一种基于数据相关性的多表位表箱电能表相位识别方法及系统与流程

本发明涉及电力系统信息处理与识别领域，具体涉及一种基于数据相关性的多表位表箱电能表相位识别方法及系统。

背景技术：

随着国家电网公司用电信息采集系统建设进入深化应用阶段以及泛在物联网提出，精益化线损分析的管理要求越来越高，目前台区线损分析由于居民用户相位关系不明确，尤其是城市低压配电网，无法进行分项线损计算，难以满足精益化管理需求。

针对低压配电网台区居民用户尤其是城市居民用户的相位隶属关系不准确的问题，目前的处理方案有四种：(1)电能表轮换时准确记录电能表所属供电相位，该方案易导致记录错误或者系统录入错误等管理方面原因导致居民用户电表相位错误；(2)将rs485电能表更换为载波电能表，利用载波组网方式识别电能表相位，该方案由于电力线载波串扰严重，自身的户变关系识别准确率不高，进而影响了居民用户电能表的相位隶属关系；(3)通过停电方式判断居民用户相位，该方案易导致供电可靠性下降，且工作量大，不易于实施；(4)通过手持设备或者工具逐个电能表测量，该方案工作量大，不易于实施。

综上所述，针对低压配电网台区居民用户相位隶属关系不准确的现有解决方案难于支撑国家电网公司台区分相线损计算要求。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种基于数据相关性的多表位表箱电能表相位识别方法及系统，借助于表箱监测单元的自带三相交流采样的三相电压变化趋势与多表位表箱内的单相电能表电压变化趋势的数据相关性进行自动识别，持续自动校正单相电能表隶属相位关系，从而形成较为准确的电能表相位识别结果。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于数据相关性的多表位表箱电能表相位识别方法，其特征在于，

表箱监测单元上电，对比采集到的单相电能表电压与三相电压的相似度，根据最接近的电压确定单相电能表的隶属相位；

表箱监测单元正常运行，持续对比采集到的多组单相电能表电压值与三相电压值的变化趋势，根据最接近的变化趋势校正单相电能表的隶属相位。

进一步地，具体步骤包括：

1)表箱监测单元上电运行，初始化相关变量存储空间；

2)获取a、b、c三相电压值以及各单相电能表的电压值，保存至对应的存储空间；

3)计算a、b、c三相电压之间的差值绝对值，分别与预先设定的阈值比较，若任意一项或多项的差值绝对值大于阈值，执行步骤4)，否则执行步骤5)；

4)进入静态识别步骤，比较各单相电能表的电压值与每相电压值的相似度，确定并记录各单相电能表相位隶属关系；

5)进入动态识别步骤，表箱监测单元采集多组三相电压值以及各单相电能表的电压值，通过数据相关性分析比较其变化趋势相似度，校正并记录各单相电能表相位隶属关系；

6)重复步骤5)，持续校正记录单相电能表相位隶属关系。

进一步地，步骤4)所述比较各单相电能表的电压值与每相电压值的相似度的方法为：分别计算单相电能表的电压值与a、b、c三相电压值的差值绝对值，差值绝对值最小的即为该单相电能表隶属相位。

进一步地，步骤5)所述通过数据相关性分析比较其变化趋势相似度的具体方法为：利用最小二乘法分别对采集到的单相电能表与a、b、c三相电压值数据进行拟合，拟合结果中与该单相电能表斜率最接近的即为该单相电能表隶属相位。

进一步地，步骤5)的具体过程为：

51)获取终端时间，直至经过预设采集时间间隔；

52)判断存储电压值数量，超过预设值，执行步骤53)，否则执行步骤54)；

53)剔除获取时间最早的电压值，空出数据存储空间存储当前即将采集的电压值；

54)采集并存储各单相电能表的电压值与a、b、c三相电压值；

55)计算各个单相电能表前后两个电压值之差的绝对值以及三相电压值中各相电压前后两个电压值之差的绝对值；

56)判断所得电压值之差的绝对值数量，未达到预设值-1，执行步骤51)，否则执行步骤57)；

57)利用最小二乘法进行拟合，与该单相电能表斜率最接近的即为该单相电能表隶属相位。

进一步地，所述表箱监测单元通过rs485采集单相电能表的电压。

本发明还提供了一种基于数据相关性的多表位表箱电能表相位识别系统，利用上述方法实现电能表相位识别，包括表箱监测单元、多表位表箱、三相开关和单相电能表，所述表箱监测单元自带三相交流采样功能，所述表箱监测单元通过rs485连接多表位表箱内所有单相电能表，通过电线连接三相开关出线侧。

本发明的有益效果是：

1.对于多表位表箱内的单相表用户，在原有的户变关系基础上增加了单相表的相位隶属关系，进一步丰富了“变—户—相位”关系基础档案，能够满足台区分相线损计算需求，为精益化线损分析等深化业务扩展应用提供技术保障与支撑。

2.表箱监测单元应用静态识别和动态识别相结合的数据相关性算法，实现了单相电能表相位的在线自动识别，电力公司电能表表计轮换、负载不平衡引起的用户负荷调相等业务需求引起的单相电能表相位关系变化能够准实时自动识别，节省了大量的人力与财力，比其它识别方法具有明显的优势。

3.持续自动比对各单相电能表电压变化趋势与表箱监测单元a、b、c相电压变化趋势，自动修订表箱内单相电能表供电相位，利用了居民用户错时段使用大功率电器引起电压变化的特性，从而形成更为准确的电能表相位识别结果。

附图说明

图1是本发明应用场景示意图；

图2是本发明方法流程图；

图3是本发明实施例流程图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

如图1所示，本发明涉及一种基于数据相关性的多表位表箱电能表相位识别系统，构建在低压配电网城市居民多表位表箱三相集中供电系统中，包括表箱监测单元、多表位表箱、三相开关和单相电能表，表箱监测单元安装于多表位表箱内，表箱监测单元通过rs485连接表箱内所有rs485单相电能表，通过电线连接三相开关出线侧。

如图2所示，本发明的表箱监测单元作为基于数据相关性的多表位表箱电能表相位识别实现的核心，运行以下步骤：静态识别步骤、动态识别步骤。当表箱监测单元上电运行时，初始化相关存储、控制、状态变量，然后获取监测单元自在交流采样三相电压以及通过rs485采集多表位表箱内的各单相电能表的电压值，自动计算交流采样三相电压相互之间的电压差值，当三相电压差值超过一定阈值时，表箱监测单元进入静态识别步骤，即自动判断各单相表电压与表箱监测单元a、b、c相电压值的相似度，初步确定单相表相位隶属关系；当三相电压差值较小时，表箱监测单元进入动态识别步骤，即表箱监测单元每分钟采集三相交流电压以及表箱内各单相电能表的电压值，利用最近15分钟的电压变化趋势，通过数据相关性分析确定单相电能表隶属相位关系，并通过长期采集和监测两者之间的电压变化趋势持续修订单相电能表隶属相位关系。

本发明实施例流程图如图3所示。该实施例运行步骤如下：

表箱监测单元上电运行后自动初始化相关变量，获取自带交流采样的三相电压值以及通过rs485采集多表位表箱内所有单相电能表的电压值并保存至对应的存储空间内，表箱监测单元自动计算a、b、c相电压之间的差值绝对值△ab、△ac、△bc，自动判断三相电压是否相差较大，当三相电压之间的差值△超过一定阈值(例如0.5v)时，分别计算各单相电能表与监测单元自带交流采样的a、b、c三相电压的差值△va[i]、△vb[i]、△vc[i](i＝0，i<m,m为单相表总数量，i为第一至m块表对应的数据指针，以下类同)，通过比较△va[i]、△vb[i]、△vc[i]的大小获取最小值，从而初步确定当前第i块单相电能表供电相位隶属为最小值所对应的相位(即静态识别步骤)；当表箱监测单元三相电压之间的差值△未超过设定阈值时，表箱监测单元运行动态识别步骤。

动态识别步骤具体如下：

表箱监测单元每分钟采集自动交流采样三相电压以及通过rs485采集多表位表箱内各电能表的电压值并保存至对应的存储位置，利用最近15分钟的电压变化趋势进行数据相关性分析，即分析居民用户错时段用电引起的电压变化趋势，自动校正单相电能表相位隶属关系。

判断步骤一：表箱监测单元获取终端时间，自动判断时间的“分”是否变化，当时间“分”未变化时，表箱监测单元继续获取终端时钟，直至时间“分”发生变化，表箱监测单元进行下一步判断步骤。

判断步骤二：表箱监测单元自动判断存储电压数据超过15个，当存储电压数据未超过15个时，表箱监测单元则进行判断步骤四；当存储电压数据超过15个时，表箱监测单元则进行下一步判断步骤。

判断步骤三：表箱监测单元自动剔除存储空间下标为零的数据(例如：v[0]，15个数据存储下标分别对应0～14),并将后面存储数据分别向前挪移一位，空出最后一个数据存储空间，用于存储当前即将采集的电压数据，表箱监测单元进行下一步判断步骤。

判断步骤四：表箱监测单元通过rs485分别采集各个单相电能表的电压值并保存至v[i,j](i＝0,i<m,j＝0,j<15)中,并获取自身交采三相电压值保存至va[j],vb[j],vc[j],(j＝0,j<15)，表箱监测单元进行下一步判断步骤。

判断步骤五：表箱监测单元分别计算各个单相电能表前后两个电压值之差的绝对值以及自身交采三相电压值中各相电压前后两个电压值之差的绝对值即：

△va[k]＝|va[j+1]-va[j]|,

△vb[k]＝|vb[j+1]-vb[j]|

△vc[k]＝|vc[j+1]-vc[j]|,

△v[i,k]＝|v[i,j+1]-v[i,j]|

(i＝0,i<m,j＝0,j<15,k＝0,k<15)，表箱监测单元进行下一步判断步骤。

判断步骤六：表箱监测单元自动判断电压值之差△的数量是否达到14个，当电压值之差△未达到14个时(即记录电压数据未达到15个)，表箱检测单元则进行判断步骤一；当电压值之差△数量达到14个时，表箱监测单元则进入下一步判断步骤。

判断步骤七：利用最小二乘法分别对△v[i,k](i＝0,i<m,k＝0,k<15)和△va[k],△vb[k],△vc[k]进行拟合，找到△va[k],△vb[k],△vc[k]中与△v[i]斜率最接近的，将该单相电能表相位记录为相应的相位，表箱监测单元则进行下一步判断步骤。

判断步骤八：综合比对结果形成当前多表位表箱rs485单相电能表相位识别结果，表箱监测单元重新进行判断步骤一，持续自动校正当前相位结果。

该方法对于多表位表箱内的单相表用户，在原有的户变关系基础上增加了单相表的相位隶属关系，进一步丰富了“变—户—相位”关系基础档案，为精益化线损分析等深化业务扩展应用提供技术保障与支撑。该方法属于在线自动识别，表箱监测单元应用静态识别和动态识别相结合的数据相关性算法，实现了单相电能表相位的在线自动识别，电力公司电能表表计轮换、负载不平衡引起的用户负荷调相等业务需求引起的单相电能表相位关系变化能够准实时自动识别，节省了大量的人力与财力，比其它识别方法具有明显的优势。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。