一种云边协同的计量监测系统及方法与流程

1.本发明涉及计量校准领域，并且更具体地，涉及一种云边协同的计量监测系统。


背景技术：

2.国网公司已建成智能站4000余座，智能变电站已在电网、电厂、铁路等多个领域广泛的使用。然而以电子式互感器、合并单元、数字化电能表为代表组成的数字化计量系统在智能变电站中仍只作为考核作用的计量点，并未替代传统的模拟量计量系统作为电费结算的计量器具，不能作为计量器具主要原因是因为数字化计量系统可靠性需要提升。
3.随着数字化发展潮流，数字化计量系统以量测数字化、功能集成化、通信网络化等技术特征，大量应用于智能变电站中。数字化计量系统包含大量电子元器件，变电站高电压、强电磁的特点易造成元器件功能失效，导致系统可靠性下降。为提升数字化计量系统计量准确性与运行可靠性，中国电科院已开展了自监测技术的研究。然而仅将自监测技术应用于单台设备中，将面临如何保证自监测技术自身可靠的问题，这导致了该技术未能推广。因此，本发明基于自监测技术，建立云边协同的管理系统，有效解决自监测技术自身可靠性存疑的问题。


技术实现要素：

4.本发明是为了实现智能变电站计量系统的远程管理，而提出了一种云边协同的计量监测系统，包括：
5.采集单元，连接互感器，采集变电站电网侧高压端的电压数据和电流数据；
6.通信单元，接收电网侧高压端的电压数据和电流数据，并传输自监测信号到自监测模块；
7.自监测模块，根据自监测信号测量电压数据和电流数据，比较采集的电压数据和电流数据与测量的电压数据和电流数据，获取自监测评价结果；
8.计量监测单元，对自监测评价结果进行评价。
9.可选的，计量监测单元设置于计量中心或集控站中。
10.可选的，计量监测单元与自监测模块以n 1模式设置，具体为一个计量监测单元管理n个自监测模块。
11.可选的，自监测模块包括：基准信号发生器和自监测芯片。
12.本发明还提出了一种适用于云边协同的数字化计量监测方法，包括：
13.采集变电站电网侧高压端的电压数据和电流数据；
14.根据自监测信号测量电压数据和电流数据，比较采集的电压数据和电流数据与测量的电压数据和电流数据，获取自监测评价结果；
15.本发明可实现变电站数字化计量设备误差精准监测，为变电站管理人员提供计量系统智能运维方案。
附图说明
16.图1为本发明一种云边协同的计量监测系统的结构图；
17.图2为本发明有线传输的云边协同的变电站数字化计量系统架构图；
18.图3为本发明无线传输的云边协同的变电站数字化计量系统架构图；
19.图4为本发明本地端数字化计量设备自监测模块架构图；
20.图5为本发明云边协同的电能计量监测方法；
21.图6为本发明基于自监测技术的云边协同算法；
22.图7为本发明一种云边协同的计量监测方法的流程图。
具体实施方式
23.现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
24.除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
25.本发明提出了一种云边协同的计量监测系统100，如图1所示，包括：
26.采集单元101，连接互感器，采集变电站电网侧高压端的电压数据和电流数据；
27.通信单元102，接收电网侧高压端的电压数据和电流数据，并传输自监测信号到自监测模块；
28.自监测模块103，根据自监测信号测量电压数据和电流数据，比较采集的电压数据和电流数据与测量的电压数据和电流数据，获取自监测评价结果；
29.计量监测单元104，对自监测评价结果进行评价。
30.其中，计量监测单元设置于计量中心或集控站中。
31.其中，计量监测单元与自监测模块以n 1模式设置，具体为一个计量监测单元管理n个自监测模块。
32.其中，自监测模块包括：基准信号发生器和自监测芯片。
33.下面结合实施例对本发明进行进一步的说明：
34.图2为根据本发明实施的通过变电站内网有线传输的数字化计量监测系统。数据传输链路如下：由电压电流互感器传输数据至合并单元，在合并单元中并联自监测模块，并将数据传输至数字化电能表，在变电站内通过电能量采集终端或能源控制器将数据通过调度数据网传输至tmr系统，并在远端由调度将数据推送至远端电能计量监测分析系统，最后通过综合数据网将数据分析结果推送至变电站内的应用服务器，为变电站管理人员提供智能运维方案。
35.图3为根据本发明实施的通过变电站内网无线传输的数字化计量监测系统。如图3所示，在合并单元中增加带无线传输的自监测模块。与图1中有线传输不同的是，无线传输不受变电站光纤走线与接线端口的限制，合并单元的自监测模块可接收远端数据分析结
果，进行监测参数的修正，保证监测结果的准确性。
36.图4为根据本发明实施的自监测模块，将基准信号源并联入传统计量链路中，通过基准信号注入标准信号，经过傅里叶变化分辨标准信号后，通过信号检测模块来判断传统计量链路中模数转后的标准信号采样大小是否满足要求。
37.合并单元自监测评价方法如下：
[0038][0039][0040]
式1中v
a
为自监测技术对电参量幅值的评价，a
line
为传统计量回路读取自监测信号幅值，a
ss
为自监测信号标准幅值，k为比差评价调整系数。式2中为自监测技术对电参量相位的评价，f
line
为模数转化后传统计量回路读取自校准信号频率，f
dsp
为模数转化后自校准信号频率，为相位调整系数，k为角差评价调整系数。
[0041]
图5与图6为根据本发明实施的云边协同的监测方法。站端自监测完成合并单元相位与幅值的评价，同时完成本地端自校准数据分析。自监测数据理论分析依据如下：在变电站自监测合并单元样本足够多的情况下，合并单元自监测的误差评价平均值将无限趋近于一个真值，这个真值为合并单元相位与幅值的真实变化趋势。
[0042]
变电站自监测技术评价矩阵如下,其中自监测幅值评价矩阵如式(3)，自监测相位评价矩阵如式(4)，对于无法构成矩阵的变电站采用取均值进行矩阵补齐：
[0043][0044][0045]
式3中为第i个变电站第j个合并单元自监测技术对幅值的评价值，式4中为第i个变电站第j个合并单元自监测技术对相位的评价值。
[0046]
自监测理论真值判断方法如下：
[0047][0048][0049]
式5中v
a
为自监测技术对幅值评价值，n
11
到n
1n
为第一个变电站1到n个合并单元幅
值自监测值，n
k1
到n
kn
为第k个变电站1到n个合并单元幅值自监测值。式6中为自监测技术对相位的评价值，n
11
到n
1n
为第一个变电站1到n个合并单元相位自监测值，n
k1
到n
kn
为第k个变电站1到n个合并单元相位自监测值。
[0050]
当变电站内某个合并单元自监测计算数值与真值相差值大于设定的阈值时，则认为此合并单元自监测可能存在误差，并进行一次标记。
[0051]
云端校准基于变电站间损耗约束条件进行分析，站间线损采用式子7计算：
[0052][0053]
式7中r为单位长度线路电阻，l为线路长度，δp
m
为有功总抄表电量差值，δp
t
为有功变损，δq
m
为无功总抄表电量差值，δq
t
为无功变损，u0为额定电压，t为系统运行时间。
[0054]
当变电站间自校准后的数字化电能表测量的电能计算量大于线损阈值时，则判断为自监测后的合并单元计量仍然异常，并进行二次标记。
[0055]
当一个合并单元同时被本地端自监测技术进行了一次标记，并被云边大数据技术进行了二次标准后，则认为合并单元自监测可能存在异常，则再次重启该合并单元的自监测功能，并进行参数调整，使合并单元自监测评价值向均值靠近。
[0056]
在随着电网数字化与智能化发展的，本发明提出的云边协同的监测形式提升了数字化计量监测系统评价可信度，可保证在线监测的准确性与可靠性。
[0057]
本发明还提出了一种适用于云边协同的数字化计量监测方法，如图7所示，包括：
[0058]
采集变电站电网侧高压端的电压数据和电流数据；
[0059]
根据自监测信号测量电压数据和电流数据，比较采集的电压数据和电流数据与测量的电压数据和电流数据，获取自监测评价结果；
[0060]
根据获取自监测评价结果，对自监测评价结果进行评价。
[0061]
本发明可实现变电站数字化计量设备误差精准监测，为变电站管理人员提供计量系统智能运维方案。
[0062]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0063]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0064]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指
令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0065]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0066]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0067]
显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。