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(jì)量設(shè)備，雖然經(jīng)過技術(shù)升級等一系列措施，計(jì)量表的準(zhǔn)確性逐漸提升，但是其功能性仍然不能很好地滿足當(dāng)下我國體量逐漸增加的電能消耗?；诖?，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(jìn)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(dāng)前，在我國供電企業(yè)中使用率較高的電能表是先進(jìn)且新型的智能電能表，該電能表是由多個(gè)單元組合而成的，與傳統(tǒng)的電能表相比，具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、信息數(shù)據(jù)的存儲和處理以及自動(dòng)調(diào)整費(fèi)率和計(jì)價(jià)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(jìn)電力技術(shù)不斷地發(fā)展。近年來，隨著電力技術(shù)的進(jìn)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(fèi)后通過磁卡恢復(fù)供電、顯示不同時(shí)間段的電價(jià)等。

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

2.1采集系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

在實(shí)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(jì)、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(jī)到達(dá)了光端機(jī)，經(jīng)過交換機(jī)到達(dá)服務(wù)端平臺。

2.2電能表運(yùn)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(jì)量裝置，稱其為總電能表，用其完成整個(gè)臺區(qū)用電總量的測量;并且整個(gè)臺區(qū)的各用戶均安裝高精度電能計(jì)量裝置，稱其為分電能表。用電信息在實(shí)際采集時(shí)，分電能表的測量精度均低于總電能表一個(gè)等級，因此整個(gè)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(gè)連續(xù)計(jì)量周期內(nèi)的，可將其理解為電能表的誤差水平在一定時(shí)間段內(nèi)不存在變化。理論計(jì)算的主要條件是保證臺區(qū)內(nèi)戶變關(guān)系正確。當(dāng)采集電量數(shù)據(jù)存在缺失時(shí)，可將該時(shí)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(jī)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(shí)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(jìn)行加密，防止非法用戶進(jìn)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(xiǎn)應(yīng)用時(shí)主動(dòng)挖掘定位得到漏洞信息，并進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)

智能電能表技術(shù)指標(biāo)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(rèn)證技術(shù)規(guī)范》的要求。

3.2優(yōu)化計(jì)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(yùn)行，降低計(jì)量故障出現(xiàn)的概率，電力企業(yè)要對計(jì)量芯片進(jìn)行優(yōu)化。①企業(yè)可以通過使用更高質(zhì)量的材料來實(shí)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(jì)量芯片就能讓壓敏元件在更強(qiáng)的壓力下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這對于整個(gè)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(jì)量芯片時(shí)，還可以通過優(yōu)化線路的布局來達(dá)到提升芯片使用效果的目的。因?yàn)榱己玫木€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(zhǔn)確，這樣對于計(jì)量準(zhǔn)確性的提升也大有好處。

3.3計(jì)量功能應(yīng)滿足以下要求

①計(jì)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(biāo)準(zhǔn)，以網(wǎng)絡(luò)方式或點(diǎn)對點(diǎn)方式采集電流、電壓信息。②應(yīng)能準(zhǔn)確地計(jì)算電能量，計(jì)算數(shù)據(jù)完整、可靠、及時(shí)、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(shí)段、需量電能量自動(dòng)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(jì)量用互感器的選擇配置及準(zhǔn)確度要求應(yīng)符合DL/T448—2016《電能計(jì)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(dòng)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(shí)間變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)測量，因此僅考慮了干擾值，在這種情況下，評估錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的準(zhǔn)則包括萊以特準(zhǔn)則（3δ）、羅曼諾夫斯基測試準(zhǔn)則、格魯布斯（測驗(yàn)準(zhǔn)則和迪克森測驗(yàn)準(zhǔn)則。其中，標(biāo)準(zhǔn)3δ適用于具有大量測量數(shù)據(jù)的一系列測量，該標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)則。格魯布斯準(zhǔn)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(zhǔn)則檢驗(yàn)。如果需要從測量列中快速識別出帶有錯(cuò)誤的測量值，則使用迪克森測驗(yàn)。

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(fù)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(diǎn)。同時(shí)，考慮到智能電表的復(fù)雜特征數(shù)據(jù)，采用大數(shù)據(jù)挖掘方法進(jìn)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(jì)、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(shí)現(xiàn)有價(jià)值的信息共享。

參考文獻(xiàn)

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