一种电能计量装置的监测方法、系统及终端设备与流程

本发明属于供电监测技术领域，尤其涉及一种电能计量装置的监测方法、系统及终端设备。

背景技术

关口电能计量装置是指安装运行在发电企业上网、跨区联络线、省网联络线、省内下网及重要直供电用户等计量点的电能计量装置，他记录的电能量作为技术经济指标的基础数据，是保证电力市场能否正常运行的关键。

电能计量装置由电能表，电压互感器、电流互感器及其二次回路组成，其计量性能的稳定与否，直接影响着电量贸易结算的公正及电网电量的统计、线损率分析等重要指标的测算。

现有技术中对电能计量装置的监测一般采用周期检测方式，不能实时监测，在检测周期内无有效手段对各类电能计量装置误差变化进行监控，如若周期内发生电能计量装置故障，误差电量会扩大，为电量追退工作增加难度。

综上，现有技术中存在由于不能实时监测导致无法及时排除故障的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电能计量装置的监测方法、系统及终端设备，以解决现有技术中存在由于不能实时监测导致无法及时排除故障的技术问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种电能计量装置的监测方法，包括：

计算计量点理论运行综合误差；

获取考核点电量、母线输入电量、母线输出电量、稳定母线不平衡电量、计量点电量和稳定线损电量；

根据所述计量点电量、所述稳定线损电量、所述考核点电量和所述计量点理论运行综合误差，计算得到异常线损电量；

根据所述母线输入电量、所述母线输出电量和所述稳定母线不平衡电量，计算得到异常母线电量；

基于所述异常线损电量和所述异常母线电量，判断所述电能计量装置是否存在故障。

本发明实施例的第二方面提供了一种监测系统，包括：

第一计算模块，用于计算计量点理论运行综合误差；

数据获取模块，用于获取考核点电量、母线输入电量、母线输出电量、稳定母线不平衡电量、计量点电量和稳定线损电量；

第二计算模块，用于根据所述计量点电量、所述稳定线损电量、所述考核点电量和所述计量点理论运行综合误差，计算得到异常线损电量；

第三计算模块，用于根据所述母线输入电量、所述母线输出电量和所述稳定母线不平衡电量，计算得到异常母线电量；

故障判断模块，用于基于所述异常线损电量和所述异常母线电量，判断所述电能计量装置是否存在故障。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述电能计量装置的监测方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述电能计量装置的监测方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明能在不额外增加检测设备的情况下，实现对电能计量装置的实时在线监测，通过计算得到的计量点理论运行综合误差，获取到的计量点电量、考核点电量、母线输入电量、母线输出电量、稳定母线不平衡电量和稳定线损电量，通过对计量点实时监测数据的变化分析，实现对电能计量装置的误差变化进行分析，及时发现并排除故障。

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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的一个实施例提供的电能计量装置的检测方法流程示意图；

图2是本发明的另一个实施例提供的电能计量装置的检测方法的流程示意图；

图3是本发明的一个实施例提供的电能计量装置的检测方法的实现流程示意图；

图4是本发明的一个实施例提供的监测系统的结构示意图；

图5是本发明的一个实施例提供的终端设备的示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例1：

图1示出了本发明一实施例所提供的电能计量装置的监测方法的实现流程图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，本发明实施例所提供的一种电能计量装置的监测方法，包括：

步骤s101，计算计量点理论运行综合误差。

在本实施例中，计量点理论运行综合误差是通过计算电能计量装置的综合误差得到的。

步骤s102，获取考核点电量、母线输入电量、母线输出电量、稳定母线不平衡电量、计量点电量和稳定线损电量。

在本实施例中，电量采集系统采集实时考核点电量、母线输入电量、母线输出电量、计量点电量等信息。

通信服务器通过电量信息采集系统数据接口获取与评估计量点所在区域内的电量信息、对侧考核点电量信息等，建立计量点电量监控数据链，数据收集和分析服务器自动计算稳定状态下的稳定母线平衡电量及稳定线损电量。

考核点电量、计量点电量、母线输入电量和母线输出电量是从电量采集系统中直接获取到的。

在数据收集和分析服务器中，稳定母线不平衡电量为电量采集系统采集到的母线电量与数据库中设置的母线电量的基准值相减得到，稳定线损电量为电量采集系统采集到的导线电量值与数据库中设置的导线电量的基准值相减得到。

在本实施例中，还包括对电量采集系统采集到的数据是否异常的初步判断。

通讯服务器中的电量监控数据链的信息包含计量点三相电压ua、ub、uc，三相电流ia、ib、ic,运行功率因数计量点电量qe及考核点电量q0，同时从实时测量数据简单判断是否存在电能计量装置异常，如三相电压ua、ub、uc或三相电流ia、ib、ic存在明显跌落或为0值，且一次设备运行状态未出现异常，可判定为相应相别的电压二次短线或电流二次短路故障，诸如此类同样错误的测量数据即可明显判定的故障类型，可直接判定并输出故障位置及监测结论。

在本发明一个实施例中，要完成对稳定母线平衡电量、稳定线损电量和计量点理论运行综合误差的计算，需要先建立数据库，数据库只需建立一次，再以后每次对电能计量装置进行监测判断时，只需提取数据库里边所需数据即可，不需要再次建立数据库。

数据库包括电能表信息、电压互感器信息、电流互感器信息、电流互感器二次负荷信息、电压互感器二次压降信息、计量点运行方式的台账信息以及各器件、计量点历次实际检测数据等。

步骤s103，根据所述计量点电量、所述稳定线损电量、所述考核点电量和所述计量点理论运行综合误差，计算得到异常线损电量。

在本实施例中，异常线损电量在理想情况下为0。

步骤s104，根据所述母线输入电量、所述母线输出电量和所述稳定母线不平衡电量，计算得到异常母线电量。

在本实施例中，异常母线电量在理想情况下为0，通过异常线损电量或/和异常母线电量，判断电能计量装置是否发生故障，并判断故障位置。

步骤s105，基于异常线损电量和异常母线电量，判断电能计量装置是否存在故障。

在本本发明实施例中，通过对电量采集系统的监控维护工作过程中发现，当运行中的计量装置出现故障时，电量采集系统里的相关数据会出现符合故障现象的变化，本发明能在不额外增加检测设备的情况下，通过电量采集系统对计量点的监测来，获取计量点的监测数据，并通过计算计量点理论运行综合误差，来判断电能计量装置误差的变化，进而判断电能计量装置的故障位置。

在本发明的一个实施例中，步骤s101具体包括：

1)电流互感器理论运行误差模型：

传统的电流互感器均为电磁式电流互感器，其特点在于本身参数、性能在出厂时已经固定，且稳定性极高，根据公知的电磁式电流互感器典型等效电路为基础，采用矢量代数分析法推导得出电磁式电流互感器的误差数学模型。

电流互感器矢量误差ε＝f+jδ

转换为代数表达式为：

其中：c为误差常数；l为铁芯磁路平均长度；μ为铁芯磁导率；s为铁芯有效截面积；n2为二次匝数；ψ为磁滞角(铁芯损耗角)；为二次回路总阻抗角；zm为二次回路总阻抗，zm＝z2+z；z为外接二次负载。

ye＝ge+jbe；

z2＝r2+jx2；

其中：z2为二次绕组阻抗；ye为二次绕组励磁导纳。

因为根据数学模型推演公式可知，电磁式电流互感器误差仅与励磁导纳、二次绕组负载及外接负载大小有关，又因为励磁导纳与电流互感器一次运行电流大小有关，因此假设在电流互感器一次运行电流稳定不变的条件下可以认定其实际运行误差仅是与二次绕组外接负载相关的函数。同样假设在电流互感器外接负载不变的情况下，其实际运行误差仅是与一次运行电流相关的函数。根据电流互感器二次负荷真实测试可知，电流互感器运行中一次电流的变化影响权重远大于外接负载变化的影响，因此电流互感器实际运行误差可根据实际检测时1％、5％、20％、40％、60％、80％、100％及120％一次电流下的误差数据做插值函数进行推算。从历史测试数据库中选取电流相邻的两点电流i1、i2，其对应的比差和角差，分别记为f1、δ1、f2、δ2，满足i1＜i＜i2。从而可得出理论运行误差f、δ计算公式为

其中：f为电流互感器的理论运行比差值；δ为电流互感器理论运行相位差；i1为数据库中选取的电流；i2为数据库中选取的电流；f1为电流互感器工作在电流i1时的比差；f2为电流互感器工作在电流i2时的比差；δ1为电流互感器工作在电流i1时的角差；δ2为电流互感器工作在电流i2时的角差；i为实时测量的电流。

2)电压互感器理论运行误差模型：

电压互感器现场校验是在停电情况下，但是实际上无法实现在线带电测试。为解决这一难题，可用一种简便方法推算运行中电压互感器实际二次负荷下的误差。

由于

其中：fo、δo分别为空载运行条件下电压互感器的比值差和相位差；zh、ih、fh、δh、分别为额定负载条件下电压互感器的二次负荷、二次电流、比值误差、相位误差和功率因数角；fx、δx、zx、ix、分别为实际负载条件下电压互感器的理论运行比值差、理论运行相位差、二次负荷、二次电流和功率因数角；fo、δo可在真实检测中获取，亦可通过任意电压及负载条件下的真实测试数据推算得出。

3)电能表理论运行误差模型：

电能表误差推算方法与电流互感器相同，无论是三相三线电能表或是三相四线电能表误差计算方法，均为几个计量模块采样电压电流相位及数值的计算叠加。故其简易推算公式可采用历史测试数据库中相邻的两点电流值下实际检测误差值进行内插计算求出。

其中：γe为电能表的误差；i1和i2为从数据库中选取的电流；γ1为数据库中与电流i1相对应的电能表的检测误差；γ2为数据库中与电流i2相对应的电能表的检测误差；i为实时测量的电流。

4)电流互感器和电压互感器的理论运行综合误差：

电流互感器和电压互感器的理论运行综合误差是由电压互感器误差模型和电流互感器误差模型计算得出，具体计算步骤如下：

其中：γh为电压互感器和电流互感器的理论运行综合误差；为电压互感器各相比值差；为电流互感器各相比值差；为电压互感器各相相位差；为电流互感器各相相位差；为功率因数角。

5)电压互感器二次回路压降误差：

其中：γd为电压互感器二次回路压降误差；fa、fb、fc为电压互感器二次回路压降的各相比值差；δa、δb、δc为电压互感器二次回路压降的各相相位差；为功率因数角。

6)计量装置的综合误差：

γ总＝γh+γe+γd

其中：γ总为电能计量装置的综合误差；γh为电压互感器和电流互感器的理论运行综合误差；γe为电能表的误差；γd为电压互感器二次回路压降误差。

7)计量点综合误差：

计量点综合误差是将实时采集到的值带入到计量装置的综合误差得到的计量点理论运行综合误差所导致的电量值。

qγ＝qe×γ总

其中：qγ为计量点综合误差；qe为所述计量点电量；γ总为所述电能计量装置的综合误差。

在本发明的一个实施例中，步骤s103具体包括：

qε＝qe-ql-q0-qγ

其中：qe为所述计量点电量；ql为所述稳定线损电量；q0为所述考核点电量；qγ为所述计量点理论运行综合误差；qε为所述异常线损电量。

在本发明的一个实施例中，步骤s104具体包括：

其中：qi为所述母线输入输出电量；qm为所述稳定母线不平衡电量；qk为所述异常母线电量。

其中，母线输入输出电量是由电量采集系统采集到的母线输入电量和母线输出电量得到的。

在本发明的一个实施例中，步骤s105具体包括：

若且qk≈0，则判定电能计量装置中的电压互感器的误差发生波动；

若且则判定电能计量装置中的电流互感器或电能表的误差发生波动。

如图2所述，在本发明的一个实施例中，步骤s105包括：

步骤s1101，判断是否启动监测模式，若或则启动监测模式；

步骤s1102，对预设的计量点进行预设时间段的连续监测，若在预设时间段内均满足或则判定电能计量装置存在故障，并启动分析报警模式。

本实施例中，启动监测模式，连续监测7天，如果7天均满足或则判定存在误差变化故障，需要启动分析报警模式。

如图3所示，为了便于理解，下面以一个具体应用场景为例进行说明。

获取数据库中存储的数据。

并利用电量采集系统采集实时考核点电量、母线输入电量、母线输出电量、计量点电量等信息，并对采集到的信息进行分析，查看数据是否异常，如果采集到的数据存在异常，则判断异常位置并输出结论。

利用数据库数据计算得到电能计量装置的综合误差，再利用电量采集系统采集实时信息，计算得到计量点理论运行综合误差。

利用数据库里的数据和电量采集系统采集实时信息，计算得到稳定母线平衡电量及稳定线损电量。

利用电量采集系统采集实时信息，计算得到：

qε＝qe-ql-q0-qγ

其中：qe为所述计量点电量；ql为所述稳定线损电量；q0为所述考核点电量；qγ为所述计量点理论运行综合误差；qε为所述异常线损电量。

其中：qi为所述母线输入输出电量；qm为所述稳定母线不平衡电量；qk为所述异常母线电量。

利用qε、qk和qγ判断电能表是否异常：

1)若或则启动监测模式，对预设的监测计量点进行预设时间段的连续监测；

若在预设时间段内均满足或则判定电能计量装置存在故障，并启动分析报警模式；

2)若不存在异常则冲新开始判断。

判断电能计量装置的异常位置并输出结论：

1)若且qk≈0，则判定电能计量装置中的电压互感器的误差发生波动；

2)若且则判定电能计量装置中的电流互感器或电能表的误差发生波动。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

实施例2：

如图4所示，本发明的一个实施例提供的一种监测系统100，用于执行图1所对应的实施例中的方法步骤，包括：

第一计算模块110，用于计算计量点理论运行综合误差；

数据获取模块120，用于获取考核点电量、母线输入电量、母线输出电量、稳定母线不平衡电量、计量点电量和稳定线损电量；

第二计算模块130，用于根据所述计量点电量、所述稳定线损电量、所述考核点电量和所述计量点理论运行综合误差，计算得到异常线损电量；

第三计算模块140，用于根据所述母线输入电量、所述母线输出电量和所述稳定母线不平衡电量，计算得到异常母线电量；

故障判断模块150，用于基于所述异常线损电量和所述异常母线电量，判断所述电能计量装置是否存在故障。

在本发明的一个实施例中，故障判断模块包括：

第一判断单元，用于若且qk≈0，则判定电能计量装置中的电压互感器的误差发生波动；

第二判断单元，用于若且则判定电能计量装置中的电流互感器或电能表的误差发生波动。

在本发明的一个实施例中，故障判断模块包括：

第三判断单元，用于判断是否启动监测模式，若或则启动监测模式；

第四判断单元，用于对预设的计量点进行预设时间段的连续监测，若在预设时间段内均满足或则判定电能计量装置存在故障，并启动分析报警模式。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即所述监测系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述监测系统中模块的具体工作过程，可以参考实施例1中的对应过程，在此不再赘述。

实施例3：

图5是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图5所示，该实施例的终端设备5包括：处理器50、存储器51以及存储在所述存储器51中并可在所述处理器50上运行的计算机程序52。所述处理器50执行所述计算机程序52时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s101至s105。或者，所述处理器50执行所述计算机程序52时实现如实施例2中所述的各系统实施例中的各模块/单元的功能，例如图4所示模块110至150的功能。

所述终端设备5是指具有数据处理能力的终端，包括但不限于计算机、工作站、服务器，甚至是一些性能优异的智能手机、掌上电脑、平板电脑、个人数字助理(pda)、智能电视(smarttv)等。终端设备上一般都安装有操作系统，包括但不限于：windows操作系统、linux操作系统、安卓(android)操作系统、symbian操作系统、windowsmobile操作系统、以及ios操作系统等等。以上详细罗列了终端设备5的具体实例，本领域技术人员可以意识到，终端设备并不限于上述罗列实例。

所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器50、存储器51。本领域技术人员可以理解，图5仅仅是终端设备5的示例，并不构成对终端设备5的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备5还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器50可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器51可以是所述终端设备5的内部存储单元，例如终端设备5的硬盘或内存。所述存储器51也可以是所述终端设备5的外部存储设备，例如所述终端设备5上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器51还可以既包括所述终端设备5的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器51用于存储所述计算机程序以及所述终端设备5所需的其他程序和数据。所述存储器51还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

实施例4：

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如实施例1中所述的各实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s101至步骤s105。或者，所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例2中所述的各系统实施例中的各模块/单元的功能，例如图4所示的模块110至150的功能。

所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，实施例1至4可以任意组合，组合后形成的新的实施例也在本申请的保护范围之内。某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。