一种月度功率因数预测方法及系统与流程

本发明涉及电力系统分析技术领域，尤其涉及一种月度功率因数预测方法及系统。

背景技术：

根据水利电力部、国家物价局的《功率因数调整电费办法》(水电财字215号文件)规定以及国家现行电价制度，对有功率因数考核(也叫力率调整系数考核)的用户，在月度功率因数值(也叫月度力率系数)方面有相应的考核标准。如果用户的月度功率因数不达标，则需要对用户增收“力调电费”(即功率因数调节电费，俗称“无功罚款、力调罚款”)，如果月度功率因数超过考核标准，则按超过标准对用户进行相应的“力调电费”奖励。

根据已有用电数据统计，电力用户发生月度功率因数不达标情况比较普遍，功率因数问题技术较专业，相关的科普宣传力度不足，电力用户，尤其是非电气相关人员不太了解，如何监管功率因数就成为一个难题。月度功率因数不达标或远低于考核标准，会带来以下问题：(1)增加电网的负担与损耗；(2)一旦出现“力调电费”罚款，增收的金额一般较大；(3)由于月度功率因数值是在一个用电计费周期结束(通常一个月)的“事后”才由供电部门计算提供，所以合格与否、奖罚与否都是滞后一个用电计费周期才知道，而到知道的时候已经是既定事实；(4)通常电力用户感觉在这样不太知情的情况下发生大额罚款，往往抱有不理解心态，容易引起与供电部门的投诉与纠纷。

虽然目前绝大部分专变配电用户都知道有功率因数考核标准，有无功罚款这个概念，甚至部分用户有过无功受罚的经历(专变用户与供电局签订的用电合同中有专门的条款)，越来越多的专变配电用户重视配电无功管理，希望通过加强管理来避免或减少无功罚款的发生。现有的对于无功补偿管理目前有技术措施与管理措施两个方面，一方面为技术措施方面，目前国家电力相关部门已经制定相关配电技术强制标准及功率因数标准，要求配电设备自身均应满足功率因数标准要求，且对配电设备强制配置自动无功补偿设备，对系统用电过程进行无功自动动态补偿，来确保运行功率因数稳定维持在合格范围；该措施为强制技术措施，所增加无功补偿设备，只是确保在设备正常、配置合理、用电负荷合适时的瞬时功率因数合格，至于有时间属性的月度功率因数是否合格则无法保证和判断。另一方面为管理措施方面，比较常规的方法是应用人工管理或应用配电监控结合人工管理，通过监测实际用电量来监控功率因数数值变化，具体方法为人工定期抄表计算核对和安装配电远程监控系统，由监控系统辅助提供用电数据，由人工计算核对；但无论人工管理还是一般的监控系统结合人工管理，往往只对配电参数进行实时监测和静态状态管理，仅仅对累计到当前已发生的时间内的电量所对应的累计当前功率因数是否合格，同样对最终月度功率因是否合格也无法保证和判断。这两种方法都是停留在目前静态评估层面，即仅对已经发生的用电事实来进行功率因数计算，该结果仅仅反映目前的功率因数结果，也即是阶段性数据，该管理及计算，并没有考虑“月度功率因数”是一个有时间维度的未发生数据，没有考虑其他影响最终月度功率因数结果的因素，也即并无预测这个概念。但供电局对配电用户，则是以最终的功率因数结果来进行考核结算的，因此该阶段性计算结果，有一定的现实意义，但毕竟不是最终能为供电局或配电用户所用的月度功率因数数据，因此从本质上和实际应用上说，还是没有解决无功管理最核心的问题，能够在已有事实基础上预知结果，能人为提前干预，避免或减少无功受罚的发生。这种无预测性质的重复枯燥的配电管理工作比较耗费人力物力，且对管理人员的工作纪律，技术素养，及抄录时效有一定的要求，而且还不是一种根本解决问题的方法。如何通过已有发生的用电情况，来推测最终月度功率因数则成为一个有现实意义的问题，因此寻找一种长效连续、简单低成本、不太依赖人力的方法，来解决无功管理的核心问题就成为必要。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种月度功率因数预测方法及系统。

一种月度功率因数预测方法，包括以下步骤：

(1)将采集终端接入电力用户被测供电电路的电费计量点中，使采集终端与后台服务器之间无线通讯连接；

(2)设定采集终端对已发生有功电量ep1、已发生无功电量eq1的采集周期t1；后台服务器输入电力用户用电规律f(x,y)，设定预测周期t2以及功率因数考核标准a；

(3)采集终端按照采集周期t1定时采集已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1，并将已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1存储后发送至后台服务器；

(4)后台服务器接收已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1，根据电力用户用电规律f(x,y)以及已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1测算出预测周期t2内的功率因数预测值b；

(5)后台服务器对比功率因数预测值b和功率因数考核标准a，若b大于a，则继续执行步骤(3)，若b小于或等于a，则执行步骤(6)；

(6)后台服务器产生报警信息并显示功率因数预测值b，同时向移动终端发送报警信息后，继续执行步骤(3)。

进一步的，步骤(4)还包括：后台服务器根据功率因数预测值b与电力部门电价方案计算力调电费预测值c。

进一步的，功率因数预测值功率因数预测值b＝ep²/(ep²+eq²),ep为有功电量预测值，eq为无功电量预测值，其中：有功电量预测值ep＝ep1*f(x)/m+ep′*f(y),无功电量预测值eq＝eq1*f(x)/m+eq′*f(y)，f(x)为电力用户用电规律f(x,y)中的正常用电因数，f(y)为电力用户用电规律f(x,y)中的非正常用电因数；m为已发生有功电量ep1或已发生无功电量eq1的累计时间，且m小于或等于预测周期t2；ep′为电力用户非正常用电时日用有功电量，eq′为电力用户非正常用电时日用无功电量。

进一步的，电力用户用电规律f(x,y)的决定因素至少包括电力用户的用电时段、工作天数、生产假期。

进一步的，电力用户非正常用电时日用有功电量ep′和电力用户非正常用电时日用无功电量eq′根据电力用户的历史用电记录分析所得。

进一步的，采集周期t1为二十四小时。

进一步的，预测方法中包含多个采集终端，每个采集终端与后台服务器之间独立通讯。

一种月度功率因数预测系统，包括后台服务器、至少一个采集终端以及至少一个移动终端，采集终端与后台服务器无线连接，移动终端与后台服务器无线连接；预测系统通过上述月度功率因数预测方法实现月度功率因数的预测。

本发明的力调电费预测方法及系统，通过对功率因数和力调电费的预测，电力用户能够提前了解功率因数值，进而及时避免在生产用电过程中因功率因数不合格而产生不必要的力调电费罚款，减少无谓的用电成本支出；同时，电网的负担与损耗也大大减少，供电部门可尽早知晓各个电力用户的用电状态，能够提前合理安排配电需求，对供电部门及电力用户都有很大的经济意义与现实意义。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明实施例的一种月度功率因数预测方法的步骤流程图；

图2为本发明实施例的一种月度功率因数预测系统的模块组成图；

图中：1-后台服务器、2-采集终端、3-移动终端。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种月度功率因数预测方法，包括以下步骤：

s101：将采集终端接入电力用户被测供电电路的电费计量点中，使采集终端与后台服务器之间无线通讯连接。

采集终端与后台服务器进行连接，用于和后台服务器之间进行无线通讯，本实施例对采集终端与后台服务器之间的无线通讯方式不做限定，优选的，基于gprs网络进行数据的交互。本实施例对采集终端在电力用户被测供电电路的电费计量点处的具体安装方式不作限定，按照现有技术中智能电表的接入方式即可。本实施例的采集终端用于采集供电电路的电参数信号，并将电参数信号进行处理分析最终整理成为本预测方法中所需的数据，同时还具备无线通讯的功能，用于将所得数据发送至后台服务器。

s102：设定采集终端对已发生有功电量ep1、已发生无功电量eq1的采集周期t1和发送周期t2；后台服务器输入电力用户用电规律f(x,y)，设定预测周期t2以及功率因数考核标准a。

本实施例中的已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1随着预测周期t2的起始时间点开始累计，在一个预测周期t2内，随着采集终端的采集次数增加，已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1也逐渐累计。本发明实施例对采集周期t1、预测周期t2的值不做具体设定，优选的，本实施例中的采集周期t1为二十四小时，即采集终端每二十四小时采集一次已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1，由于本发明实施例是用于预测月度的功率因数，所述本实施例中的预测周期t2为一个月，即30天或者31天(预测二月份时t2为28天或者29天)，以上参数的设定，表明采集终端每天采集并发送一次已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1，后台服务器每天根据接收的最新已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1预测当月的用电情况，随着预测次数的逐渐增加，预测结果越准确。本实施例还可设定采集周期t1为六小时、八小时、十二小时、四十八小时等，同理，预测周期t2可为一周(即七天)、一旬(即十天)、一季度(三个月)、半年(六个月)、一年等，所得的既为周度、季度、年度等功率因数预测值，具体设置依照电力用户缴费周期决定，例如电力用户每个月汇算一次电费，则将预测周期t2设置为一个月或一个月以内，这样产生的预测结果才具有参考性。

本实施例中的电力用户用电规律f(x,y)的决定因素至少包括电力用户的用电时段、工作天数、生产假期，例如采集周期t1为二十四小时、预测周期t2为30天时，假如该电力用户的用电时段主要集中在8：00至20:00，则将采集终端向后台服务器发送已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1的时间设定为23：00至次日4:00的某个时间点，例如24：00(或0：00)；生产假期为每周周日，若该月的工作天数为26天，生产假期为4天，则通过以上信息设定电力用户用电规律f(x,y)，本实施例还可考虑其他决定因素，为使预测结果更加准确，还可加入现有技术中较常用的各种算法，此处不做具体限定。

s103：采集终端按照采集周期t1定时采集已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1，并将已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1存储后发送至后台服务器；

通过上述对各个参数设定，本实施例的采集终端在设定时间完成对已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1采集、存储、发送。采集终端对每个采集周期t1采集的已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1进行存储，可做为后台服务器分析预测的根据，具体计算方法本实施例不做具体限定，本领域技术人员通过大量数据进行计算分析得出。

s104：后台服务器接收已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1，根据电力用户用电规律f(x,y)以及已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1测算出预测周期t2内的功率因数预测值b，

具体的，本实施例中的功率因数预测值b＝ep²/(ep²+eq²),ep为有功电量预测值，eq为无功电量预测值，其中：有功电量预测值ep＝ep1*f(x)/m+ep′*f(y),无功电量预测值eq＝eq1*f(x)/m+eq′*f(y)，f(x)为电力用户用电规律f(x,y)中的正常用电因数，f(y)为电力用户用电规律f(x,y)中的非正常用电因数；m为已发生有功电量ep1或已发生无功电量eq1的累计时间，且m小于或等于预测周期t2；ep′为电力用户非正常用电时日用有功电量，eq′为电力用户非正常用电时日用无功电量。

设定采集周期t1为二十四小时、预测周期t2为30天，工作天数为26天，生产假期为4天，电力用户用电规律f(x,y)中的正常用电因数f(x)＝26(即预测周期30天之中有26天为正常用电)，电力用户用电规律f(x,y)中的非正常用电因数f(y)＝4(即预测周期30天之中有4天为非正常用电)，电力用户非正常用电时日用有功电量ep′和电力用户非正常用电时日用无功电量eq′根据电力用户的历史用电记录分析所得，均为自然数。

以上述设定为基础，m＝1时，即采集终端在预测周期t2内第一天采集的已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1，则有功电量预测值ep＝ep1*26/1+ep′*4，无功电量预测值eq＝eq1*26/1+eq′*4。m＝5时，即采集终端在预测周期t2内第五天采集的已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1，则有功电量预测值ep＝ep1*26/5+ep′*4，无功电量预测值eq＝eq1*26/5+eq′*4。m＝20时，即采集终端在预测周期t2内第二十天采集的已发生有功电量ep1和已发生无功电量eq1，则有功电量预测值ep＝ep1*26/20+ep′*4，无功电量预测值eq＝eq1*26/20+eq′*4。

s105：后台服务器对比功率因数预测值b和功率因数考核标准a，若b大于a，则继续执行步骤s103，若b小于或等于a，则执行步骤s106；

根据有功电量预测值ep和无功电量预测值eq计算出功率因数预测值b＝ep²/(ep²+eq²)，假设功率因数考核标准a＝0.9，若功率因数预测值b大于0.9，则说明当前电力用户的功率因数合格，则执行步骤s103，并按步骤逐步完成下一次功率因数的预测；若功率因数预测值b小于等于0.9，则说明当前电力用户的功率因数不合格，则执行步骤s106。

具体的，本发明实施例中的步骤(4)还包括：后台服务器根据功率因数预测值b与电力部门电价方案计算力调电费预测值c。

s106：后台服务器产生报警信息并显示功率因数预测值b，同时向移动终端发送报警信息后，继续执行步骤s103。当功率因数预测值b不合格时，后台服务器应当及时发出报警信息提醒供电部门与以及电力用户，同时后台服务器向移动终端发送报警信息，电力用户可通过移动终端获取报警信息，并及时采取措施，尽量降低力调电费的罚款金额。产生报警信息后，继续执行步骤s103，并按步骤逐步完成下一次功率因数的预测。在生产生活中造成功率因数不及格的原因有多种，但通过大量的事后分析发现，如果可以尽早发现，那么大部分的功率因数问题是可以针对性的采取技术措施来减少或避免出现最终月度功率因数不合格的情况。因此，当功率因数预测值b不合格时，电力用户应当立即检查用电设备的工作状态并及时维修，不会再通过力调电费的罚款单据才得知功率因数不合格，造成不必要的损失。如果电力用户在上一次功率因数预测不合格之后采取相应措施，则通过之后几次的功率因数预测值b进行判断所采取措施是否有效，如果功率因数预测值b连续多次均不合格，则应适当扩大设备检查的范围，争取尽快找到导致功率因数预测值b不合格的原因。

具体的，本实施例预测方法中包含多个采集终端，每个采集终端与后台服务器之间独立通讯。每个采集终端均向后台服务器发送定时采集的已发生有功电量ep1、已发生无功电量eq1，而后台服务器根据每个采集终端发送的信息分别进行预测计算，实现本发明的设计目的。

造成月度功率因数不及格的原因有多种，但通过大量的事后分析与解决发现，如果可以及早发现与此相关的问题，那么大部分的月度功率因数问题是可以尽早有针对性的采取技术措施来减少或避免出现最终月度功率因数不及格。因此，对于电力用户很有必要重点关注，且与自身利益相关的重要数据，通过上述方法供电部门可以通过监测已有事实用电数据基础上，及时预知预测结果，并尽早能人为干预，就可避免或减少无功受罚的发生，那么，将会对供电部门及用电用户都又很大的经济意义与现实意义。

本发明实施例的一种月度功率因数预测系统，如图2所示，包括后台服务器1、至少一个采集终端2以及至少一个移动终端3，采集终端2与后台服务器1无线连接，移动终端3与后台服务器1无线连接；本实施例的预测系统通过以上的月度功率因数预测方法实现月度功率因数的预测，故此处不做赘述。本实施例对采集终端2的产品型号不做具体限定，只需实现采集电力用户的已发生有功电量ep1、已发生无功电量eq1，并能够通过无线通讯的方式发送至后台服务器1即可；本实施例对移动终端3也不做具体限定，只需能够实现与后台服务器1之间的无线通讯即可，可为手机或者其他pc端子；本实施例对后台服务器1的具体产品信号也不做限定，只需实现本实施例的要求即可。本实施例对采集终端2的数量也不作限定，具体视供电部分管理区域划分方案，将一个管理区域中的所有电力用户进行综合管理，后台服务器1与该区域电力用户安装的采集终端2均进行无线通讯，同时也与该区域电力用户持有的移动终端3建立无线通讯，进行报警信息的发送，后台服务器1也可与供电部门相关负责人员所持移动终端3建立通讯，便于负责人员了解所管辖区域内各个用户的用电情况。本实施例中的移动终端3还可访问后台服务器1内存储的历史数据，便于了解某个电力用户的采集终端2对用电信息的采集情况，进而了解该用户用电情况。本实施例还可增加其他附加功能，本领域技术人员可通过具体使用要求进行设计，此处不再赘述。

本发明实施例的力调电费预测方法及系统，通过对功率因数和力调电费的预测，电力用户能够提前了解功率因数值，进而及时避免在生产用电过程中因功率因数不合格而产生不必要的力调电费罚款，减少无谓的用电成本支出；同时，电网的负担与损耗也大大减少，供电部门可尽早知晓各个电力用户的用电状态，能够提前合理安排配电需求，对供电部门及电力用户都有很大的经济意义与现实意义。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。