CN113740795A - 一种三相四线电能表错接判断方法 - Google Patents

一种三相四线电能表错接判断方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种三相四线电能表错接判断方法，包括：S100，选取出现电流异常的异常窗口；S200，运用余弦相似度算法，分别求取异常窗口内相序电流相关系数、异常相序对应的功率因数、电能表示值与水平线的余弦相似度；S300，将计算结果与相应阈值相比较，判定是否存在错接线异常。本发明充分运用大数据分析手段，运用95分位点，通过高负荷工作电流选取异常输出窗口，利用余弦相似度算法对异常窗口展开分析，求取相序间的电流相似度，电能表示值水平线相似度等，从而对错接线异常做出判定。本发明大大降低了人工工作量，去除了人为因素判断的影响，从而实现智能化，自动化地快速错接线异常判断，大幅减少了现场核查的工作难度。

Description

一种三相四线电能表错接判断方法
技术领域
本发明涉及电能表技术领域，尤其涉及一种三相四线电能表错接判断方法。
背景技术
随着电力行业的飞速发展，各行各业对电能的需求日益增加，电能计量的准确性要求越来越高。对于三相表，接线方式较为复杂，常用于专变或工业用电，用电量较大，错误的接线会造成计量失准，对电网公司造成较大的经济损失。
目前现有技术针对三相四线的错接线分析不全面，且需要人为进行校对，如相关专利中采用预先绘制所有种类的电压参数和电流参数组合对应的三相四线电能计量装置的接线图和向量图，并将其存储在预设存储器中。在接收到用户输入的电压参数和电流参数时，输出该电压参数和电流参数对应的接线图、向量图，并给出具体的根据电压参数和电流参数得到接线图和向量图的计算过程，最终得出更正系数。
随着电力行业的发展，自动化、智能化将是未来电力行业发展的自然趋势，通过预先绘制所有种类的电压参数和电流参数组合对应的三相四线电能计量装置的接线图和向量图的方法既需要花费大量的时间，又难以避免人为失误导致的误差，同时该方法拓展性较差，很难应对目前面对计量设备的智能化，自动化发展的大趋势。因此，从大数据出发，快速自动化地判断错接线异常是本发明要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何快速自动化判断三项四线电能表是否错接，本发明提出一种三相四线电能表错接判断方法。
根据本发明实施例的三相四线电能表错接判断方法，包括：
选取出现电流异常的异常窗口；
运用余弦相似度算法，分别求取异常窗口内相序电流相关系数、异常相序对应的功率因数、电能表示值与水平线的余弦相似度；
将计算结果与相应阈值相比较，判定是否存在错接线异常。
根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：
对所述异常窗口内的功率因数进行归一化处理，使功率因数的数值范围在0~1内。
在本发明的一些实施例中，选取出现电流异常的异常窗口，包括：
按预设时间间隔，采集预设时间段窗口的多个电流值，其中最小电流值为I min ，最大电流值为I max ；
若I min ＜-k 1 *I M ，且I max ＞k 1 *I M ，则选取I min 、I max 所在窗口为异常窗口；
其中，所述I M 由电流规格确定，所述k 1 为电流异常阈值，k 1 ＞0.1。
根据本发明的一些实施例，所述异常窗口内异常相序的判断方法为：
从所述异常窗口内的三相序中，任取两相序，将检测电流值为负值的相序判定为异常相序。
在本发明的一些实施例中，所述方法还包括：
采用下式确定工作电流：I work =95％分位点[max(abs(I A ),abs(I B ),abs(I C ))]，其中I A 、I B 、I C 分别为三相序的电流；
任意选取两相序，若相序检测电流I check ＜-k 2 *I work ，则判定相序为异常相序；若相序检测电流I check ＞k 2 *I work ，则判定相序为正常相序，其中阈值k 2 =0.4。
根据本发明的一些实施例，计算得到所述相序电流相关系数cos(θ 1 )、异常相序对应的功率因数cos(φ)、电能表示值与水平线的余弦相似度cos(θ 2 )，当满足cos(θ 1 )＜-k 3 ，cos(φ)≥k 4 ，且cos(θ 2 )＜k 5 时，则判定对应的三相四线电能表错接，其中，阈值k 3 ＜0.1，阈值k 4 ＞0.4，阈值k 5 ＜0.8。
在本发明的一些实施例中，所述相序电流相关系数cos(θ 1 )采用下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，I 正i 为第i个异常窗口内的正常相序电流，I 异i 为第i个异常窗口内的异常相序电流，i代表第i个异常窗口，n为所述异常窗口总数；
异常相序对应的功率因数cos(φ)是计量值，由电表采集获取；
电能表示值与水平线的余弦相似度cos(θ 2 )采用下式计算：
Figure 893459DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，R i 为三相四线电能表示值，x i =c，c为任意常数，即x i =c为任意水平线。
本发明提出的三相四线电能表错接判断方法具有如下优点：
本发明充分运用大数据分析手段，运用95分位点，通过高负荷工作电流选取异常输出窗口，利用余弦相似度算法对异常窗口展开分析，求取相序间的电流相似度，电能表示值水平线相似度等，从而对错接线异常做出判定。本发明大大降低了人工工作量，去除了人为因素判断的影响，从而实现智能化，自动化地快速错接线异常判断，大幅减少了现场核查的工作难度。
附图说明
图1为根据本发明实施例的三相四线电能表错接判断方法流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
本发明中说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
本发明针对三相四线电能表的错接线异常现象，为了避免背景技术中提及的不足情况，更加全面地进行分析，提出了一种基于余弦相似度分析的三相四线电能表错接线异常判别方法，可以有效快速地对错接线异常进行判断，有效地提升了判别准确率。
如图1所示，根据本发明实施例的三相四线电能表错接判断方法，包括：
S100，选取出现电流异常的异常窗口；
S200，运用余弦相似度算法，分别求取异常窗口内相序电流相关系数、异常相序对应的功率因数、电能表示值与水平线的余弦相似度；
S300，将计算结果与相应阈值相比较，判定是否存在错接线异常。
根据本发明的一些实施例，方法还包括：
S150，对异常窗口内的功率因数进行归一化处理，使功率因数的数值范围在0~1内。
在本发明的一些实施例中，步骤S100包括：
S110，按预设时间间隔，采集预设时间段窗口的多个电流值，其中最小电流值为I min ，最大电流值为I max ；
S120，若I min ＜-k 1 *I M ，且I max ＞k 1 *I M ，则选取I min 、I max 所在窗口为异常窗口；
其中，I M 由电流规格确定，k 1 为电流异常阈值，k 1 ＞0.1。
根据本发明的一些实施例，异常窗口内异常相序的判断方法为：
从异常窗口内的三相序中，任取两相序，将检测电流值为负值的相序判定为异常相序。
在本发明的一些实施例中，方法还包括：
采用下式确定工作电流：I work =95％分位点[max(abs(I A ),abs(I B ),abs(I C ))]，其中I A 、I B 、I C 分别为三相序的电流；
任意选取两相序，若相序检测电流I check ＜-k 2 *I work ，则判定相序为异常相序；若相序检测电流I check ＞k 2 *I work ，则判定相序为正常相序，其中阈值k 2 =0.4。
根据本发明的一些实施例，计算得到相序电流相关系数cos(θ 1 )、异常相序对应的功率因数cos(φ)、电能表示值与水平线的余弦相似度cos(θ 2 )，当满足cos(θ 1 )＜-k 3 ，cos(φ)≥k 4 ，且cos(θ 2 )＜k 5 时，则判定对应的三相四线电能表错接，其中，阈值k 3 ＜0.1，阈值k 4 ＞0.4，阈值k 5 ＜0.8。
在本发明的一些实施例中，相序电流相关系数cos(θ 1 )采用下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；
其中，I 正i 为第i个异常窗口内的正常相序电流，I 异i 为第i个异常窗口内的异常相序电流，i代表不同异常窗口，n为所述异常窗口总数；
异常相序对应的功率因数cos(φ)是计量值，由电表采集获取；
电能表示值与水平线的余弦相似度cos(θ 2 )采用下式计算：
Figure 404075DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，R i 为三相四线电能表示值，x i =c，c为任意常数，即x i =c为任意水平线，i代表不同异常窗口，n为所述异常窗口总数。
本发明提出的三相四线电能表错接判断方法具有如下优点：
本发明充分运用大数据分析手段，运用95分位点，通过高负荷工作电流选取异常输出窗口，利用余弦相似度算法对异常窗口展开分析，求取相序间的电流相似度，电能表示值水平线相似度等，从而对错接线异常做出判定。本发明大大降低了人工工作量，去除了人为因素判断的影响，从而实现智能化，自动化地快速错接线异常判断，大幅减少了现场核查的工作难度。
下面参照附图详细描述根据本发明的三相四线电能表错接判断方法。值得理解的是，下述描述仅是示例性描述，而不应理解为对本发明的具体限制。
本发明主要是运用余弦相似度算法，求取异常窗口内电流相关系数，异常相序对应的功率因数、窗口内电能表示值与水平面的余弦相似度，将他们与相应阈值相比较，从而判定是否存在错接线异常。基于余弦相似度分析的三相四线电能表错接线异常判别具体步骤如下：
A100，划线法电流窗口选取：
求所有电流的最小值I min 和最大值I max ，若I min ＜-k 1 *I M 且I max ＞k 1 *I M ，则选取该窗口，进行后续的异常判断。例如，可以设置每隔15分钟为一个窗口进行电流获取，则每天可以获取96个窗口的电流。
其中，k 1 为电流异常阈值，I M 为电流规格，经网省试点统计，建议k 1 ＞0.1。
A200，功率因数归一化处理：
由于数据范围不统一，同时存在0-100和0-1范围的数据，所以需将0-100范围的数据转化为0-1范围内，因此对数据进行归一化处理，防止误差的产生。
A300，判断高负荷，确定工作电流：
I work =95％分位点[max(abs(I A ),abs(I B ),abs(I C ))]
A400，选取异常窗口：
取任意两相序判断，结合步骤A300中的高负荷进行判断：
若该相检测电流I check ＜-k 2 *I work ，则该相为异常相序，另一相检测电流I check ＞k 2 *I work ，则该相为正常相序。将满足条件的窗口区间，输出为错接线异常窗口。
其中，I check 为检测电流，k 2 为相序判定阈值，建议选取k2＞0.4，经网省试点，当k 2 =0.3时，准确率仅为35%，当k 2 =0.4，准确率提升至80%。
A500，错接线异常判定：
分别求取4中输出异常窗口内，相序的电流相关系数，即相序间的余弦相似度cos(θ 1 )、窗口内异常相序对应的功率因数cos(φ)、窗口内电能表示值R i 与水平线的余弦相似度cos(θ 2 )。若满足：
cos(θ 1 )＜-k 3 ，且cos(φ)≥k 4 ，且cos(θ 2 )＜k 5
则判定为错接线异常。
其中，k 3 为相序电流相关系数阈值，建议k 3 ＜0.1，k 4 为异常相序功率因数阈值，建议k 4 ＞0.4，k 5 为水平相似度阈值，建议k 5 ＜0.8。
余弦相似度计算公式为：
Figure 170430DEST_PATH_IMAGE005
；
式中，θ为余弦相似性，A,B为给定带入公式的属性向量，A i ，B i分别为向量A,B的各分量。相似性范围为[-1,1]，1表示向量指向完全相同，0表示两向量完全独立。
其中，相序电流相关系数cos(θ 1 )采用下式计算：
Figure 503323DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，I 正i 为第i个异常窗口内的正常相序电流，I 异i 为第i个异常窗口内的异常相序电流，i代表不同异常窗口，n为所述异常窗口总数；
异常相序对应的功率因数cos(φ)是计量值，由电表采集获取；
电能表示值与水平线的余弦相似度cos(θ 2 )采用下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
其中，R i 为三相四线电能表示值，x i =c，c为任意常数，即x i =c为任意水平线，i代表不同异常窗口，n为所述异常窗口总数。
A600，异常窗口去重：
对A、B、C相电流取两相依次重复步骤A300-A500，即总共6次计算，累计6次结果后，对重复异常窗口去重，得到最终结果。
综上所述，本发明充分运用大数据分析手段，运用95分位点，通过高负荷工作电流选取异常输出窗口，利用余弦相似度算法对异常窗口展开分析，求取相序间的电流相似度，电能表示值水平线相似度等，从而对错接线异常做出判定。本发明大大降低了人工工作量，去除了人为因素判断的影响，从而实现智能化，自动化地快速错接线异常判断，大幅减少了现场核查的工作难度。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (7)

1.一种三相四线电能表错接判断方法，其特征在于，包括：
选取出现电流异常的异常窗口；
运用余弦相似度算法，分别求取异常窗口内相序电流相关系数、异常相序对应的功率因数、电能表示值与水平线的余弦相似度；
将计算结果与相应阈值相比较，判定是否存在错接线异常。
2.根据权利要求1所述的三相四线电能表错接判断方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述异常窗口内的功率因数进行归一化处理，使功率因数的数值范围在0~1内。
3.根据权利要求1所述的三相四线电能表错接判断方法，其特征在于，选取出现电流异常的异常窗口，包括：
按预设时间间隔，采集预设时间段窗口的多个电流值，其中最小电流值为I min ，最大电流值为I max ；
若I min ＜-k 1 *I M ，且I max ＞k 1 *I M ，则选取I min 、I max 所在窗口为异常窗口；
其中，所述I M 由电流规格确定，所述k 1 为电流异常阈值，k 1 ＞0.1。
4.根据权利要求1所述的三相四线电能表错接判断方法，其特征在于，所述异常窗口内异常相序的判断方法为：
从所述异常窗口内的三相序中，任取两相序，将检测电流值为负值的相序判定为异常相序。
5.根据权利要求4所述的三相四线电能表错接判断方法，其特征在于，所述方法还包括：
采用下式确定工作电流：I work =95％分位点[max(abs(I A ),abs(I B ),abs(I C ))]，其中I A 、I B 、I C 分别为三相序的电流；
任意选取两相序，若相序检测电流I check ＜-k 2 *I work ，则判定相序为异常相序；若相序检测电流I check ＞k 2 *I work ，则判定相序为正常相序，其中阈值k 2 =0.4。
6.根据权利要求1所述的三相四线电能表错接判断方法，其特征在于，计算得到所述相序电流相关系数cos(θ 1 )、异常相序对应的功率因数cos(φ)、电能表示值与水平线的余弦相似度cos(θ 2 )，当满足cos(θ 1 )＜-k 3 ，cos(φ)≥k 4 ，且cos(θ 2 )＜k 5 时，则判定对应的三相四线电能表错接，其中，阈值k 3 ＜0.1，阈值k 4 ＞0.4，阈值k 5 ＜0.8。
7.根据权利要求1所述的三相四线电能表错接判断方法，其特征在于，所述相序电流相关系数cos(θ 1 )采用下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
其中，I 正i 为第i个异常窗口内的正常相序电流，I 异i 为第i个异常窗口内的异常相序电流，i代表第i个异常窗口，n为所述异常窗口总数；
异常相序对应的功率因数cos(φ)是计量值，由电表采集获取；
电能表示值与水平线的余弦相似度cos(θ 2 )采用下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
其中，R i 为第i个异常窗口内的三相四线电能表示值，x i =c，c为任意常数，即x i =c为任意水平线，i代表第i个异常窗口，n为所述异常窗口总数。
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