基于融合终端电能质量检测的预警方法、系统、估计方法与流程

1.本发明涉及电力系统电能质量技术领域，特别是涉及一种基于融合终端电能质量检测的预警方法、一种基于融合终端电能质量检测的预警系统、一种基于融合终端电能质量检测的估计方法。


背景技术：

2.电能质量不仅关系到电网企业的安全经济运行，也影响到用户的安全运行和产品质量。大量分布式能源(如风电和太阳能发电)的接入将进一步恶化电能质量。电能质量信息的连续监测和分析评估是发现电能质量问题和提高电能质量水平的前提条件。
3.为了方便监控，会利用电网侧或用户侧的监控设备进行多个位置的同时监测，通过融合终端获取所需用电信息，但是在实际监测的过程中，虽然通过融合终端能够获取多个位置的用户信息，采集到用户信息并分析出电压情况，再针对电压情况做出是否调压等情况，但是这种方式周期比较长，不仅会错过最佳调整时期，且给予的调控时间很紧张，若无法及时得到反馈便错过调控时期，会给用户带来极大的损失。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对直接分析获取的电压情况问题是否正常再做调整造成周期时间长，影响调控的问题，提供一种基于融合终端电能质量检测的预警方法、一种基于融合终端电能质量检测的预警系统、一种基于融合终端电能质量检测的估计方法。
5.为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
6.一种基于融合终端电能质量检测的预警方法，其包括以下步骤：
7.s11.实时采集用电信息；
8.s12.提取所述用电信息中的三相电压实时值；
9.s13.获取三相电压历史值，通过所述三相电压历史值进行预测，得到一个估计周期内的三相电压估计值，三相电压估计值的获取方法如下：
10.s131.以所述三相电压实时值对应的时间为节点，预设一个历史周期，获取所述历史周期内的所有历史三相电压数值；
11.s132.将所述历史三相电压数值和其对应的时间点进行拟合，得到拟合关系；
12.s133.将所述拟合关系以年度划分，分割成多个分割段；
13.s134.将所有分割段置于同一参考点进行误差分析，得到变化对照表，表征时间与变化参数的映射关系；
14.s135.以所述节点为起始点预设一个估计周期，根据变化对照表计算一个估计周期内所有的三相电压估计值；
15.s14.判断一个估计周期内所有的三相电压实际值、三相电压估计值是否在一个预设的电压区间内，并做出如下决策：
16.s141.当大于所述电压区间的上限阀值时，统计大于上限阀值的越上限时间t1；
17.s142.当小于所述电压区间的下限阀值时，统计小于下限阀值的越下限时间t2；
18.s143.当处于所述电压区间的范围内时，统计位于所述电压区间的合格时间t3；
19.s15.建立电压监测表，表征越上限时间t1、越下限时间t2、合格时间t3之间的映射关系；
20.s16.通过所述电压监测表计算出电压合格率，并根据所述电压合格率在一个预设的预警表进行查表得到相应的预警响应，所述预警表是一个电压合格率区间和其代表的预警等级的关系表。
21.进一步的，所述电压合格率的计算方法如下：
22.获取越上限时间t1、越下限时间t2、合格时间t3；
23.计算电压合格率pu＝t3/t1+t2+t3。
24.进一步的，所述用电信息的提取方法包括直接选择法或递归消除特征法。
25.进一步的，所述历史周期至少为所述估计周期的10倍。
26.进一步的，所述三相电压估计值的计算方法包括以下步骤：
27.获取一个估计周期内所需计算的时刻点；
28.在所述变化对照表内找到与所述时刻点对应的变化参数；
29.将所述三相电压实时值和所述变化参数相加计算得到三相电压估计值。
30.本发明还包括一种基于融合终端电能质量检测的估计方法，其包括以下步骤：
31.s21.实时采集用电信息；
32.s22.提取所述用电信息中的三相电压实时值；
33.s23.获取三相电压历史值，根据三相电压历史值进行预测，得到三相电压估计值，三相电压估计值的获取方法如下：
34.s231.以所述三相电压实时值对应的时间为节点，预设一个历史周期，获取所述历史周期内的所有历史三相电压数值；
35.s232.将所述历史三相电压数值和其对应的时间点进行拟合，得到拟合关系；
36.s233.将所述拟合关系以年度划分，分割成多个分割段；
37.s234.将所有分割段置于同一参考点进行误差分析，得到变化对照表，表征时间与变化参数的映射关系；
38.s235.以所述节点为起始点预设一个估计周期，根据变化对照表计算一个估计周期内所有的三相电压估计值；
39.s24.提取所述三相电压历史值中的最大值和最小值，根据时间增长方向对一个估计周期内所有的三相电压估计值进行判断，得到估计结果，三相电压估计值的判断方法如下：
40.s241.判断所述三相电压估计值是否大于最大值；
41.s242.是则对所述三相电压估计值进行标记；
42.s243.否则判断所述三相电压估计值是否小于最小值；
43.s244.是则对所述三相电压估计值进行标记；
44.s245.否则沿着时间增加方向获取下一个三相电压估计值返回步骤继续判断，当到达一个估计周期的终点时，判断标记数量是否大于预设的值；
45.s246.是则判断一个估计周期的电压异常；
46.s247.否则判定一个估计周期的电压正常。
47.进一步的，所述用电信息的提取方法包括直接选择法或递归消除特征法。
48.进一步的，所述历史周期至少为所述估计周期的10倍。
49.进一步的，所述三相电压估计值的计算方法包括以下步骤：
50.获取一个估计周期内所需计算的时刻点；
51.在所述变化对照表内找到与所述时刻点对应的变化参数；
52.将所述三相电压实时值和所述变化参数相加计算得到三相电压估计值。
53.本发明还包括一种基于融合终端电能质量检测的预警系统，其采用前述的基于融合终端电能质量检测的预警方法，所述预警系统包括：
54.数据采集模块，其用于实时采集用电信息；
55.数据提取模块，其用于提取所述用电信息中的三相电压实时值；
56.三相电压估计值计算模块，其用于获取三相电压历史值，通过所述三相电压历史值进行预测，得到一个估计周期内的三相电压估计值；
57.数据判断模块，其用于判断一个估计周期内所有的三相电压实际值、三相电压估计值是否在一个预设的电压区间内，并做出如下决策：当大于所述电压区间的上限阀值时，统计大于上限阀值的越上限时间t1；当小于所述电压区间的下限阀值时，统计小于下限阀值的越下限时间t2；当处于所述电压区间的范围内时，统计位于所述电压区间的合格时间t3；
58.电压监测表计算模块，其用于建立电压监测表，表征越上限时间t1、越下限时间t2、合格时间t3之间的映射关系；
59.预警响应判断模块，其用于通过所述电压监测表计算出电压合格率，并根据所述电压合格率在一个预设的预警表进行查表得到相应的预警响应，所述预警表是一个电压合格率区间和其代表的预警等级的关系表。
60.本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
61.1.本发明对未来的电压情况进行预判，根据判断的结果决定是否预警，令台区能够提前准备，从而当电压情况出现异常时，能够立刻做出调控准备，及时有效的进行调整，降低用户损失，也避免错过调控时期。
62.2.本发明能够对未来的电压情况进行估计，根据估计情况判断是否有异常情况，及时反馈给台区，提醒相关工作人员，令相关人员能够提前做好准备，一旦出现异常，及时调控。
附图说明
63.图1为本发明的一种基于融合终端电能质量检测的预警方法的流程图；
64.图2为基于图1的融合终端的原理图；
65.图3为基于图1的电压越限流程图；
66.图4为基于图1的电压最大/小值更新流程图；
67.图5为本发明的一种基于融合终端电能质量检测的估计方法的流程图。
具体实施方式
68.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
69.实施例1
70.本发明的基于融合终端电能质量检测的预警方法解决了现有技术中直接分析获取的电压情况问题是否正常再做调整造成周期时间长，影响调控的问题。本发明通过对未来的电压情况进行预判，根据判断的结果决定是否预警，令台区能够提前准备，从而当电压情况出现异常时，能够立刻做出调控准备，及时有效的进行调整，降低用户损失，也避免错过调控时期。
71.如图1所示，本实施例的预警方法主要包括以下步骤：
72.s11.实时采集用电信息；
73.s12.提取所述用电信息中的三相电压实时值；
74.s13.获取三相电压历史值，通过所述三相电压历史值进行预测，得到一个估计周期内的三相电压估计值；
75.s14.判断一个估计周期内所有的三相电压实际值、三相电压估计值是否在一个预设的电压区间内；
76.s15.根据判定结果建立电压监测表；
77.s16.通过所述电压监测表计算出电压合格率，并根据所述电压合格率在一个预设的预警表进行查表得到相应的预警响应，所述预警表是一个电压合格率区间和其代表的预警等级的关系表。
78.在步骤s11中，对于用电信息的采集，需要先在用户端安装电表等设备，由于用户端分布在各处，如图2所示，采用集中器对分布在各处的用户端设备进行数据采集，并且将采集的数据进行汇总给台区融合终端，台区融合终端采集用户数据的用电信息，集中器和台区融合终端的数据采集采用hplc通道。
79.在步骤s12中，提取所述用电信息中的三相电压实时值，可以采用直接选择法或递归消除特征法。
80.在步骤s13中，三相电压估计值的获取方法如下：以所述三相电压实时值对应的时间为节点，预设一个历史周期，获取所述历史周期内的所有历史三相电压数值；将所述历史三相电压数值和其对应的时间点进行拟合，得到拟合关系；将所述拟合关系以年度划分，分割成多个分割段；将所有分割段置于同一参考点进行误差分析，得到变化对照表，表征时间与变化参数的映射关系；以所述节点为起始点预设一个估计周期，根据变化对照表计算一个估计周期内所有的三相电压估计值。
81.历史周期至少有十个年份，历史周期的时间跨度选择决定着变化对照表的准确性，估计周期远远小于历史周期，估计周期的设置根据实际情况设置。
82.三相电压估计值的计算方法包括以下步骤：获取一个估计周期内所需计算的时刻点；在所述变化对照表内找到与所述时刻点对应的变化参数；将所述三相电压实时值和所述变化参数相加计算得到三相电压估计值。时刻点的间隔时间段可以是1s或者是其他间
隔，根据对应的时刻点找到对应的三相电压估计值，将这些点拟合成曲线，便于后续统计时间。
83.在步骤s14中，决策如下：当大于所述电压区间的上限阀值时，统计大于上限阀值的越上限时间t1；当小于所述电压区间的下限阀值时，统计小于下限阀值的越下限时间t2；当处于所述电压区间的范围内时，统计位于所述电压区间的合格时间t3。三个时间段的总值就是估计周期。
84.在步骤s15中，电压监测表表征越上限时间t1、越下限时间t2、合格时间t3之间的映射关系。电压监测表能够发送给用户端，便于用户端知晓电压的监测情况。
85.在步骤s16中，电压合格率通过pu＝t3/t1+t2+t3计算。预警表中具有多个预警等级，根据预警等级设置优先级，例如三级预警等级对应给一些用户发送预警信号，二级预警等级在三级等级的基础上增加用户发送预警信号，一级预警等级在二级等级的基础上增加用户发送预警信号。也可以是三级预警等级发送预警信号，令警报灯亮起，二级预警等级发送预警信号令警报器响起，一级预警等级发送预警信号，令警报灯亮起和警报器响起。
86.融合终端采用的是mqtt broke，通过与电能质量系统、交采系统配合实现数据的交互，交采系统将采集到的数据信息发送给mqtt broke，mqtt broke将数据信息存储，电能质量系统通过mqtt broke获取交采系统的数据信息，并对数据信息分析，同时也会将分析结果发送给mqtt broke，交采系统可以通过mqtt broke获取电能监测系统的分析结果。实际实用时，电能质量系统包含多个app，交采系统也包含多个app，便于给不同的用户使用，本方法应用于质量监测系统，协助其对未来周期的数据进行预判，方便使用者提前做好准备。进行判断一个估计周期内所有的三相电压实际值、三相电压估计值是否在一个预设的电压区间内的具体流程如图3所示。
87.实际上，电能质量系统能够计算和统计多个数值的功能，例如具有计算台区电压日合格率功能；有统计台区/分支三相电压日越上下限累计时间功能；具有计算台区三相电压月合格率功能；具有统计台区三相电压越上下限月累计时间功能；具有计算台区/分支三相电压日最大/小值功能；具有计算台区三相电压日平均值功能；具有计算台区三相电压谐波日平均值功能；具有计算台区三相电压/电流不平衡度日/月平均值功能；具有统计台区三相电压/电流不平衡度越限日/月累计时间功能；具有计算台区日/月功率因数区段1/2/3累计时间功能；具有统计分支三相电压日合格时间功能；具有计算分支三相电压偏差功能。根据实际需要统计和计算各项数值，方便用户人群知晓。
88.需要在电能质量监测系统和交采系统中设置权限，根据用户等级设置优先级权限，不同的用户使用的app获取到的权限不一样，也避免一些数据的泄露。
89.在实际上传数据的时候，可以对一些数据进行删除，且也无需实时上传，例如对于电能质量监测系统预测的数据，如果是处于安全等级，则可以每隔一个时间段进行上传或者不上传，处于预警等级实行立马上传，当预测的一个周期时间已经过去以后，可以将历史预测的数据进行删除，从而减少一些不必要的数据占用影响系统的运作，也减少不必要的能源浪费。
90.本方法不仅可以对三相电压进行预测，同时也可以对其他数据进行预测，只要做适应性调整即可。
91.在获取三相电压实际值时，还可以跟三相电压历史值进行比较，当大于三相电压
历史最大值或者小于三相电压历史最小值时，对三相电压历史最大值或者小于三相电压历史最小值进行更新，具体流程如图4所示。
92.在前述基于融合终端电能质量检测的预警方法的基础上，本实施例还包括一种基于融合终端电能质量检测的预警系统，所述预警系统包括数据采集模块、数据提取模块、三相电压估计值计算模块、数据判断模块、电压监测表计算模块、预警响应判断模块。
93.具体为数据采集模块，其用于实时采集用电信息。数据提取模块，其用于提取所述用电信息中的三相电压实时值。三相电压估计值计算模块，其用于获取三相电压历史值，通过所述三相电压历史值进行预测，得到一个估计周期内的三相电压估计值。数据判断模块，其用于判断一个估计周期内所有的三相电压实际值、三相电压估计值是否在一个预设的电压区间内，并做出如下决策：当大于所述电压区间的上限阀值时，统计大于上限阀值的越上限时间t1；当小于所述电压区间的下限阀值时，统计小于下限阀值的越下限时间t2；当处于所述电压区间的范围内时，统计位于所述电压区间的合格时间t3。电压监测表计算模块，其用于建立电压监测表，表征越上限时间t1、越下限时间t2、合格时间t3之间的映射关系。预警响应判断模块，其用于通过所述电压监测表计算出电压合格率，并根据所述电压合格率在一个预设的预警表进行查表得到相应的预警响应，所述预警表是一个电压合格率区间和其代表的预警等级的关系表。
94.本实施例的预警系统应用于电能监测系统上，协助电能监测系统对台区的用电数据进行预估，并给予预警，方便使用者提前准备，防患于未然。
95.实施例2
96.如图5所示，本实施例提供了一种基于融合终端电能质量检测的估计方法，所述估计方法主要包括以下步骤：
97.s21.实时采集用电信息；
98.s22.提取所述用电信息中的三相电压实时值；
99.s23.获取三相电压历史值，根据三相电压历史值进行预测，得到三相电压估计值；
100.s24.提取所述三相电压历史值中的最大值和最小值，根据时间增长方向对一个估计周期内所有的三相电压估计值进行判断，得到估计结果。
101.步骤s21、步骤s22和步骤s23采用的具体操作与实施例1中的操作相同。
102.在步骤s24中，三相电压估计值的判断方法如下：判断所述三相电压估计值是否大于最大值；是则对所述三相电压估计值进行标记；否则判断所述三相电压估计值是否小于最小值；是则对所述三相电压估计值进行标记；否则沿着时间增加方向获取下一个三相电压估计值返回步骤继续判断，当到达一个估计周期的终点时，判断标记数量是否大于预设的值；是则判断一个估计周期的电压异常；否则判定一个估计周期的电压正常。
103.本实施例从三相电压最大值和三相电压最小值的角度进行判断，由于三相电压最大值和三相电压最小值本身便不是处于正常范围内的数值，当一个估计周期内具有大于三相电压最大值或小于三相电压最小值的数值，且不是偶然情况时，说明有台区有异常，需要将异常情况进行反馈，令相关人员提前准备，警防异常的发生。
104.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
105.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。