复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法与流程

本发明涉及智能电网，尤其是指一种复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法。

背景技术：

1、随着新能源引入和大功率动态负荷设备广泛接入电网，智能电网呈现出能源发电多元化，负荷成分多样化、负荷特性复杂化的特点。作为智能电网量测体系中重要的信息采集设备，智能电能表在复杂用电工况下的运行状态，即准确性和可靠性，关乎电力企业和电力用户的共同利益。动态负荷是一种特殊的非线性电力负荷，其功率(包括有功功率和无功功率)随着负荷端点的电压、系统的频率以及负荷的运行状态而呈现快速变化的特点，尤其是交流炼钢电弧炉、电解铝、轧钢机、电气化铁路牵引机车、电动汽车充电站、电子计算机断层扫描机和数字x射线检查机等高电压、大功率的动态负荷设备，以及温度、湿度和雷击的综合影响，呈现出的快速随机波动特性。与传统电力负荷相比，典型动态负荷不仅具有谐波干扰、畸变以及电压闪变等特性，其电流的幅度在小时间尺度上(毫秒级)还会频繁出现快速大幅度波动的现象，峰值处的负荷功率可能达到一般工况下功率的几十倍，这些典型动态负荷复杂的用电工况，使得智能电能表的运行电气环境呈现复杂的特点，导致智能电能表在计量收费时产生较大的计量超差。

2、在动态负荷随机波动特性的研究方向上，国内和国外众多相关领域的研究学者进行了长期的研究，并取得了具有指导意义的研究成果，主要包括:通过短期电压数据，分析负荷电压波动与偏差、三相电压不平衡等导致的动态负荷特性，用高速采样的短时(秒级)电压数据，分析电压闪变、骤升、骤降与谐波等电网非线性负荷的电能质量特性，对改善电能质量具有重要的意义。至今为止，已发表文献中既没有分析给出非线性负荷电流和有功功率在暂态(秒级、毫秒级)快速随机变化特征，也没有分析电力负荷电流在每个工频周期的毫秒级小时间尺度上的随机波动特性，更没有分析给出该特性对智能电能表电能动态误差的影响。为此面对游程长度不同的冲击负荷，现有检定方法无法准确检定复杂工况的电能表误差。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的技术缺陷，而提出一种复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法，其综合评价复杂用电工况(动态负荷快速大幅度波动特性(游程长度特性)、气候环境特性)对智能电能表运行状态的影响，通过状态评估智能电能表运行可靠性，可以预期智能电能表功能故障的严重程度以及故障的发展趋势，由此可以提前针对性地安排检修计划，及时避免更多的损失，为智能电能表的状态检验工作提供指导意义。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法，包括：

3、采集电力动态负荷信号，对电力动态负荷信号进行预处理；

4、提取预处理后的电力动态负荷信号的电流信号波形数据和电压信号波形数据；

5、根据电流信号波形数据和电压信号波形数据进行波动特性分析；

6、评价动态负荷大幅度波动特性对智能电能表运行状态的影响等级。

7、在本发明的一个实施例中，采集电力动态负荷信号的方法包括：

8、使用高速采样存储记录仪，现场釆集一段时间内交流炼钢电弧炉和电气化铁路牵引机车的单相瞬时电压信号和瞬时电流信号。

9、在本发明的一个实施例中，对电力动态负荷信号进行预处理的方法包括：

10、采用窗函数在时间轴上的滑动对信号截短，以提取电流信号和电压信号的基波分量。

11、在本发明的一个实施例中，提取预处理后的电力动态负荷信号的电流信号波形数据和电压信号波形数据方法包括：

12、对电力动态负荷信号进行基波提取和包络提取，得到典型负荷信号的电压基波包络波形图和电流基波包络波形图，分析动态负荷电压与电流信号的波动性和循环特性。

13、在本发明的一个实施例中，评价动态负荷大幅度波动特性对智能电能表运行状态的影响等级的方法包括：

14、建立被评对象的评价指标体系如下：

15、

16、在本发明的一个实施例中，评价动态负荷大幅度波动特性对智能电能表运行状态的影响等级的方法包括：

17、建立评价等级集如下：

18、v＝{正常状态，注意状态，异常状态，严重状态}。

19、此外，本发明还提供一种复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价系统，包括：

20、信号采集预处理模块，所述信号采集预处理模块用于采集电力动态负荷信号，对电力动态负荷信号进行预处理；

21、波形特征提取模块，所述波形特征提取模块用于提取预处理后的电力动态负荷信号的电流信号波形数据和电压信号波形数据；

22、波动特性分析模块，所述波动特性分析模块用于根据电流信号波形数据和电压信号波形数据进行波动特性分析；

23、等级评价模块，所述等级评价模块用于评价动态负荷大幅度波动特性对智能电能表运行状态的影响等级。

24、在本发明的一个实施例中，在信号采集模块中，使用高速采样存储记录仪，现场釆集一段时间内交流炼钢电弧炉和电气化铁路牵引机车的单相瞬时电压信号和瞬时电流信号。

25、在本发明的一个实施例中，在所述等级评价模块中，建立被评对象的评价指标体系如下：

26、

27、在本发明的一个实施例中，在所述等级评价模块中，建立评价等级集如下：

28、v＝{正常状态，注意状态，异常状态，严重状态}。

29、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

30、本发明所述的一种复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法，其综合评价复杂用电工况(动态负荷快速大幅度波动特性(游程长度特性)、气候环境特性)对智能电能表运行状态的影响，通过状态评估智能电能表运行可靠性，可以预期智能电能表功能故障的严重程度以及故障的发展趋势，由此可以提前针对性地安排检修计划，及时避免更多的损失，为智能电能表的状态检验工作提供指导意义。

技术特征：

1.一种复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法，其特征在于：采集电力动态负荷信号的方法包括：

3.根据权利要求2所述的复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法，其特征在于：对电力动态负荷信号进行预处理的方法包括：

4.根据权利要求3所述的复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法，其特征在于：提取预处理后的电力动态负荷信号的电流信号波形数据和电压信号波形数据方法包括：

5.根据权利要求1所述的复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法，其特征在于：评价动态负荷大幅度波动特性对智能电能表运行状态的影响等级的方法包括：

6.根据权利要求5所述的复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法，其特征在于：评价动态负荷大幅度波动特性对智能电能表运行状态的影响等级的方法包括：

7.一种复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价系统，其特征在于：包括：

8.根据权利要求7所述的复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价系统，其特征在于：在信号采集模块中，使用高速采样存储记录仪，现场釆集一段时间内交流炼钢电弧炉和电气化铁路牵引机车的单相瞬时电压信号和瞬时电流信号。

9.根据权利要求7所述的复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价系统，其特征在于：在所述等级评价模块中，建立被评对象的评价指标体系如下：

10.根据权利要求9所述的复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价系统，其特征在于：在所述等级评价模块中，建立评价等级集如下：

技术总结
本发明涉及一种复杂用电工况对智能电能表运行状态影响的评价方法，包括采集电力动态负荷信号，对电力动态负荷信号进行预处理；提取预处理后的电力动态负荷信号的电流信号波形数据和电压信号波形数据；根据电流信号波形数据和电压信号波形数据进行波动特性分析；评价动态负荷大幅度波动特性对智能电能表运行状态的影响等级。本发明综合评价复杂用电工况(动态负荷快速大幅度波动特性(游程长度特性)、气候环境特性)对智能电能表运行状态的影响，通过状态评估智能电能表运行可靠性，可以预期智能电能表功能故障的严重程度以及故障的发展趋势，由此可以提前针对性地安排检修计划，及时避免更多的损失，为智能电能表的状态检验工作提供指导意义。

技术研发人员：杨文靖,王钢,高伟,阴靖宇,吴伟涛,沈馼,殷士琪
受保护的技术使用者：国网山西省电力公司太原供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11