CN118152728A - 一种基于上位机的电能表误差监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于上位机的电能表误差监测方法；用于解决非线性负荷设备供电系统中电流波发生不同程度的畸变，造成电能表误差在监测精度上存在一定限制的问题；通过谐波分析模块、谐波分析模块和温度分析模块从谐波、波动和温度多方面分析以得到电能表误差值以提高电能计量的精确性和可靠性，确保公平和有效的电力管理；通过响应设置模块将电流畸变值和电能表的宽带进行结合分析得到采集供需比，并据此匹配对应的采集频率，能够准确地捕捉到谐波分量，提高对电流谐波的测量精度。

Description

一种基于上位机的电能表误差监测方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于上位机的电能表误差监测方法。

背景技术

随着我国工业生产的规模化及信息化革命的深入发展，电能已经成为我国支柱型产业，在人们生产生活中发挥的作用越来越显著，已然成为人们生产生活中必不可少的组成部分，电气化进程也已经成为衡量国家现代化水平的重要标志。因此，在这种发展形势下，电能表的误差监测尤为重要；

电力系统的应用日益广泛，各种非线性负荷设备发展迅速，在电力管理中应用效果日益凸显，比如大功率整流设备、电弧炉等，极易导致供电系统中电流波发生不同程度的畸变，造成电能表误差在监测精度上存在一定限制。

发明内容

为此，本发明提供一种基于上位机的电能表误差监测方法，以克服上述背景技术提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于上位机的电能表误差监测方法，包括以下步骤：

S1：电能表分别覆盖所有非线性负荷设备的监测点的电流以建立电流波形数据，利用过滤器将电流波形数据中非谐波成分进行过滤以得到电流谐波分量；将每个非线性负荷设备产生的电流谐波分量分别进行加总，对于相同频率的电流谐波，幅值可以直接相加，相位角可以根据瞬时相位进行合成，据此以得到极短时间段内的电流谐波图；并将采集得到的电流谐波图发送至上位机；

上位机通过与各电能表进行通讯连接以采集电力系统中非线性负荷设备以及电力参数，其中电力参数包括极短时间段内单位时间电压、电流、温度和电流谐波图；将电能表连接的非线性负荷设备记为Bi；其中i=1,2,3……n1；n1取值为正整数，Bi表示的是第i个非线性负荷设备，n1表示的是非线性负荷设备的总数量；

S2：通过对电力系统中的非线性负荷设备产生的电流谐波进行谐波分析，具体如下：

S21：设定存在k次谐波，通过电流谐波图依次获取k次谐波的幅值和基波的幅值，并将其分别记为和F；其中k=1,2,3……n2，其中n2取值为正整数，n2表示存在的最高次谐波；

S22：通过将一个周期内的k次谐波与横坐标形成的封闭部分面积记为k次周期面积，并将k次周期面积与设定的面积区间进行比较分析生成第一面积、第二面积和第三面积；分别统计极短时间段内第一面积、第二面积和第三面积的数量，并将其分别记为φ1、φ2和φ3；利用设定的公式Ψ_k=a1×φ1+a2×φ2+a3×φ3计算得到面积系数Ψk，其中a1、a2和a3分别为设定的比例系数，且a1＞a2＞a3；

S23：将谐波的次数按照奇数和偶数进行分类以得到奇数次谐波和偶数次谐波；将奇数次谐波、偶数次谐波和面积系数代入设定的公式计算得到极短时间段内的奇次畸变值TF1和偶次畸变值TF2；

S24：分别获取贡献奇数次谐波的非线性负荷设备和贡献偶数次谐波的非线性负荷设备，并将其分别记为奇数设备、偶数设备和重合设备；据此建立奇数设备集合、偶数设备集合和重合设备集合，并将奇数设备、偶数设备和重合设备整合归置至对应集合；设定奇数设备集合、偶数设备集合和重合设备集合分别对应一个奇次系数λ1、偶次系数λ2和重合系数λ3；

S25：将奇次畸变值TF1、偶次畸变值TF2、奇次系数λ1、偶次系数λ2和重合系数λ代入设定的公式TF=(λ1+a3×λ3)×TF1+(λ2+a4×λ3)×TF2计算得到极短时间段内的电流畸变值TF，其中a3和a4分别为设定分比例系数；将生成的电流畸变值TF发送至服务器；

S3：通过对电力系统中的电压和频率的波动进行深化分析以得到波动值，并将生成的波动值发送至服务器；

S4：通过分析电能表温度和环境温度以衡定温度对电能表的影响并得到温度特性值，并将生成的温度特性值发送至服务器；

S5：提取电能表投入时间的使用时长，并将其记为TC；将电流畸变值TF、波动值WD、温度特性值TW和使用时长TC利用设定的公式WTZ=d1×TF+d2×WD+d3×TW+d4×TC计算得到极短时间段内的误差值WTZ，其中d1、d2、d3和d4分别为设定的比例系数；

S6：通过调取电流畸变值并对其进行分析以得到采集频率，并将采集频率发送至电能表，电能表依据采集频率进行电流谐波采集以生成电流谐波图。

进一步的，服务器还包括电能表性能分析单元，电能表性能分析单元通过误差值对电能表进行性能分析以得到性能系数，依据性能系数判定电能表工作状态并生成对应的执行策略，具体如下：

201：提取不同极短时间段内的误差值，并依据极短时间段的时间先后顺序将对应的误差值进行排序；

202：将误差值与标准误差区间进行比较分析以生成异常误差值，并将异常误差值对应的生成时刻记为异常时刻，统计异常时刻的数量，并将其记为y1；

203：将异常误差值进行均值操作以得到异常误差均值，并将其记为y2；

204：依据异常时刻的先后顺序将异常值进行排序，将相邻异常时刻进行差值计算以得到异常间隔时长；将异常间隔时长与设定的间隔时长区间进行比较分析低关联异常、中关联异常和高关联异常；分别统计低关联异常、中关联异常和高关联异常的组数，并将其分别记为y3、y4和y5；

205：提取电能表历史维护次数以及每次维护的维护时刻，并将相邻维护时刻进行差值计算以得到维护间隔时长，将间隔维护时长进行均值计算以得到为维护间隔时长均值，并将其记为y6；

206：将异常时刻的数量y1、异常误差均值y2、低关联异常的组数y3、中关联异常的组数y4、高关联异常的组数y5和维护间隔时长均值y6代入设定的公式计算得到维护值YZ，其中f1、f2、f3、f4和f5分别为设定的比例系数；将维护值与设定的维护区间进行比较分析以得到更换电能表和维护电能表，并分别调取更换电能表和维护电能表的所在位置和编号，将其分别发送至相关工程师以进行更换和维护操作。

进一步的，对奇数设备集合、偶数设备集合和重合设备集合中的设备进行特性分析以得到奇次系数、偶次系数和重合系数，具体如下：

301：设定每种非线性负荷设备均对应一个负载类型值，并将集合中设备与设定的所有设备进行匹配以得到对应的负载类型值，将集合中所有设备的负载类型值进行均值计算以得到负载均值，并将其记为H1；

302：获取集合中设备的负载响应时长，将负载响应时长与设定的时长区间进行比较分析以得到长响应时长、中响应时长和短响应时长；分别统计集合中长响应时长、中响应时长和短响应时长的设备数量；将集合中标记为长响应时长、中响应时长和短响应时长的设备的负载响应时长分别进行求和计算得到的和值再分别除以长响应时长的数量、中响应时长的数量和短响应时长的数量以得到长响应均值、中响应均值和短响应均值；将长响应均值、中响应均值和短响应均值分别记为h1、h2和h3；

303：将长响应均值h1、中响应均值h2和短响应均值h3代入设定的公式H2=b1×h1+b2×h2+b3×h3计算得到响应值H2，其中b1、b2和b3分别为设定的比例系数，且b1＞b2＞b3；

304：统计集合中设备数量，并将其记为H3；将负载均值H1、响应值H2和设备数量H3通过设定公式λ=b4×H1+b5×H2+b6×H3计算得到特性系数λ，其中b4、b5和b6分别为设定的比例系数；

305：将奇数设备集合、偶数设备集合和重合设备集合中的设备按照上述301至304进行分析处理以得到奇次系数λ1、偶次系数λ2和重合系数λ3。

进一步的，通过对电力系统中的电压和频率的波动进行深化分析以得到波动值，具体如下：

401：提取单位时间电压和频率，以及标准频率区间和标准电压；

402：将电压和频率分别与标准电压和标准频率区间进行比较计算分析以得到电压上偏移值、电压下偏移值、频率上偏移值和频率偏移时刻；将电压上偏移值和电压下偏移值分别记为pv1和pv2；将频率上偏移值和频率下偏移值分别记为pz1和pz2；

403：统计电压偏移时刻和频率偏移时刻的数量，并将其分别记为p1和p2；

404：将电压上偏移值pv1、电压下偏移值pv2、频率上偏移值pz1、频率下偏移值pz2、电压偏移时刻的数量p1和频率偏移时刻的数量p2代入设定的公式计算得到极端时段内的波动值TD，其中e1和e2分别为设定分比例系数；将生成的波动值TD发送至服务器。

进一步的，通过分析电能表温度和环境温度以衡定温度对电能表的影响并得到温度特性值，具体如下：

501：提取电能表温度和环境温度，以及标准工作温度区间；将电能表温度、环境温度分别记为w1和w2；利用设定的公式计算得到单位时间的温效值WZ，其中c1为设定的比例系数，当w1大于w2时，n3取值为偶数；当w1等于w2时，n3取值为零；当w1小于w2时，n3取值为奇数；提取极短时间段内单位时间的温效值，并以时间为横坐标，以温效值为纵坐标建立极短时间段内温效值随时间变化关系图；

502：将温效值与设定的标准工作温度区间进行比较分析以得到高温值、标温值和低温值，并将高温值和标温值对应的时刻分别记为高温值时刻、标温时刻；当任意存在两个高温值时刻是相邻时刻时，则记一次高温连续；当任意存在两个低温值时刻是相邻时刻时，则记一次低温连续；分别统计高温连续、低温连续次数以及标温时刻的数量，并将其分别记为g1、g2和g3；

503：将所有高温值和标温值分别进行均值计算以得到高温均值和标温均值，并将其分别记为g4和g5；利用设定的公式计算得到极短时间段内的温度特性值TW，其中c2和c3分别为设定的比例系数，并将生成的温度特性值发送至服务器。

进一步的，通过调取电流畸变值并对其进行分析以得到采集频率，具体如下：

获取电能表的宽带，设定每个宽带均对应一个采集系数，将宽带与设定的所有宽度进行匹配以得到对应的采集系数，并将其记为TX；

调取不同极短时间段内的电流畸变值TF；

将采集系数TX与电流畸变值TF代入设定的公式Ja=（β1×TF）/（β2×TX）计算得到采集供需比Ja，其中β1和β2分别为设定的比例系数；

设定每个采集供需比均对应一个采集频率，将得到的采集供需比与设定的所有的采集供需比进行匹配以得到对应的采集频率，并将采集频率发送至服务器；服务器接收到采集频率后将其发送至电能表并依据采集频率对电力系统中的电流进行采集，将采集得到的电流发送至谐波分析模块进行处理得到电流谐波谱图。

本发明的有益效果：

通过谐波分析模块、谐波分析模块和温度分析模块从谐波、波动和温度多方面分析以得到电能表误差值以提高电能计量的精确性和可靠性，确保公平和有效的电力管理。

通过响应设置模块将电流畸变值和电能表的宽带进行结合分析得到采集供需比，并据此匹配对应的采集频率，能够准确地捕捉到谐波分量，提高对电流谐波的测量精度；

通过性能分析单元对电能表进行进一步深化分析以判定电能表性能，并对性能明显下降的电能表进行维护或更换处理，有助于恢复电能表的准确性和稳定性，以确保准确的电能计量。

附图说明

图1是本发明的方法流程示意图；

图2是本发明的电能表和上位机的连接示意图；

图3是本发明的上位机内模块连接示意图；

图4是本发明的谐波示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1至图3所示，本发明为一种基于上位机的电能表误差监测方法，本发明基于上位机和电能表（下位机）以实现；其中上位机内置谐波分析模块、温度分析模块、波动分析模块和响应设置模块；包括以下步骤：

S1：上位机通过与各电能表进行通讯连接以采集电力系统中非线性负荷设备以及电力参数；电力参数包括极短时间段内单位时间电压、电流、温度和电流谐波图；将电能表连接的非线性负荷设备记为Bi；其中i=1,2,3……n1；n1取值为正整数，Bi表示的是第i个非线性负荷设备，n1表示的是非线性负荷设备的总数量；需要说明的是极短的时间段是指5分钟或10分钟或15分钟；单位时间的单位为秒；

如图4所示，电能表分别覆盖所有非线性负荷设备的监测点的电流以建立电流波形数据，利用过滤器将电流波形数据中非谐波成分进行过滤以得到电流谐波分量；将每个非线性负荷设备产生的电流谐波分量分别进行加总，对于相同频率的电流谐波，幅值可以直接相加，相位角可以根据瞬时相位进行合成，据此以得到极短时间段内的电流谐波图；并将采集得到的电流谐波图发送至上位机；

S2：谐波分析模块对电力系统中的非线性负荷设备产生的电流谐波进行谐波分析，具体为：

S21：设定存在k次谐波，通过电流谐波图依次获取k次谐波的幅值和基波的幅值，并将其分别记为和F；其中k=1,2,3……n2，其中n2取值为正整数，n2表示存在的最高次谐波；

S22：通过将一个周期内的k次谐波与横坐标形成的封闭部分面积记为k次周期面积，并将k次周期面积与设定的面积区间进行比较分析，当k次周期面积大于设定的面积区间中的最大值时，则将其记为第一面积；当k次周期面积大于处于的面积区间之内时，则将其记为第二面积；当k次周期面积小于设定的面积区间中的最小值时，则将其记为第三面积；

分别统计极短时间段内第一面积、第二面积和第三面积的数量，并将其分别记为φ1、φ2和φ3；利用设定的公式Ψ_k=a1×φ1+a2×φ2+a3×φ3计算得到面积系数Ψk，其中a1、a2和a3分别为设定的比例系数，且a1＞a2＞a3；

S23：将谐波的次数按照奇数和偶数进行分类以得到奇数次谐波和偶数次谐波；其中奇数次谐波对应的幅值和面积系数为：和Ψ₁、/>和Ψ₃、……/>和Ψ_{（2×n2-1）}；偶数次谐波对应的幅值和面积系数为：/>和Ψ₂、/>和Ψ₄、……/>和Ψ_（2×n2）；

将奇数次谐波、偶数次谐波和面积系数通过设定的公式计算得到极短时间段内的奇次畸变值TF1和偶次畸变值TF2；

S24：分别获取贡献奇数次谐波的非线性负荷设备和贡献偶数次谐波的非线性负荷设备，并将其分别记为奇数设备、偶数设备和重合设备；据此建立奇数设备集合、偶数设备集合和重合设备集合，并将奇数设备、偶数设备和重合设备整合归置至对应集合；需要说明的是，存在非线性负荷设备产生奇数次谐波的同时产生偶数次谐波，因此将同时产生奇数次谐波和偶数次谐波的设备记为重合设备；对奇数设备集合、偶数设备集合和重合设备集合中的设备进行特性分析以得到奇次系数、偶次系数和重合系数，具体为：

步骤一：设定每种非线性负荷设备均对应一个负载类型值，并将集合中设备与设定的所有设备进行匹配以得到对应的负载类型值，将集合中所有设备的负载类型值进行均值计算以得到负载均值，并将其记为H1；需要说明的是，不同类型的非线性负荷设备在电流和电压的响应特性上存在差异，因此其对电力系统谐波影响的程度也不同；负载类型值描述的是非线性负荷设备对电力系统的谐波产生程度，负载类型值越大，表示设备的非线性特性越强，贡献的谐波分量越大；

步骤二：获取集合中设备的负载响应时长，将负载响应时长与设定的时长区间进行比较分析，当负载响应时长大于设定的时长区间中的最大值时，说明此负载响应时间比较长，贡献的谐波分量越大，则记为长响应时长；当负载响应时长处于设定的时长区间之内时，则记为中响应时长；当负载响应时长小于设定的时长区间中的最小值时，则记为短响应时长；分别统计集合中长响应时长、中响应时长和短响应时长的设备数量；将集合中标记为长响应时长的设备的负载响应时长进行求和计算得到的和值再除以长响应时长的数量以得到长响应均值；将集合中标记为中响应时长的设备的负载响应时长进行求和计算得到的和值再除以中响应时长的数量以得到中响应均值；将集合中标记为短响应时长的设备的负载响应时长进行求和计算得到的和值再除以短响应时长的数量以得到短响应均值；将响应时长按照区间划分等级，再分别求取不同等级的负载响应时长均值比直接求取集合内设备的负载响应时长均值更加能够衡量集合中设备的负载响应时长水平；

步骤三：将长响应均值、中响应均值和短响应均值分别记为h1、h2和h3；利用设定的公式H2=b1×h1+b2×h2+b3×h3计算得到响应值H2，其中b1、b2和b3分别为设定的比例系数，且b1＞b2＞b3；

步骤四：统计集合中设备数量，并将其记为H3；将负载均值H1、响应值H2和设备数量H3通过设定公式λ=b4×H1+b5×H2+b6×H3计算得到特性系数λ，其中b4、b5和b6分别为设定的比例系数；

步骤五：将奇数设备集合、偶数设备集合和重合设备集合中的设备按照上述步骤一至步骤四进行分析处理以得到奇次系数λ1、偶次系数λ2和重合系数λ3；需要说明的是，将奇数设备集合进行步骤一至步骤四的分析处理以得到奇次系数λ1；将偶数集合进行步骤一至步骤四的分析处理以得到偶次系数λ1；将重合设备集合进行步骤一至步骤四的分析处理以得到重合系数λ1；

S25：将奇次畸变值TF1、偶次畸变值TF2、奇次系数λ1、偶次系数λ2和重合系数λ3通过设定的公式TF=(λ1+a3×λ3)×TF1+(λ2+a4×λ3)×TF2计算得到极短时间段内的电流畸变值TF，其中a3和a4分别为设定分比例系数；将生成的电流畸变值TF发送至服务器；

S3：波动分析模块对电力系统中的电压和频率的波动进行分析，具体为：

S31：提取极短时间段内的单位时间电压和频率，以及标准频率区间和标准电压；需要说明的是，频率是指电能表工作的实际频率，标准频率区间通常为50Hz或60Hz；当电网中的频率发生偏离时则会影响电能表的测量误差，电压是指电能表回路中的电压，标准电压通常为110V、220V或其他额定电压；

S32：将电压和频率分别与标准电压和标准频率区间进行比较分析，当电压大于标准电压时，则将电压与标准电压进行差值计算以得到电压上偏移值；当电压小于标准电压时，则将电压与标准电压进行差值计算以得到电压下偏移值，并将电压上偏移值和电压下偏移值对应的时刻记为电压偏移时刻；当频率大于标准频率区间中的最大值时，则将频率与标准频率区间中的最大值进行差值计算以得到频率上偏移值；当频率小于标准频率区间中的最小值时，则将频率与准频率区间中的最小值进行差值计算以得到频率下偏移值，并将频率上偏移值和频率下偏移值对应的时刻记为频率偏移时刻；

S33：统计极短时间段内电压偏移时刻和频率偏移时刻的数量，并将其分别记为p1和p2；

S34：将电压上偏移值和电压下偏移值分别记为pv1和pv2；将频率上偏移值和频率下偏移值分别记为pz1和pz2；利用设定的公式计算得到极端时段内的波动值TD，其中e1和e2分别为设定分比例系数；将生成的波动值TD发送至服务器；

S4：温度分析模块通过分析电能表温度和环境温度以衡定温度对电能表的影响，具体为：

S41：提取极端时间段内单位时间的电能表温度和环境温度以及标准工作温度区间；将电能表温度、环境温度分别记为w1和w2；利用设定的公式计算得到单位时间的温效值WZ，其中c1为设定的比例系数，当w1大于w2时，n3取值为偶数；当w1等于w2时，n3取值为零；当w1小于w2时，n3取值为奇数；需要说明的是，当环境温度高于电能表温度时，电能表会从环境中吸收环境中的热量，当环境温度低于电能表温度时，电能表会自身热量会扩散至环境中；标准工作温度区间是制造商在设计和生产电能表时，考虑电子元件的工作温度范围、材料的热稳定性、传感器的特性等因素而设置的温度区间；

提取极短时间段内单位时间的温效值，并以时间为横坐标，以温效值为纵坐标建立极短时间段内温效值随时间变化关系图；

S42：将温效值与设定的标准工作温度区间进行比较分析，当温效值大于设定的标准工作温度区间中的最大值时，则说明此时的温效值比较高，对电能表测量的影响较大，则将该时刻的温效值记为高温值，并将高温值对应的时刻记为高温值时刻；当温效值处于设定的温效值区间之内时，说明此时温效值符合标准工作温度区间，则将该时刻的温效值记为标温值，并将标温值对应的时刻记为标温时刻；当任意存在两个高温值时刻是相邻时刻时，则记一次高温连续；当任意存在两个低温值时刻是相邻时刻时，则记一次低温连续；分别统计高温连续、低温连续次数以及标温时刻的数量，并将其分别记为g1、g2和g3；

S43：将所有高温值和标温值分别进行均值计算以得到高温均值和标温均值，并将其分别记为g4和g5；

S44：利用设定的公式计算得到极短时间段内的温度特性值TW，其中c2和c3分别为设定的比例系数；将生成的温度特性值TW发送至服务器；

S5：服务器提取电能表投入时间的使用时长，并将其记为TC；将电流畸变值TF、波动值WD、温度特性值TW和使用时长TC利用设定的公式WTZ=d1×TF+d2×WD+d3×TW+d4×TC计算得到极短时间段内的误差值WTZ，其中d1、d2、d3和d4分别为设定的比例系数；

S6：响应设备模块通过从服务器内调取电流畸变值并对其进行分析以得到采集频率，并将采集频率发送至电能表，电能表依据采集频率进行谐波采集；其中分析的具体为：

获取电能表的宽带，带宽是指电能表能够准确测量的频率范围；设定每个宽带均对应一个采集系数，将宽带与设定的所有宽度进行匹配以得到对应的采集系数，并将其记为TX；需要说明的是，宽带越宽，采集系数越大，表示电能表采集能力越强；

调取不同极短时间段内的电流畸变值TF，通过设定的公式Ja=（β1×TF）/（β2×TX）计算得到采集供需比Ja，其中β1和β2分别为设定的比例系数；由公式可知，电流畸变值越大，说明此时电力系统谐波采集需求更大，因此对应的需要设置更高的采集频率；

设定每个采集供需比Ja均对应一个采集频率，将得到的采集供需比Ja与设定的所有的采集供需比进行匹配以得到对应的采集频率，并将采集频率发送至服务器；服务器接收到采集频率后将其发送至电能表并依据采集频率对电力系统中的电流进行采集，将采集得到的电流发送至谐波分析模块进行处理得到电流谐波谱图；通过将电流畸变值和电能表的宽带进行结合分析得到采集供需比，并据此匹配对应的采集频率，能够准确地捕捉到谐波分量，提高对谐波电流的测量精度。

实施例二

在实施例一的基础上，服务器还包括电能表性能分析单元，电能表性能分析单元通过误差值对电能表进行性能分析以得到性能系数，依据性能系数判定电能表工作状态并生成对应的执行策略，具体为：

步骤一：提取不同极短时间段内的误差值，并依据极短时间段的时间先后顺序将对应的误差值进行排序；

步骤二：将误差值与标准误差区间进行比较分析，当误差值大于设定的标准误差区间中的最大值时，则说明该时刻电能表的误差超出正常范围，则将误差值记为异常误差值，并将异常误差值对应的生成时刻记为异常时刻，统计异常时刻的数量，并将其记为y1；需要说明的是，标准误差区间是制造商在设计和生产电能表时根据制造工艺和相关标准设置的；

步骤三：将异常误差值进行均值操作以得到异常误差均值，并将其记为y2；

步骤四：依据异常时刻的先后顺序将异常值进行排序，将相邻异常时刻进行差值计算以得到异常间隔时长；将异常间隔时长与设定的间隔时长区间进行比较分析，当异常间隔时长大于设定的间隔时长区间中的最大值时，说明异常间隔时长对应的两个相邻异常时刻的异常关联可能性越小，则将异常时刻对应的两个相邻异常时刻记为一组低关联异常；当异常间隔时长处于设定的间隔时长区间之内时，则将异常间隔时长对应的异常时刻记为一组中关联异常；当异常间隔时长小于设定的间隔时长区间中的最小值时，则将异常间隔时长对应的两个相邻异常时刻记为一组高关联异常；分别统计低关联异常、中关联异常和高关联异常的组数，并将其分别记为y3、y4和y5；

步骤五：提取电能表历史维护次数以及每次维护的维护时刻，并将相邻维护时刻进行差值计算以得到维护间隔时长，将间隔维护时长进行均值计算以得到为维护间隔时长均值，并将其记为y6；

步骤六：利用设定的公式计算得到维护值YZ，其中f1、f2、f3、f4和f5分别为设定的比例系数；将维护值与设定的维护区间进行比较分析，当维护值大于设定的维护区间中最大值时，说明该电能表的整体功能异常，需要进行更换，则将电能表记为更换电能表并调取对应更换电能表的所在位置和编号，将其发送至相关工程师以进行更换操作；当维护值处于设定的维护区间之内时，说明该电能表的整体工作状态不佳，需要进行维护，则将电能表记为维护电能表并调取对应维护电能表的所在位置和编号，将其发送至相关工程师以进行维护操作；当维护值小于设定的维护区间中最小值时，说明电能表工作正常，则不进行任何操作；

通过对电能表的不同时刻的误差值进行深化分析以得到电能表的工作状态，并对不同状态的电能表进行不同的执行策略，可以有效管理电能表的更换和维护，以保证电能表的正常运行和准确测量。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，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 (6)

1.一种基于上位机的电能表误差监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：上位机采集电力系统中非线性负荷设备以及电力参数；

S2：通过对电力系统中的非线性负荷设备产生的电流谐波进行谐波分析，具体如下：

S21：设定存在k次谐波，通过电流谐波图依次获取k次谐波的幅值和基波的幅值；

S22：通过将一个周期内的k次谐波与横坐标形成的封闭部分面积记为k次周期面积，并将k次周期面积与设定的面积区间进行比较分析生成第一面积、第二面积和第三面积；分别统计极短时间段内第一面积、第二面积和第三面积的数量，并将三者通过数值化计算以得到面积系数；

S23：将谐波的次数按照奇数和偶数进行分类以得到奇数次谐波和偶数次谐波；将奇数次谐波、偶数次谐波和面积系数进行归一化处理并取其数值，对数值进行分析以得到奇次畸变值和偶次畸变值；

S24：分别获取贡献奇数次谐波的非线性负荷设备和贡献偶数次谐波的非线性负荷设备，并将其分别记为奇数设备、偶数设备和重合设备；据此建立奇数设备集合、偶数设备集合和重合设备集合，并将奇数设备、偶数设备和重合设备整合归置至对应集合；设定奇数设备集合、偶数设备集合和重合设备集合分别对应一个奇次系数、偶次系数和重合系数；

S25：将奇次畸变值、偶次畸变值、奇次系数、偶次系数和重合系数进行归一化处理并取其数值，对数值分析以得到电流畸变值，并将生成的电流畸变值发送至服务器；

S3：通过对电力系统中的电压和频率的波动进行深化分析以得到波动值，并将生成的波动值发送至服务器；

S4：通过分析电能表温度和环境温度以衡定温度对电能表的影响并得到温度特性值，并将生成的温度特性值发送至服务器；

S5：提取电能表投入时间的使用时长；将电流畸变值、波动值、温度特性值和使用时长进行归一化处理并取其数值，对数值分析以得到误差值；

S6：通过调取电流畸变值并对其进行分析以得到采集频率，并将采集频率发送至电能表，电能表依据采集频率进行电流谐波采集以生成电流谐波图。

2.根据权利要求1所述的一种基于上位机的电能表误差监测方法，其特征在于，服务器还包括电能表性能分析单元，电能表性能分析单元通过误差值对电能表进行性能分析以得到性能系数，依据性能系数判定电能表工作状态并生成对应的执行策略，具体如下：

201：提取不同极短时间段内的误差值，并依据极短时间段的时间先后顺序将对应的误差值进行排序；

202：将误差值与标准误差区间进行比较分析以生成异常误差值，并将异常误差值对应的生成时刻记为异常时刻，统计异常时刻的数量；

203：将异常误差值进行均值操作以得到异常误差均值；

204：依据异常时刻的先后顺序将异常值进行排序，将相邻异常时刻进行差值计算以得到异常间隔时长；将异常间隔时长与设定的间隔时长区间进行比较分析低关联异常、中关联异常和高关联异常；分别统计低关联异常、中关联异常和高关联异常的组数；

205：提取电能表历史维护次数以及每次维护的维护时刻，并将相邻维护时刻进行差值计算以得到维护间隔时长，将间隔维护时长进行均值计算以得到为维护间隔时长均值；

206：将异常时刻的数量、异常误差均值、低关联异常的组数、中关联异常的组数、高关联异常的组数和维护间隔时长均值进行数值化分析以得到维护值；将维护值与设定的维护区间进行比较分析以得到更换电能表和维护电能表，并分别调取更换电能表和维护电能表的所在位置和编号，将其分别发送至相关工程师以进行更换和维护操作。

3.根据权利要求1所述的一种基于上位机的电能表误差监测方法，其特征在于，对奇数设备集合、偶数设备集合和重合设备集合中的设备进行特性分析以得到奇次系数、偶次系数和重合系数，具体如下：

301：设定每种非线性负荷设备均对应一个负载类型值，并将集合中设备与设定的所有设备进行匹配以得到对应的负载类型值，将集合中所有设备的负载类型值进行均值计算以得到负载均值；

302：获取集合中设备的负载响应时长，将负载响应时长与设定的时长区间进行比较分析以得到长响应时长、中响应时长和短响应时长；分别统计集合中长响应时长、中响应时长和短响应时长的设备数量；将集合中标记为长响应时长、中响应时长和短响应时长的设备的负载响应时长分别进行求和计算得到的和值再分别除以长响应时长的数量、中响应时长的数量和短响应时长的数量以得到长响应均值、中响应均值和短响应均值；

303：将长响应均值、中响应均值和短响应均值进行数值化分析以得到响应值；

304：统计集合中设备数量，并将其与负载均值和响应值进行数值化分析以得到特性系数；

305：将奇数设备集合、偶数设备集合和重合设备集合中的设备按照上述301至304进行分析处理以得到奇次系数、偶次系数和重合系数。

4.根据权利要求1所述的一种基于上位机的电能表误差监测方法，其特征在于，通过对电力系统中的电压和频率的波动进行深化分析以得到波动值，具体如下：

401：提取单位时间电压和频率，以及标准频率区间和标准电压；

402：将电压和频率分别与标准电压和标准频率区间进行比较计算分析以得到电压上偏移值、电压下偏移值、频率上偏移值和频率偏移时刻；

403：统计电压偏移时刻和频率偏移时刻的数量；

404：将电压上偏移值、电压下偏移值、频率上偏移值、频率下偏移值、电压偏移时刻和频率偏移时刻的数量进行数值化分析以得到波动值，并将生成的波动值发送至服务器。

5.根据权利要求1所述的一种基于上位机的电能表误差监测方法，其特征在于，通过分析电能表温度和环境温度以衡定温度对电能表的影响并得到温度特性值，具体如下：

501：提取电能表温度和环境温度，以及标准工作温度区间；将电能表温度、环境温度进行公式化计算分析以得到单位时间的温效值；提取极短时间段内单位时间的温效值，并以时间为横坐标，以温效值为纵坐标建立极短时间段内温效值随时间变化关系图；

502：将温效值与设定的标准工作温度区间进行比较分析以得到高温值、标温值和低温值，并将高温值和标温值对应的时刻分别记为高温值时刻、标温时刻；当任意存在两个高温值时刻是相邻时刻时，则记一次高温连续；当任意存在两个低温值时刻是相邻时刻时，则记一次低温连续；分别统计高温连续、低温连续次数以及标温时刻的数量；

503：将所有高温值和标温值分别进行均值计算以得到高温均值和标温均值，将两者与高温连续次数、低温连续次数以及标温时刻的数量进行公式化计算分析以得到温度特性值，并将生成的温度特性值发送至服务器。

6.根据权利要求1所述的一种基于上位机的电能表误差监测方法，其特征在于，通过调取电流畸变值并对其进行分析以得到采集频率，具体如下：

获取电能表的宽带，设定每个宽带均对应一个采集系数，将宽带与设定的所有宽度进行匹配以得到对应的采集系数；

调取不同极短时间段内的电流畸变值；

将采集系数与电流畸变值进行数值化处理以得到采集供需比；

设定每个采集供需比均对应一个采集频率，将得到的采集供需比与设定的所有的采集供需比进行匹配以得到对应的采集频率，并将采集频率发送至服务器；服务器接收到采集频率后将其发送至电能表并依据采集频率对电力系统中的电流进行采集，将采集得到的电流发送至谐波分析模块进行处理得到电流谐波谱图。