智能電能表質(zhì)量數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)研究

魏永波

摘要：隨著我國社會建設(shè)水平的提升，各行各業(yè)在生產(chǎn)過程中對于電能的需求也逐漸增加，人們在日常生活中也對電能的供應(yīng)提出了更高的要求。在傳統(tǒng)的電能供應(yīng)模式中，電能表作為電量使用情況的計量設(shè)備，雖然經(jīng)過技術(shù)升級等一系列措施，計量表的準確性逐漸提升，但是其功能性仍然不能很好地滿足當下我國體量逐漸增加的電能消耗。基于此，本文章對智能電能表質(zhì)量數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)研究進行探討，以供相關(guān)從業(yè)人員參考。

關(guān)鍵詞：智能電能表;質(zhì)量數(shù)據(jù)采集;質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)

1智能電能表概述

當前，在我國供電企業(yè)中使用率較高的電能表是先進且新型的智能電能表，該電能表是由多個單元組合而成的，與傳統(tǒng)的電能表相比，具有實時監(jiān)控、信息數(shù)據(jù)的存儲和處理以及自動調(diào)整費率和計價等功能。通過應(yīng)用智能電能表，可幫助供電企業(yè)不斷優(yōu)化供配電方案，促進電力技術(shù)不斷地發(fā)展。近年來，隨著電力技術(shù)的進步，智能電能表的功能呈多樣化發(fā)展趨勢，比如在電能表內(nèi)設(shè)置處理程序，繳費后通過磁卡恢復供電、顯示不同時間段的電價等。

2智能電能表質(zhì)量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計

2.1采集系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

在實際應(yīng)用中，智能電能表質(zhì)量數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)來源，可以分為研發(fā)設(shè)計、物料采購、生產(chǎn)制造、出廠供貨四類。采集器會將這些數(shù)據(jù)信息傳送到各種類型的通信網(wǎng)絡(luò)中，其中有SMS無線網(wǎng)、GPRS/CDMA無線網(wǎng)和光纖網(wǎng)，無線傳輸網(wǎng)一般是公用的，而光纖網(wǎng)則是要自己專門創(chuàng)建。數(shù)據(jù)信息通過轉(zhuǎn)換，經(jīng)過路由器和防火墻之后，通過各種網(wǎng)絡(luò)類型的前置機到達了光端機，經(jīng)過交換機到達服務(wù)端平臺。

2.2電能表運行誤差分析模型

低壓臺區(qū)配電變壓器處安裝高精度電能計量裝置，稱其為總電能表，用其完成整個臺區(qū)用電總量的測量;并且整個臺區(qū)的各用戶均安裝高精度電能計量裝置，稱其為分電能表。用電信息在實際采集時，分電能表的測量精度均低于總電能表一個等級，因此整個臺區(qū)的總用電量用總表的測量數(shù)值表示。如果設(shè)定總電能表不存在測量誤差、相對誤差加權(quán)平均值不變，且該加權(quán)平均值為數(shù)個連續(xù)計量周期內(nèi)的，可將其理解為電能表的誤差水平在一定時間段內(nèi)不存在變化。理論計算的主要條件是保證臺區(qū)內(nèi)戶變關(guān)系正確。當采集電量數(shù)據(jù)存在缺失時，可將該時間段內(nèi)所有電能表數(shù)據(jù)去除，只需保證選取數(shù)據(jù)量大于分電能表數(shù)量。

2.3安全機制

在數(shù)據(jù)讀寫的傳輸過程中，普遍使用數(shù)字密碼加密的方式來實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全防范，在區(qū)域與區(qū)域傳輸線路中建立密碼體系，直接對交互數(shù)據(jù)進行加密，防止非法用戶進行竊取關(guān)鍵信息，保證數(shù)據(jù)的完整性和可靠性。傳統(tǒng)方法構(gòu)造防火墻來防御外來非法用戶入侵，但是再完美的防御技術(shù)始終存在一定的漏洞，因此本研究引入入侵檢測和模擬攻防系統(tǒng)，在遇到危險應(yīng)用時主動挖掘定位得到漏洞信息，并進行鏟除。

3智能電能表質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用措施

3.1智能電能表技術(shù)標準

智能電能表技術(shù)指標應(yīng)滿足Q/GDW354—2009《智能電能表功能規(guī)范》、Q/GDW1355—2013《單相智能電能表型式規(guī)范》、Q/GDW356—2009《三相智能電能表型式規(guī)范》、Q/GDW363—2009《1級三相智能電能表技術(shù)規(guī)范》、Q/GDW364—2009《單相智能電能表技術(shù)規(guī)范》、Q/GDW365—2009《智能電能表信息交換安全認證技術(shù)規(guī)范》的要求。

3.2優(yōu)化計量芯片

要想讓智能電能表在使用的過程中盡可能穩(wěn)定運行，降低計量故障出現(xiàn)的概率，電力企業(yè)要對計量芯片進行優(yōu)化。①企業(yè)可以通過使用更高質(zhì)量的材料來實現(xiàn)這樣的目的。尤其對于智能電能表內(nèi)部的一些敏感元件來說，應(yīng)用更好的材料能夠非常明顯地提升電表的使用性能。如對于壓敏元件來說，優(yōu)化計量芯片就能讓壓敏元件在更強的壓力下正常運轉(zhuǎn)，這對于整個智能電能表的使用都會產(chǎn)生一定的積極作用。②在優(yōu)化計量芯片時，還可以通過優(yōu)化線路的布局來達到提升芯片使用效果的目的。因為良好的線路布局能夠很好避免一些線路之間的互相干擾，讓信號的傳輸更加準確，這樣對于計量準確性的提升也大有好處。

3.3計量功能應(yīng)滿足以下要求

①計量裝置與站控層通信應(yīng)支持MMS協(xié)議，與合并單元通信應(yīng)支持DL/T860—9—2標準，以網(wǎng)絡(luò)方式或點對點方式采集電流、電壓信息。②應(yīng)能準確地計算電能量，計算數(shù)據(jù)完整、可靠、及時、保密，滿足電能量信息的唯一性和可信度的要求。③應(yīng)具備分時段、需量電能量自動采集、處理、傳輸、存儲等功能，并能可靠地接入網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)根據(jù)重要性對某些部件采用冗余配置。④計量用互感器的選擇配置及準確度要求應(yīng)符合DL/T448—2016《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》的規(guī)定。

3.4電表數(shù)據(jù)自動分類過程中的數(shù)據(jù)處理

對于數(shù)據(jù)中干擾數(shù)據(jù)的消除，由于可以對不隨時間變化的數(shù)據(jù)進行重復測量，因此僅考慮了干擾值，在這種情況下，評估錯誤數(shù)據(jù)的準則包括萊以特準則（3δ）、羅曼諾夫斯基測試準則、格魯布斯（測驗準則和迪克森測驗準則。其中，標準3δ適用于具有大量測量數(shù)據(jù)的一系列測量，該標準的可靠性較低，但易于使用，因此，在要求不高的情況下經(jīng)常使用它。對于少量數(shù)據(jù)測量，應(yīng)使用羅曼諾夫斯基準則。格魯布斯準則具有最高的可靠性，通常測量次數(shù)為n=20～100。如果測量次數(shù)很少，則使用羅曼諾夫斯基準則檢驗。如果需要從測量列中快速識別出帶有錯誤的測量值，則使用迪克森測驗。

3.5智能電表質(zhì)量數(shù)據(jù)分析框架

根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)的在電表數(shù)據(jù)上的處理應(yīng)用方法。采用了大數(shù)據(jù)挖掘方法與現(xiàn)階段研究相結(jié)合的思路，利用了大數(shù)據(jù)技術(shù)在處理復雜海量信息的優(yōu)勢，將數(shù)據(jù)分類處理，解決了現(xiàn)階段部分研究方法無法直接應(yīng)用的難點。同時，考慮到智能電表的復雜特征數(shù)據(jù)，采用大數(shù)據(jù)挖掘方法進行分析能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)階段典型電表質(zhì)量研究在大數(shù)據(jù)環(huán)境下的延伸。最后以宏觀統(tǒng)計、誤差及故障分析、可靠性評估、在線監(jiān)測、全周期質(zhì)量分析等結(jié)果展現(xiàn)出來，實現(xiàn)有價值的信息共享。

參考文獻

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