一种基于AI算法的电能表运行误差求解方法及装置制造方法及图纸

技术编号:36349456 阅读:53 留言:0更新日期:2023-01-14 18:04
本发明专利技术公开了一种基于AI算法的电能表运行误差求解方法及装置,包括:根据线路损耗与用户用电量的二次函数关系,建立台区电能表的日供电量计量模型;根据线损系数将所述日供电量计量模型进行转化,获得日供电量计量简化模型;基于无标注数据,通过遗传算法对所述日供电量计量简化模型进行训练,获得不同台区的线损系数项,根据所述线损系数项,对所述模型进行求解,将获得的模型求解结果,作为电能表运行误差值。解决现有台区电能表的日供电量计量模型,计算量大,电能表的运行误差估计不准确的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AI算法的电能表运行误差求解方法及装置


[0001]本专利技术涉及电能表大数据分析
,更具体的,涉及一种基于AI算法的电能表运行误差求解方法及装置。

技术介绍

[0002]随着用电信息采集系统的自动采集方式取代传统的人工抄表方式,智能电能表的在线分析方法已经成为一种新的对智能电能表的运行质量进行评价与监测的手段。根据《国家电网有限公司关于推进智能电能表状态评价与更换工作的意见》(国家电网营销[2019]217号),现在各个网省已建立起智能电能表状态评价与更换工作体系,已经在大部分台区基本实现了对智能电能表的远程实时监控,这个监控方法是基于专利[1]的数学模型。已公开的专利[2]的数学模型是在专利[1]的基础上,利用基尔霍夫定律,对台区的线路损耗项进行了精细表达,进而使得对电能表的运行误差估计更加准确。
[0003]专利[1]中提出了一种智能电能表运行误差运行诊断分析方法和系统,通过大数据技术以台区为单位研究计算台区下各个智能电能表的运行误差,其模型中的线路损耗项表达为供电量的一次函数。已公开专利[2]中提出了一种基于用电采集数据确定低压台区的损耗的方法及系统,其对专利[1]模型中的线路损耗项进行了改进,将线路损耗表达为用户用电量的二次函数。专利[2]中针对线路损耗项的表达式更加贴近物理事实,但其大大增加了模型中的未知量个数,在现有的数据规模及数据质量下,这给模型的求解带来了很大困难。
[0004]具体说来,专利[2]中以能量守恒定律为基础,利用基尔霍夫定律得到的线路损耗与用户用电量是二次函数关系,其最终建立的模型方程为
[0005][0006]其中,y(i)为台区总表第i天的供电量计量值,即等号左边表示总表供电量;φ
j
(i)为计量点j在第i天的日冻结用电量,ε
j
为计量点j的相对误差,p为计量点总个数,即等号右边第一项为各计量点实际用电量之和;φ
j
(i
m
)、U
j
(i
m
)、分别为计量点j在第i天的第m个采样时间段t(i
m
)(通常为15分钟)的用电量计量值、电压和功率因数,α
jk
为计量点j和计量点k之间公共支路的等效电阻,q
i
为第j天的采样点总数(通常为96点),即等号右边第二项为台区线路损耗;第三项ε0为台区固定损耗。
[0007]专利[2]中只给出了误差模型的数学表达式(1),通过对表达式(1)的分析可知,此模型的未知量个数较多,为个,p为台区计量点总个数。这个数量是很大的,比如对于有100户的台区,则有5151个未知量,模型此时通常为欠定方程组(即未知量多而方程个数少)。台区规模越大,该模型越不可能直接求解。这个问题是一个NP问题(Nondeterministic Polynominal,非确定性多项式)。
[0008]观察表达式(1),其等号右侧第二项中,ε
j
、ε
k
、α
jk
均为未知量,若直接求解,则第二项为未知量的三次函数,求解困难。
[0009]之前对于模型求解结果准确与否的验证只能基于现场核查结果,耗时较长。当然,现场验证必然是模型工程应用验证的最终手段。但是在现场验证之前,如果能通过合理的评价函数给出模型求解结果的合理验证方法,无疑可以预先给计算结果一个合理验证,而准确的计算结果也可以降低现场工作量。
[0010]上述三个问题在专利[2]中都未给出解决方法。
[0011]在工程化应用中,专利[2]中的数学模型中含有大量的未知量,在现有的数据规模及数据质量下,直接求解模型并不可行。另外,在以往的工作中,是通过现场核查反馈的核查结果对模型计算结果进行评价。如何求解专利[2]中的数学模型,如何针对不同的台区适配合理的参数,并且如何通过合理的评价函数对模型的求解结果进行评价,在工程应用中是亟需解决的问题。这就是本专利技术要解决的问题。

技术实现思路

[0012]为解决上述问题,本专利技术提供一种基于AI算法的电能表运行误差求解方法,包括:
[0013]根据线路损耗与用户用电量的二次函数关系,建立台区电能表的日供电量计量模型;
[0014]根据线损系数将所述日供电量计量模型进行转化,获得日供电量计量简化模型;
[0015]基于无标注数据,通过遗传算法对所述日供电量计量简化模型进行训练,获得不同台区的线损系数项,根据所述线损系数项,对所述模型进行求解,将获得的模型求解结果,作为电能表运行误差值。
[0016]进一步的,根据线路损耗与用户用电量的二次函数关系,建立台区电能表的日供电量计量模型,所述日供电量计量模型,具体为:
[0017][0018]其中,y(i)为台区总表第i天的供电量计量值;φ
j
(i)为计量点j在第i天的日冻结用电量,ε
j
为计量点j的相对误差,p为计量点总个数;φ
j
(i
m
)、U
j
(i
m
)、分别为计量点j在第i天的第m个采样时间段t(i
m
)的用电量计量值、电压和功率因数,α
jk
为计量点j和计量点k之间公共支路的等效电阻,q
i
为第i天的采样点总数;第三项ε0为台区固定损耗。
[0019]进一步的,根据线损系数将所述日供电量计量模型进行转化,获得日供电量计量简化模型,包括:
[0020]ε
j
、ε
k
、α
jk
均为待定常数,则可以令
[0021]β
jk
(1

ε
j
)(1

ε
k

jk

[0022]所述日供电量计量模型,可简化为:
[0023][0024]β
jk
为线损系数。
[0025]进一步的,基于无标注数据,通过遗传算法对所述日供电量计量简化模型进行训练,获得不同台区的线损系数项,包括:
[0026]对所述日供电量计量简化模型进行初始化,设置进化代数计数器t=0,设置最大
进化代数T,随机生成M个个体作为初始群体P(0);
[0027]计算群体P(t)中各个个体的适应度;
[0028]通过二元锦标赛法确定保留到下一代群体中的候选个体;
[0029]对选择运算产生的候选个体随机进行两两交叉形成新的候选个体;
[0030]对交叉运算产生的候选个体的基因进行等位替换,形成新的候选个体;
[0031]群体P(t)经过选择、交叉、变异运算之后得到下一代群体P(t+1);
[0032]重复上述步骤直到t=T,则以进化过程中通过适应度定义方法所得到的具有最大适应度个体作为最优解输出,终止计算,完成所述日供电量计量简化模型的本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于AI算法的电能表运行误差求解方法,其特征在于,包括:根据线路损耗与用户用电量的二次函数关系,建立台区电能表的日供电量计量模型;根据线损系数将所述日供电量计量模型进行转化,获得日供电量计量简化模型;基于无标注数据,通过遗传算法对所述日供电量计量简化模型进行训练,获得不同台区的线损系数项,根据所述线损系数项,对所述模型进行求解,将获得的模型求解结果,作为电能表运行误差值。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据线路损耗与用户用电量的二次函数关系,建立台区电能表的日供电量计量模型,所述日供电量计量模型,具体为:其中,y(i)为台区总表第i天的供电量计量值;φ
j
(i)为计量点j在第i天的日冻结用电量,ε
j
为计量点j的相对误差,p为计量点总个数;φ
j
(i
m
)、U
j
(i
m
)、分别为计量点j在第i天的第m个采样时间段t(i
m
)的用电量计量值、电压和功率因数,α
jk
为计量点j和计量点k之间公共支路的等效电阻,q
i
为第i天的采样点总数;第三项ε0为台区固定损耗。3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,根据线损系数将所述日供电量计量模型进行转化,获得日供电量计量简化模型,包括:ε
j
、ε
k
、α
jk
均为待定常数,则可以令β
jk
=(1

ε
j
)(1

ε
k

jk
,所述日供电量计量模型,可简化为:β
jk
为线损系数。4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于无标注数据,...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘婧谭煌李媛于海波陈昊林繁涛赵兵陈天阳刁新平乔文俞李亚杰
申请(专利权)人:中国电力科学研究院有限公司
类型:发明
国别省市:

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