CN109375151B - 电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法，包括：S1：在当前监测周期内，以轮询的方式对电能表的三个通道依次注入信号，当前监测周期结束后，获取各个通道的平均不确定度，其中，各个通道注入信号的时间相等，不确定度用于评估计量误差的可信度。S2：根据各个通道的平均不确定度计算各个通道的占用率，并根据各个通道的占用率计算各个通道在下一监测周期的分配时间，然后根据各个通道的分配时间生成调度策略；S3：进入下一监测周期后，将下一监测周期确定为当前监测周期，根据调度策略重新执行S1直至监测任务完成。本发明可以提升在线监测计量误差水平，为实现稳定、可靠的在线监测智能电能表提供有效支持。

Description

电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法及装置

技术领域

本发明涉及电能表计量误差监测技术领域，尤其涉及一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法及装置。

背景技术

当前针对在线运行电能表的计量误差监测方法十分有限，只能通过人工巡检的方式来对某个片区、某个批次电能表进行抽检，抽检方法可以是使用现场校验仪对在线运行电能表进行计量误差校验，也可以将一定数量电能表从现场拆回实验室进行计量误差校验，由当前样本电能表所测计量误差值，通过统计方法及相关概率模型估算在线运行电能表的计量误差分布情况，由此为电能表寿命估计及备库管理提供依据。上述方法，存在抽样覆盖率有限、人工投入巨大、分析结果存在偏差等缺点。

针对在线运行电能表计量误差监测困难的问题，目前已开发一种具备计量误差可在线监测功能的计量芯片，该计量芯片的计量误差在线监测技术的基本原理是通过注入信号，注入到传感器阻抗回路，通过监测注入返回信号的变化，可以获知传感器回路阻抗值的变化，由此可实现电能表计量误差的在线监测功能。一般情况下，单相电能表具有3个电能量信息采集通道，其中包括电压、火线电流、零线电流，由于3个回路相互独立，因此计量芯片需要在每一个回路加入一个注入信号，分别监测每一个计量回路阻抗变化值。由于计量芯片内部资源有限，只具备一套注入信号提取与处理单元，因此各个通道的注入信号只能分时进行施加，并分时进行信号提取及数据处理，并最终实现通道的计量误差监测。

由于各个通道都需要施加注入信号，注入情况下，通过在计量芯片采样前端加入抗混叠滤波电路，计量芯片内部加入数字滤波电路，可以实现非工频信号的有效滤除，但是电网中的非工频信号依然存在，且具有频率分布不确定的特点，因此为了尽可能地避免注入信号与电网中的非工频信号重叠，施加有效的注入信号，准确监测回路阻抗变化，需要提高单个通道注入信号施加时间，计量芯片可以通过跳频技术，选择合适的注入信号频率进行施加，但是时间的提高不可能是无限度的，因为还需要保证其它通道注入信号的施加时间，因此，如何在对多个通道注入信号的过程中，对现有的通道分配机制进行优化以提高在线计量误差的监测水平成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法及装置，能够提高在线电能表计量误差的监测水平。

根据本发明的一个方面，提供一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法，包括：

S1：在当前监测周期内，以轮询的方式对电能表的三个通道依次注入信号，所述当前监测周期结束后，获取各个所述通道的平均不确定度，其中，各个所述通道注入信号的时间相等，不确定度用于评估计量误差的可信度；

S2：根据各个所述通道的所述平均不确定度计算各个所述通道的占用率，并根据各个所述通道的所述占用率计算各个所述通道在下一监测周期的分配时间，然后根据各个所述通道的所述分配时间生成调度策略；

S3：进入下一监测周期后，将所述下一监测周期确定为当前监测周期，根据所述调度策略重新执行S1直至监测任务完成。

优选地，所述根据各个所述通道的所述平均不确定度计算各个所述通道的占用率具体为：

获取各个所述通道的相对不确定度，根据各个所述通道的所述平均不确定度和所述相对不确定度通过预置公式计算各个所述通道的占用率；

其中，所述预置公式为：

式中，anCertT arg ets[i]为相对不确定度，CertAvg[i]为平均不确定度，i为0、1、2时分别对应着火线电流通道、零线电流通道和电压通道。

优选地，所述相对不确定度的计算公式为：

式中，PRIO[i]为通道的预置优先级。

优选地，所述根据各个所述通道的所述分配时间生成调度策略具体包括：

根据各个所述通道的所述分配时间计算各个所述通道的信号注入次数，将各个所述通道的所述信号注入次数和所述轮询的方式生成调度策略。

根据本发明的另一方面，提供一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度装置，包括：

监测模块，用于在当前监测周期内，以轮询的方式对电能表的三个通道依次注入信号，所述当前监测周期结束后，获取各个所述通道的平均不确定度，其中，各个所述通道注入信号的时间相等，不确定度用于评估计量误差的可信度；

计算模块，用于根据各个所述通道的所述平均不确定度计算各个所述通道的占用率，并根据各个所述通道的所述占用率计算各个所述通道在下一监测周期的分配时间，然后根据各个所述通道的所述分配时间生成调度策略；

循环模块，用于进入下一监测周期后，将所述下一监测周期确定为当前监测周期，根据所述调度策略重新触发所述监测模块直至监测任务完成。

优选地，所述计算模块包括：

第一计算单元，用于根据各个所述通道的所述平均不确定度计算各个所述通道的占用率；

第二计算单元，用于根据各个所述通道的所述占用率计算各个所述通道在下一监测周期的分配时间；

生成单元，用于根据各个所述通道的所述分配时间生成调度策略；

所述第一计算单元还用于获取各个所述通道的相对不确定度，根据各个所述通道的所述平均不确定度和所述相对不确定度通过预置公式计算各个所述通道的占用率；

其中，所述预置公式为：

式中，anCertT arg ets[i]为相对不确定度，CertAvg[i]为平均不确定度，i为0、1、2时分别对应着火线电流通道、零线电流通道和电压通道。

优选地，所述相对不确定度的计算公式为：

式中，PRIO[i]为通道的预置优先级。

优选地，所述生成单元还用于根据各个所述通道的所述分配时间计算各个所述通道的信号注入次数，将各个所述通道的所述信号注入次数和所述轮询的方式生成调度策略。

根据本发明的另一方面，提供一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度装置，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如以上所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法。

根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述介质上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如以上所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供了一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法，包括：S1：在当前监测周期内，以轮询的方式对电能表的三个通道依次注入信号，当前监测周期结束后，获取各个通道的平均不确定度，其中，各个通道注入信号的时间相等，不确定度用于评估计量误差的可信度。S2：根据各个通道的平均不确定度计算各个通道的占用率，并根据各个通道的占用率计算各个通道在下一监测周期的分配时间，然后根据各个通道的分配时间生成调度策略；S3：进入下一监测周期后，将下一监测周期确定为当前监测周期，根据调度策略重新执行S1直至监测任务完成。本发明通过上一监测周期输出的不同通道的不确定度参数，计算每个通道所占整个监测周期的比例值，最后计算每个通道施分配的时间，由此获得整体计量误差数据最优的调度算法。本发明是基于注入信号识别技术的在线监测电能表，为了尽量减少电网噪声对注入信号的影响，从而对在线监测计量误差的影响，结合计量芯片注入信号的跳频技术，选择合适的通道分配机制，可以优化在线监测计量误差，提升在线监测计量误差水平，为实现稳定、可靠的在线监测智能电能表提供有效支持。

附图说明

为了更清楚地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地介绍，显而易见地，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法的一个实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法及装置，能够提高在线电能表计量误差的监测水平。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供的一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法的一个实施例，包括：

101、在当前监测周期内，以轮询的方式对电能表的三个通道依次注入信号，当前监测周期结束后，获取各个通道的平均不确定度，其中，各个通道注入信号的时间相等，不确定度用于评估计量误差的可信度；

进入当前监测周期后，以轮询的方式对电能表的三个通道依次注入信号。需要说明的是，此处轮询的方式具体是指：设在线监测周期的时长为1小时，电能表每一个通道单次施加注入信号的时间为1分钟，基于只有一套注入信号提取与处理单元的硬件基础，三个通道轮询一遍需要3分钟，即第1分钟监测火线电流通道，第2分钟监测零线电流通道，第3分钟监测电压通道，第4分钟监测火线电流通道，后续监测按此规律依次执行，此为按均等时间的分配机制。当每个通道定期的监测时间完毕，会输出两个参数，一个是当前通道的计量误差，另一个为不确定度，不确定度用以评估当前输出计量误差的可信度，这是由于电网噪声对注入信号产生影响，从而影响通道在线监测计量误差，因此需要该参数用以评价所得计量误差数据的可信度。由于在一个监测周期内，每个通道每次注入信号后均会得到计量误差和相应的不确定度，因此，当前监测周期结束后，可以计算得到各个通道的平均不确定度。

102、根据各个通道的平均不确定度计算各个通道的占用率，并根据各个通道的占用率计算各个通道在下一监测周期的分配时间，然后根据各个通道的分配时间生成调度策略；

在得到各个通道的平均不确定度后，可以先获取各个通道的相对不确定度，

相对不确定度的计算公式为：

式中，PRIO[i]为通道的预置优先级，i为0、1、2时分别对应着火线电流通道、零线电流通道和电压通道。

然后根据各个通道的平均不确定度和相对不确定度通过预置公式计算各个通道的占用率，预置公式为：

式中，anCertT arg ets[i]为相对不确定度，CertAvg[i]为平均不确定度，i为0、1、2时分别对应着火线电流通道、零线电流通道和电压通道。

再根据各个通道的占用率计算各个通道在下一监测周期的分配时间：

T[x]＝Tmon*aURatio[x]

其中，Tmon为在线监测周期，一般设置为1个小时。

最后根据各个通道的分配时间计算各个通道的信号注入次数，将各个通道的信号注入次数和轮询的方式生成调度策略。每个通道施加注入信号时间窗的个数为：

N[x]＝T[x]/Tw

其中Tw为单个通道单次施加注入信号的时间，一般为1分钟。调度策略的生成则由N[x]决定，调度策略的生成的列表，通道执行顺序不限，只要求每个通道在监测周期内注入信号N[x]次，一般调度策略为，不同通道两两相间循环施加注入信号，即跟上述轮询的方式一致，即在下一监测周期开始后，一开始第1分钟监测火线电流通道，第2分钟监测零线电流通道，第3分钟监测电压通道，第4分钟监测火线电流通道，后续监测按此规律依次执行，但由于各个通道在监测周期内的注入次数改变，不再如当前周期三个通道的分配时间是均分的，故执行至下一监测周期末时，可能会出现至存在其中两条通道在轮换循环注入的情况，如只剩下火线电流通道和零线电流通道交替注入信号。

103、进入下一监测周期后，将下一监测周期确定为当前监测周期，根据调度策略重新执行101直至监测任务完成。

经调度策略后输出的计量误差数据，即为本发明所需要的通道计量误差数据，该调度执行的策略是通过通道施加时间的配置，实现单个通道注入信号施加时间与整体监测计量误差的权衡，实现整体计量误差最大化，也就是不确定度大、噪声大的通道，相应的分配时间更多，由此实现每个通道的计量误差水平趋于平均，从而实现整体计量误差最优。

本发明提供的这种基于智能电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度算法，通过上一监测周期输出的不同通道的不确定度参数，并考虑不同通道的权重或优先级，计算每个通道所占整个监测周期的比例值，最后计算每个通道施加注入信号时间窗的个数，由此获得整体计量误差数据最优的调度算法。本发明是基于注入信号识别技术的在线监测电能表，为了尽量减少电网噪声对注入信号的影响，从而对在线监测计量误差的影响，结合计量芯片注入信号的跳频技术，选择合适的通道分配机制，可以优化在线监测计量误差，提升在线监测计量误差水平，为实现稳定、可靠的在线监测智能电能表提供有效支持。

以上是对本发明提供的一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法进行的详细说明，以下将对本发明提供的一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度装置的结构和连接关系进行说明，请参阅图2，本发明提供的一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度装置的一个实施例，包括：

监测模块201，用于在当前监测周期内，以轮询的方式对电能表的三个通道依次注入信号，当前监测周期结束后，获取各个通道的平均不确定度，其中，各个通道注入信号的时间相等，不确定度用于评估计量误差的可信度；

计算模块202，用于根据各个通道的平均不确定度计算各个通道的占用率，并根据各个通道的占用率计算各个通道在下一监测周期的分配时间，然后根据各个通道的分配时间生成调度策略；

循环模块203，用于进入下一监测周期后，将下一监测周期确定为当前监测周期，根据调度策略重新触发监测模块直至监测任务完成。

更进一步地，计算模块202包括：

第一计算单元2021，用于根据各个通道的平均不确定度计算各个通道的占用率；

第二计算单元2022，用于根据各个通道的占用率计算各个通道在下一监测周期的分配时间；

生成单元2023，用于根据各个通道的分配时间生成调度策略；

第一计算单元2021还用于获取各个通道的相对不确定度，根据各个通道的平均不确定度和相对不确定度通过预置公式计算各个通道的占用率；

其中，预置公式为：

式中，anCertT arg ets[i]为相对不确定度，CertAvg[i]为平均不确定度，i为0、1、2时分别对应着火线电流通道、零线电流通道和电压通道。

更进一步地，相对不确定度的计算公式为：

式中，PRIO[i]为通道的预置优先级。

更进一步地，生成单元2023还用于根据各个通道的分配时间计算各个通道的信号注入次数，将各个通道的信号注入次数和轮询的方式生成调度策略。

本发明提供的一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度装置的另一个实施例，包括处理器和存储器，存储器上存储有计算机程序指令，当程序指令被处理器执行时实现如以上所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法。

本发明还涉及一种计算机可读存储介质，介质上存储有计算机程序指令，当程序指令被处理器执行时实现如以上所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法，其特征在于，包括：

S1：在当前监测周期内，以轮询的方式对电能表的三个通道依次注入信号，所述当前监测周期结束后，获取各个所述通道的平均不确定度，其中，各个所述通道注入信号的时间相等，不确定度用于评估计量误差的可信度；

S2：根据各个所述通道的所述平均不确定度计算各个所述通道的占用率，并根据各个所述通道的所述占用率计算各个所述通道在下一监测周期的分配时间，然后根据各个所述通道的所述分配时间生成调度策略；

S3：进入下一监测周期后，将所述下一监测周期确定为当前监测周期，根据所述调度策略重新执行S1直至监测任务完成。

2.根据权利要求1所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法，其特征在于，所述根据各个所述通道的所述平均不确定度计算各个所述通道的占用率具体为：

获取各个所述通道的相对不确定度，根据各个所述通道的所述平均不确定度和所述相对不确定度通过预置公式计算各个所述通道的占用率；

其中，所述预置公式为：

式中，CertAvg[x]为所求通道的平均不确定度，anCertTargets[x]为所述所求通道的相对不确定度，所述所求通道为各个所述通道中的任意一个，anCertTargets[i]为相对不确定度，CertAvg[i]为平均不确定度，i为0、1、2时分别对应着火线电流通道、零线电流通道和电压通道。

3.根据权利要求2所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法，其特征在于，所述相对不确定度的计算公式为：

式中，PRIO[i]为通道的预置优先级。

4.根据权利要求3所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法，其特征在于，所述根据各个所述通道的所述分配时间生成调度策略具体包括：

根据各个所述通道的所述分配时间计算各个所述通道的信号注入次数，将各个所述通道的所述信号注入次数和所述轮询的方式生成调度策略。

5.一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度装置，其特征在于，包括：

监测模块，用于在当前监测周期内，以轮询的方式对电能表的三个通道依次注入信号，所述当前监测周期结束后，获取各个所述通道的平均不确定度，其中，各个所述通道注入信号的时间相等，不确定度用于评估计量误差的可信度；

计算模块，用于根据各个所述通道的所述平均不确定度计算各个所述通道的占用率，并根据各个所述通道的所述占用率计算各个所述通道在下一监测周期的分配时间，然后根据各个所述通道的所述分配时间生成调度策略；

循环模块，用于进入下一监测周期后，将所述下一监测周期确定为当前监测周期，根据所述调度策略重新触发所述监测模块直至监测任务完成。

6.根据权利要求5所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度装置，其特征在于，所述计算模块包括：

第一计算单元，用于根据各个所述通道的所述平均不确定度计算各个所述通道的占用率；

第二计算单元，用于根据各个所述通道的所述占用率计算各个所述通道在下一监测周期的分配时间；

生成单元，用于根据各个所述通道的所述分配时间生成调度策略；

所述第一计算单元还用于获取各个所述通道的相对不确定度，根据各个所述通道的所述平均不确定度和所述相对不确定度通过预置公式计算各个所述通道的占用率；

其中，所述预置公式为：

式中，CertAvg[x]为所求通道的平均不确定度，anCertTargets[x]为所述所求通道的相对不确定度，所述所求通道为各个所述通道中的任意一个，anCertTargets[i]为相对不确定度，CertAvg[i]为平均不确定度，i为0、1、2时分别对应着火线电流通道、零线电流通道和电压通道。

7.根据权利要求6所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度装置，其特征在于，所述相对不确定度的计算公式为：

式中，PRIO[i]为通道的预置优先级。

8.根据权利要求7所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度装置，其特征在于，所述生成单元还用于根据各个所述通道的所述分配时间计算各个所述通道的信号注入次数，将各个所述通道的所述信号注入次数和所述轮询的方式生成调度策略。

9.一种电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至权利要求4中任一项所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该介质上存储有计算机程序指令，当所述程序指令被处理器执行时实现如权利要求1至权利要求4中任一项所述的电能表计量误差在线监测技术的监测通道调度方法。

Images