一种电能计量装置整体计量误差的在线评估方法和系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电能计量装置整体计量误差的在线评估方法和系统，该方法步骤为：1)在线获取多组电能量数据，计算对应的母线电量不平衡率并建立映射模型；2)取任意两条线路构成线路对，每次设定当前线路对的虚拟电能量值、其余线路为0，根据映射模型计算得到虚拟母线电量不平衡率并作为当前线路对的电能计量装置的整体计量相对误差，最终得到所有线路对的整体计量相对误差；3)将整体计量相对误差分别与预设的误差条件进行比较判定误差状态；该系统包括映射模型建立模块、相对误差计算模块以及误差状态评估模块。本发明专利技术不需现场试验，能够实时监控电能计量装置的整体计量误差状态，具有实现方法简单、使用便捷、高效且安全的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种电能计量装置整体计量误差的在线评估方法和系统
本专利技术涉及电力设备状态评估
，尤其涉及一种电能计量装置整体计量误差的在线评估方法和系统。
技术介绍
电能的准确计量是保证电量结算公平的基础，而目前每年由于计量故障造成的差错电量还相当可观。目前也存在多种检测计量装置故障的技术手段，譬如在二次回路中加装失压失流计时器，检测到失压失流后实施报警；或者利用负控终端实时采集电能表电量信息并进行人工分析，若出现不符合逻辑的电量信息则判定电能计量装置可能出现故障。上述方法虽然能够监测到电能计量装置的失压、失流等故障并在出现故障后做出判断，但对装置出现故障前的不断劣化过程无法进行监测及判断，而无法在设备故障发生前及时提供预警信息以避免装置的损害。电能计量装置的状态劣化的过程通常也表现为装置的计量误差不断增大，而计量误差超差属于隐性故障，上述方法还无法检测隐性故障和缺陷。目前针对电能计量装置误差评价的主要方法均是对计量系统各个环节进行检定或检测，检测中电能表的误差检测和TV二次压降测试可在线进行，而对互感器的检定则必须停电进行，因此这类方法耗时耗力同时又需要特定的测试时机，无法在短时间内大规模施行。大容量存储技术和计算机高速网络技术日趋成熟为电力系统内电能量信息的实时采集和大规模长期存储提供了技术支撑，由此所得到的海量电能数据不但反应了电力负荷大小，也蕴含着电能计量装置计量误差和运行状态的相关信息。电力设备在线评估方法就是通过在线监测等手段获取设备运行时的相关特征量，再经数学方法挖掘反映出设备的运行健康水平，进而指导运行管理决策。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种不需现场试验，同时能够实时监控电能计量装置的整体计量误差状态的电能计量装置整体计量误差的在线评估方法和系统，具有实现方法简单、高效、安全的优点。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种电能计量装置整体计量误差的在线评估方法，具体实施步骤为：1)获取待评估变电站指定电压区域内各条线路的多组电能量数据，并根据每组电能量数据计算得到对应的母线电量不平衡率，由多组电能量数据以及对应的母线电量不平衡率建立电能量与母线电量不平衡率的映射模型；2)取任意两条线路构成线路对，每次设定当前线路对的虚拟电能量值、其余线路的电能量值为0，根据所述映射模型计算得到虚拟母线电量不平衡率并作为当前线路对的电能计量装置的整体计量相对误差，最终得到所有线路对的电能计量装置的整体计量相对误差；3)将所有线路对的电能计量装置的整体计量相对误差分别与预设的误差条件进行比较，根据比较结果预评估各线路对中电能计量装置的整体计量误差状态，并根据各套电能计量装置对应的所有预评估结果综合得到各套电能计量装置的整体计量误差状态的最终评估结果；所述步骤1)中建立电能量与母线电量不平衡率的映射模型的具体实施方法为：将多组电能量数据作为训练样本、多组电能量数据对应的母线电量不平衡率作为教师样本，将所述训练样本和教师样本输入至预设的BP神经网络中，训练所述BP神经网络各层的权值和阀值，得到基于BP神经网络的电能量与母线电量不平衡率的映射模型；所述训练BP神经网络各层的权值和阀值的具体实施步骤为：1.1)对BP神经网络各层的阀值和权值按随机原则进行初始化，将输入的电能量数据进行归一化作为训练样本，对应的归一化母线电量不平衡率作为教师样本；1.2)将一组训练样本输入初始化后的BP神经网络中，计算隐含层和输出层中各层的节点输出；1.3)将输出层节点的输出与对应的教师样本进行比较，并按式(1)计算各输出层的节点误差，其中δl为第l层输出层的节点误差，Tl为第l层输出层的教师样本数据，Yl为第l层输出层的节点输出信号；δl＝-(Tl-Yl)Yl(1-Yl)(1)1.4)按式(2)计算各隐含层的节点误差；其中为第k层隐含层中第n个神经元的节点误差，为第k层隐含层中第n个神经元的节点输出信号，为第l层中第a个神经元的节点误差，第l层为隐含层或输出层，p为第l层的神经元总数，为第k层隐含层中第a个连接第l层中各神经元的权值；1.5)按式(3)分别修正连接隐含层与输出层的权值、连接输入层和隐含层的权值以及连接隐含层间的权值，按式(4)分别修正隐含层及输出层的阈值；其中为连接第k层第n个神经元和第l层第m个神经元在t+1时刻的权值，为连接第k层第n个神经元和第l层第m个神经元在t时刻的权值，为第l层第m个神经元的节点误差，为第l层第m个神经元在t+1时刻的阀值，为第l层第m个神经元在t时刻的阀值，为第k层隐含层中第n个神经元的节点输出信号，α、β为修正系数；1.6)返回执行步骤1.2)，直至所有训练样本完成训练且输出层的节点误差小于预设误差或训练次数达到预设值。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤2)的具体步骤为：2.1)根据各线路的输送负荷值设定M个评估点；2.2)取任意一条线路作为当前评估线路，当前评估线路与其余各条线路分别构成线路对，获取一个线路对作为当前线路对，选定一个评估点作为当前评估点；2.2)将当前线路对的电能量值分别设为Pm和-Pm、其他线路的电能量值设为0，其中Pm为当前评估点的输送电能量值，m＝1,2,3…M，将各线路电能量值代入电能量与母线电量不平衡率的映射模型中进行计算，将计算得到的虚拟母线电量不平衡率作为当前线路对的电能计量装置的整体计量相对误差；2.3)将当前线路对的电能量值分别设为Pm和-Pm、其他线路的电能量值设为0，其中Pm为当前评估点的输送电能量值，将各线路电能量值代入电能量与母线电量不平衡率的映射模型中进行计算，将计算得到的虚拟母线电量不平衡率作为当前线路对的电能计量装置的整体计量相对误差；2.4)判断是否所有评估点完成计算，如果尚未完成，选定下一个评估点作为当前评估点，返回执行步骤2.3)；否则表示所有评估点均完成计算，得到各评估点时当前线路对的整体计量相对误差；2.5)判断是否当前评估线路的所有线路对完成计算，如果尚未完成，获取下一个线路对作为当前线路对，选定一个评估点作为当前评估点，返回执行步骤2.3)；否则表示当前评估线路的所有线路对完成计算，得到一个M×(N-1)维的当前评估线路的整体计量相对误差矩阵，其中N为线路数；2.6)判断是否所有线路均作为评估线路完成计算，如果尚未完成，取下一条线路作为当前评估线路，当前评估线路与其余各条线路分别构成线路对，获取一个线路对作为当前线路对，选定一个评估点作为当前评估点，返回执行步骤2.3)；否则表示所有线路均作为评估线路完成计算，得到N个M×(N-1)维的整体计量相对误差矩阵。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤2.1)的具体实施方法为：获取各条线路实际输送电能量值的区间，并取各区间的最大交集区间作为评估区间，在评估区间中取等间距的M个评估点。作为本专利技术方法的进一步改进，所述步骤3)中各套电能计量装置中一套电能计量装置的整体计量误差状态评估的具体实施方法为：3.1)获取待评估的电能计量装置对应的待评估线路的整体计量相对误差矩阵，在整体计量相对误差矩阵中获取待评估线路与另一条线路构成的当前线路对的整体计量相对误差en；3.2)根据当前线路对中两套电能计量装置的允许误差参数计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能计量装置整体计量误差的在线评估方法，其特征在于具体实施步骤为：1)获取待评估变电站指定电压区域内各条线路的多组电能量数据，并根据每组电能量数据计算得到对应的母线电量不平衡率，由多组电能量数据以及对应的母线电量不平衡率建立电能量与母线电量不平衡率的映射模型；2)取任意两条线路构成线路对，每次设定当前线路对的虚拟电能量值、其余线路的电能量值为0，根据所述映射模型计算得到虚拟母线电量不平衡率并作为当前线路对的电能计量装置的整体计量相对误差，最终得到所有线路对的电能计量装置的整体计量相对误差；3)将所有线路对的电能计量装置的整体计量相对误差分别与预设的误差条件进行比较，根据比较结果预评估各线路对中电能计量装置的整体计量误差状态，并根据各套电能计量装置对应的所有预评估结果综合得到各套电能计量装置的整体计量误差状态的最终评估结果。

【技术特征摘要】
1.一种电能计量装置整体计量误差的在线评估方法，其特征在于具体实施步骤为：1)获取待评估变电站指定电压区域内各条线路的多组电能量数据，并根据每组电能量数据计算得到对应的母线电量不平衡率，由多组电能量数据以及对应的母线电量不平衡率建立电能量与母线电量不平衡率的映射模型；2)取任意两条线路构成线路对，每次设定当前线路对的虚拟电能量值、其余线路的电能量值为0，根据所述映射模型计算得到虚拟母线电量不平衡率并作为当前线路对的电能计量装置的整体计量相对误差，最终得到所有线路对的电能计量装置的整体计量相对误差；3)将所有线路对的电能计量装置的整体计量相对误差分别与预设的误差条件进行比较，根据比较结果预评估各线路对中电能计量装置的整体计量误差状态，并根据各套电能计量装置对应的所有预评估结果综合得到各套电能计量装置的整体计量误差状态的最终评估结果；所述步骤1)中建立电能量与母线电量不平衡率的映射模型的具体实施方法为：将多组电能量数据作为训练样本、多组电能量数据对应的母线电量不平衡率作为教师样本，将所述训练样本和教师样本输入至预设的BP神经网络中，训练所述BP神经网络各层的权值和阈值，得到基于BP神经网络的电能量与母线电量不平衡率的映射模型；所述训练BP神经网络各层的权值和阈值的具体实施步骤为：1.1)对BP神经网络各层的阈值和权值按随机原则进行初始化，将输入的电能量数据进行归一化作为训练样本，对应的归一化母线电量不平衡率作为教师样本；1.2)将一组训练样本输入初始化后的BP神经网络中，计算隐含层和输出层中各层的节点输出；1.3)将输出层节点的输出与对应的教师样本进行比较，并按式(1)计算各输出层的节点误差，其中δl为第l层输出层的节点误差，Tl为第l层输出层的教师样本数据，Yl为第l层输出层的节点输出信号；δl＝-(Tl-Yl)Yl(1-Yl)(1)1.4)按式(2)计算各隐含层的节点误差；其中为第k层隐含层中第n个神经元的节点误差，为第k层隐含层中第n个神经元的节点输出信号，为第l层中第a个神经元的节点误差，第l层为隐含层或输出层，p为第l层的神经元总数，为第k层隐含层中第a个连接第l层中各神经元的权值；1.5)按式(3)分别修正连接隐含层与输出层的权值、连接输入层和隐含层的权值以及连接隐含层间的权值，按式(4)分别修正隐含层及输出层的阈值；其中为连接第k层第n个神经元和第l层第m个神经元在t+1时刻的权值，为连接第k层第n个神经元和第l层第m个神经元在t时刻的权值，为第l层第m个神经元的节点误差，为第l层第m个神经元在t+1时刻的阈值，为第l层第m个神经元在t时刻的阈值，为第k层隐含层中第n个神经元的节点输出信号，α、β为修正系数；1.6)返回执行步骤1.2)，直至所有训练样本完成训练且输出层的节点误差小于预设误差或训练次数达到预设值。2.根据权利要求1所述的电能计量装置整体计量误差的在线评估方法，其特征在于，所述步骤2)的具体步骤为：2.1)根据各线路的输送负荷值设定M个评估点；2.2)取任意一条线路作为当前评估线路，当前评估线路与其余各条线路分别构成线路对，获取一个线路对作为当前线路对，选定一个评估点作为当前评估点；2.3)将当前线路对的电能量值分别设为Pm和-Pm、其他线路的电能量值设为0，其中Pm为当前评估点的输送电能量值，m＝1,2,3…M，将各线路电能量值代入电能量与母线电量不平衡率的映射模型中进行计算，将计算得到的虚拟母线电量不平衡率作为当前线路对的电能计量装置的整体计量相对误差；2.4)判断是否所有评估点完成计算，如果尚未完成，选定下一个评估点作为当前评估点，返回执行步骤2.3)；否则表示所有评估点均完成计算，得到各评估点时当前线路对的整体计量相对误差；2.5)判断是否当前评估线路的所有线路对完成计算，如果尚未完成，获取下一个线路对作为当前线路对，选定一个评估点作为当前评估点，返回执行步骤2.3)；否则表示当前评估线路的所有线路对完成计算，得到一个M×(N-1)维的当前评估线路的整体计量相对误差矩阵，其中N为线路数；2.6)判断是否所有线路均作为评估线路完成计算，如果尚未完成，取下一条线路作为当前评估线路，当前评估线路与其余各条线路分别构成线路对，获取一个线路对作为当前线路对，选定一个评估点作为当前评估点，返回执行步骤2.3)；否则表示所有线路均作为评估线路完成计算，得到N个M×(N-1)维的整体计量相对误差矩阵。3.根据权利要求2所述的电能计量装置整体计量误差的在线评估方法，其特征在于，所述步骤2.1)的具体实施方法为：获取各条线路实际输送电能量值的区间，并取各区间的最大交集区间作为评估区间，在评估区间中取等间距的M个评估点。4.根据权利要求2所述的电能计量装置整体计量误差的在线评估方法，其特征在于，所述步骤3)中各套电能计量装置中一套电能计量装置的整体计量误差状态评估的具体实施方法为：3.1)获取待评估的电能计量装置对应的待评估线路的整体计量相对误差矩阵，在整体计量相对误差矩阵中获取待评估线路与另一条线路构成的当前线路对的整体计量相对误差en；3.2)根据当前线路对中两套电能计量装置的允许...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恺，罗志坤，欧朝龙，杨茂涛，徐先勇，王伟能，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，国网湖南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11