流数据；电压采集模块，用于获取采集点处的三相电压数据；云平台模块，用于接收采集模块的数据，核相，计算电量并显示，其中，核相方法为取同一时刻的电流和电压角度数据，绘制相量图，根据接线判别规则进行核相。

其中，所述电流采集模块包括：第一同步单元，用于每5分钟进行一次GPS时钟同步；有效值计算单元，用于在一个时钟同步周期内，每5秒进行2周波的采样并计算有效值；数据缓存单元，用于每5分钟计算并缓存电流平均值及瞬时基波的实部及虚部和角度；第一数据上传单元，用于每小时上传缓存的12组数据。

所述电压采集模块包括：第二同步单元，用于每5分钟进行一次GPS时钟同步；

电压读取单元，用于对线路进行三相电压连续采集，每周波64点；第二数据上传单元，用于每5分钟上传电压平均值、瞬时电压基波的实部及虚部和角度。

更进一步的，所述云平台模块包括：管理单元，用于采集设备管控，录入安装及配对信息，显示数据；计算单元，用于核相，计算功率因数，计算电量和压降线损；累计单元，用于累计小时电量，天电量，以柱状图的形式叠加小时电量并进行可视化显示；所述柱状图的横坐标为采集点位的编号，纵坐标为一段时间内的电量总和；

其中，电量计算过程为：

；1/60转化为小时的时间区间，U为电压，I为电流，/>为功率因数，/>为对应时点电压和电流的相位差，/>=/>-/>，/>是电压的相位角，是电压的虚部与实部的反正切值，/>是电流的相位角，是电流的虚部与实部的反正切值。

关于数据备份模块15，它在本发明技术方案中，实际上属于辅助方案，用于存储本申请架构下获取到的计量结果。

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 (4)

1.一种分体式高压电能计量方法，其特征在于，所述方法包括：

根据电流采集器获取采集点位处的三相电流数据；

根据电压采集器获取变压器低压侧三相电压数据；

对电压数据和三相电流数据进行核相，并将低压电压换算为高压电压；

基于核相后的三相电流数据和电压数据计算电量并显示；

对每个采集点位的每个时刻的数据进行备份；

所述根据电流采集器获取采集点位处的三相电流数据的步骤包括：

以设定的间隔进行GPS时钟同步；

在一个时钟同步周期内，每5秒进行2周波的采样并计算有效值；

每5分钟计算并缓存电流平均值及瞬时基波的实部及虚部和角度；

每小时上传缓存的12组数据；

所述根据电压采集器获取变压器低压侧三相电压数据的步骤包括：

以设定的间隔进行GPS时钟同步；

对三相电压连续采集，每周波64点；

每5分钟上传电压平均值、瞬时电压基波的实部及虚部和角度；

所述对电压数据和三相电流数据进行核相，并将低压电压换算为高压电压的步骤包括：

基于管理后台界面接收用户在安装采集器前定义好的电流采集器和电压采集器的匹配关系，基于匹配关系配对采集到5分钟内的电流及电压；

对电压数据和三相电流数据进行核相，其中，核相方法为：取同一时刻的电流和电压角度数据，绘制相量图，根据接线判别规则进行核相；

基于管理后台界面接收用户在安装电压采集器后录入的对应变压器的配置参数，根据配置参数将电压有效值换算为高压电压有效值；所述配置参数包括电压变比和变压器档位；

所述方法还包括：

查询采集点位相对变电站节点的5分钟平均压降；所述平均压降仅取正向平均压降；

计算压降比例，查询采集点位对应的5分钟电量；

根据压降比例和5分钟电量计算压降线损；

累计压降线损，得到小时压降线损，以柱状图的形式叠加小时压降线损并进行可视化显示；所述柱状图的横坐标为采集点位的编号，纵坐标为一段时间内的压降线损总和；

其中，压降线损的计算过程为：

;式中，/>为压降线损，/>为某一相5分钟电量，C为换算比例，/>，U为采集点位的某一相电压，/>为采集点位相对变电站节点的5分钟平均压降。

2.根据权利要求1所述的分体式高压电能计量方法，其特征在于，所述基于核相后的三相电流数据和电压数据计算电量并显示的步骤包括：

对每相每5分钟的电量单独计量；

判断电量的正反并累计，得到正电量和反电量；

累计所述正电量和所述反电量，得到小时电量，以柱状图的形式叠加小时电量并进行可视化显示；所述柱状图的横坐标为采集点位的编号，纵坐标为一段时间内的电量总和；

其中，电量计算过程为：

；1/60转化为小时的时间区间，U为电压，I为电流，/>为功率因数，/>为对应时点电压和电流的相位差，/>=/>-/>，/>是电压的相位角，是电压的虚部与实部的反正切值，/>是电流的相位角，是电流的虚部与实部的反正切值。

3.根据权利要求2所述的分体式高压电能计量方法，其特征在于，所述对每个采集点位的每个时刻的数据进行备份的步骤还包括：

定时随机选取两个采集点位，查询选取到的采集点位的距离，根据所述距离及线路阻抗计算线路数据的理论差异；

计算两个采集点位的线路数据的实际差异，比对所述理论差异和所述实际差异，计算准确率；

根据所述准确率确定空间跨度和时间跨度；

在空间跨度中选取任一采集点位，读取该采集点位在时间跨度内每一次输出的柱状图，计算每一柱的均值，得到均值柱状图；

基于均值柱状图计算时间跨度内的其它柱状图的每一柱的差异比例，得到差异数组；

统计均值柱状图及差异数组，作为当前空间跨度和时间跨度内的备份数据；

其中，空间跨度和时间跨度的确定过程均采用基于一次函数的复合函数，；式中，y为因变量，包括空间跨度的尺寸和时间跨度的时间差，x为自变量，称为准确率，/>、/>、/>、/>和/>均为工作人员预先设定的常数，/>为准确率的一阶差分，/>为准确率的二阶差分，/>为准确率的三阶差分。

4.一种分体式高压电能计量系统，其特征在于，所述系统用于完成权利要求1至3任一项所述的分体式高压电能计量方法，所述系统包括：

电流采集模块，用于根据电流采集器获取采集点位处的三相电流数据；

电压采集模块，用于根据电压采集器获取变压器低压侧三相电压数据；

数据处理模块，用于对电压数据和三相电流数据进行核相，并将低压电压换算为高压电压；

电量计算显示模块，用于基于核相后的三相电流数据和电压数据计算电量并显示；

数据备份模块，用于对每个采集点位的每个时刻的数据进行备份；

所述电流采集模块包括：

第一同步单元，用于以设定的间隔进行GPS时钟同步；

有效值计算单元，用于在一个时钟同步周期内，每5秒进行2周波的采样并计算有效值；

数据缓存单元，用于每5分钟计算并缓存电流平均值及瞬时基波的实部及虚部和角度；

第一数据上传单元，用于每小时上传缓存的12组数据；

所述电压采集模块包括：

第二同步单元，用于以设定的间隔进行GPS时钟同步；

连续采集单元，用于对三相电压连续采集，每周波64点；

第二数据上传单元，用于每5分钟上传电压平均值、瞬时电压基波的实部及虚部和角度。