具有負荷測辨功能的智能電表制造技術

具有負荷測辨功能的智能電表，利用智能電表設有的電壓和電流信號的輸入、信號調理、采樣、A/D轉換、存儲、通信接口和微處理器，獲取負荷模型測辨所需的電壓、電流、有功、無功等數據，按照電表所在電壓等級、所轄負荷類別，建立恰當的負荷模型并進行24小時不間斷的負荷模型結構和參數辨識工作，通過自動抄表系統將智能電表測量和辨識出的負荷相關信息分層收集并集中上送主站；從而為負荷建模、負荷預測提供源源不斷的基礎數據。本發明專利技術將負荷模型測辨算法移植到智能電能表中，利用電能表的電壓、電流輸入量對接入的負荷模型結構和參數進行在線辨識，測辨結果通過自動抄表系統送到主站，實現電力系統負荷的廣域負荷建模。

【技術實現步驟摘要】

本發 明屬于電力系統及其自動化
，涉及一種智能電表。
技術介紹
電力負荷建模是一項十分重要同時也非常困難的工作，負荷模型的準確性對電力系統設計、分析和計算有非常重要的影響，特別是對電力系統安全穩定分析的結果有直接的影響。負荷模型研究的難點在于負荷存在著隨機性、時變性、分散性、多樣性和不連續性等特點，長期以來，國內外專家學者進行了廣泛深入的研究，總體形成了四種方法，統計綜合法、總體測辨法、故障仿真法與混合法，這些方法都在不同方面取得了良好的效果。但是，電力系統是個不斷發展的系統，隨著系統規模的變化、新技術裝備的使用、分布式能源的引入都給負荷建模工作帶來了諸多挑戰。實際上，任何一種負荷建模方法都需要對負荷的成分和比重有準確的了解，并有足夠的樣本來保證建模的效果，而長期以來的一個重要問題就是負荷統計資料不齊全，原因是統計資料的獲取是一項巨大的工程。負荷組成清單的獲取一般來源于電氣設備的銷售收據、用戶申報單據等；負荷使用資料來源于用電設備的定期測量；根據用戶電能消耗報表，用以確定各類負荷在總體中的比重。由于負荷種類繁多、數量巨大且不斷增長變化，同時在地域上有具有分散性，偶爾一次統計工作也很難完成，更不用說經常性的統計了，即使完成了統計工作，但負荷的隨機性也無從把握。電能表是電力系統電能計量設備，是一種分布最廣泛、最基本的電力數據采集、測量和處理單元，而且系統的各個層次都有用各種用途電能表計，從最末端的用戶電表、配電表到廠站的饋線表、關口表等。智能電表是全球智能電網建設的一個重點，隨著智能電網建設的開展，智能電表的發展和應用也達到了較高水平，現代的電能表是集有功、無功電能表、最大需量表、有功、無功功率表、功率因數表、頻率表、電壓表、電壓合格率表、電能質量監測儀、擾動數據記錄儀、負荷控制器等多種功能于一體的電力參數綜合監測設備。不但可以監視和記錄電氣參數，還能形成日典型負荷曲線，甚至可以進行某些就地控制。目前很多電表都采用了高性能MCU和DSP芯片，信號處理能力空前提高，隨著技術的發展其計算能力將進一步提高，且價格不斷下降，這就使得普通電表具有非常高的運算和處理能力。電力線通信、無線通信等技術的應用又極大促進了自動抄表系統的發展，電力部門可以通過電力線載波通信技術(PLC)或通用分組無線業務(GPRS)等技術手段實現遠程自動抄取電表讀數以及相關信息。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種智能電表的設置方法，使智能電表具有負荷測辨功能，在其中移植負荷模型結構和參數辨識算法，使電表具有負荷模型測辨功能，通過自動抄表系統將負荷相關信息上送主站，可實現電力系統負荷的廣域建模。本專利技術采取的技術方案是具有負荷測辨功能的智能電表，利用智能電表設有的電壓和電流信號的輸入、信號調理、采樣、A/D轉換、存儲、通信接口和微處理器(基本上是現成硬件資源)，獲取負荷模型測辨所需的電壓、電流、有功、無功等數據，按照電表所在電壓等級、所轄負荷類別，建立恰當的負荷模型并進行24小時不間斷的負荷模型結構和參數辨識工作，通過自動抄表系統將統計和辨識出的相關信息上送負荷建模主站，從而為負荷建模、負荷預測提供源源不斷的基礎數據。通過自動抄表系統將智能電表測量和辨識出的負荷相關信息分層收集并集中上送主站。將負荷模型測辨算法移植到智能電能表中，利用電能表的電壓、電流輸入量對接入的負荷模型結構和參數進行在線測量和辨識。實現負荷統計以及模型參數的辨識；最后，通過電表集抄系統將統計和辨識信息進行收集和整理，對所有各層級的負荷相關信息進行綜合統計、分析與校核，最終獲得負荷成分、比重以及時間特性等，從而建立符合實際情況的負荷模型。 電力系統負荷建模的重點內容包括模型結構和參數辨識兩個方面，一般來說，負荷成分簡單則容易確定合理的模型結構，結構合理的模型其參數也就容易辨識，準確性也高。遵循這一思路，首先針對某塊智能電表，例如一個家庭用戶典型負荷，統計其典型用電設備的組成，從負荷的物理本質和機理出發，建立符合實際情況的負荷模型；其次，在智能電表處理程序中植入合適的在線統計建模算法，實現負荷統計以及模型參數的辨識；最后，通過電表集抄系統將統計和辨識信息進行收集和整理，對所有各層級的負荷相關信息進行綜合統計、分析與校核，最終獲得負荷成分、比重以及時間特性等，從而建立符合實際情況的負荷模型。步驟如下I)算法選取由于智能電表分布廣泛，從概率上講，不同地區以及不同電壓等級的智能電表總會經歷各種擾動，因此，可以針對不同的情形制定不同的辨識方案。例如在某些電壓波動較大的地區或電壓等級(電壓緩慢波動超過10%)可進行靜態模型的測辨，對于擾動多發的地區(電壓快速波動超過5%)可進行動態模型的測辨。通過設置一定的擾動判別門檻，可以識別出系統擾動方式，進行不同方式的模型測辨，而對于更多情況，電壓波動實際難以達到上述范圍，但電壓在小范圍(一般在2%左右)的快速變化是有可能經常遇到的，因此針對這種更一般的情形，可采用“先動后靜”的辨識方法，同時獲得動態和靜態參數。設有負荷模型與參數測識算法模塊，負荷模型與參數測識算法模塊執行如下流程從動態模型中得到負荷的靜態特征系數。首先，采用動態模型去描述負荷；其次在電壓及頻率與初值偏離很小時，可將靜態模型線性化，采用這種“先動后靜，動靜結合”的方法，可由辨識所得的動態模型很方便的獲得靜態特征系數，幾乎不增加計算量即可同時獲得動態模型與靜態模型，這種算法非常適合于電壓在小范圍(2 %左右)快速變化情況下智能電表的在線辨識。2)通信接口 擴充智能電表的自動抄表系統通信內容，增加負荷模型相關的內容，便于負荷建模主站的接收和統計。本專利技術的有益效果是I)本專利技術利用智能電表現有的硬件、通信、網絡等資源，覆蓋面最廣，沒有盲點，不增加額外硬件設備投資。2)本專利技術可以構建廣域負荷建模體系，可為用戶提供源源不斷的基礎負荷數據，從而推動各項研究工作的開展。3)本專利技術解決了以往對負荷建模非常重要但同時又難以完成的負荷統計工作，且實現24小時不間斷的廣域的負荷統計和測辨工作，建立了長效機制。4)以往的負荷建模形成的各種研究成果都可以繼承和使用。本專利技術公開了一種具有負荷模型測辨功能的智能電表技術方案，該方案將負荷模型測辨算法移植到智能電能表中，利用電能表的電壓、電流輸入量對接入的負荷模型結構和參數進行在線辨識，測辨結果通過自動抄表系統送到主站，實現電力系統負荷的廣域負荷建模。附圖說明圖I具有負荷模型結構和參數辨識功能的智能電表原理圖。具體實施例方式I)算法選取按照前述的“先動后靜，動靜結合”的負荷建模方法，其表達式為動態模型的公式如下權利要求1.具有負荷測辨功能的智能電表，其特征是利用智能電表設有的電壓和電流信號的輸入、信號調理、采樣、A/D轉換、存儲、通信接口和微處理器，獲取負荷模型測辨所需的電壓、電流、有功、無功等數據，按照電表所在電壓等級、所轄負荷類別，建立恰當的負荷模型并進行24小時不間斷的負荷模型結構和參數辨識工作，通過自動抄表系統將智能電表測量和辨識出的負荷相關信息分層收集并集中上送主站；從而為負荷建模、負荷預測提供源源不斷的基礎數據。2.根據權利要求I所述的具有負荷測辨功能的智能電表，其特征是將負荷模型測辨算法移植到智能電能表中，利用電能表的電壓、電流輸入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
具有負荷測辨功能的智能電表，其特征是：利用智能電表設有的電壓和電流信號的輸入、信號調理、采樣、A/D轉換、存儲、通信接口和微處理器，獲取負荷模型測辨所需的電壓、電流、有功、無功等數據，按照電表所在電壓等級、所轄負荷類別，建立恰當的負荷模型并進行24小時不間斷的負荷模型結構和參數辨識工作，通過自動抄表系統將智能電表測量和辨識出的負荷相關信息分層收集并集中上送主站；從而為負荷建模、負荷預測提供源源不斷的基礎數據。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王亮，李力，侯學勇，呂航，文繼鋒，陳松林，
申請(專利權)人：南京南瑞繼保電氣有限公司，南京南瑞繼保工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：