電量模型標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)智能檢測(cè)分析技術(shù)研究

史雪梅+曲向華

摘 要： 隨著國(guó)家智能電網(wǎng)策略的實(shí)行，對(duì)應(yīng)智能終端電能計(jì)量配套系統(tǒng)也逐步向多功能智能化發(fā)展，為此對(duì)電量預(yù)測(cè)模型和電量數(shù)據(jù)智能檢測(cè)方面進(jìn)行分析。建立電量原灰色預(yù)測(cè)模型，利用支持向量機(jī)擬合電量參數(shù)，并確定各項(xiàng)權(quán)重形成電量標(biāo)準(zhǔn)化模型。電量數(shù)據(jù)信號(hào)檢測(cè)運(yùn)用瞬時(shí)諧波參數(shù)估計(jì)法，將數(shù)字信號(hào)通過(guò)卷積運(yùn)算獲取相應(yīng)帶通濾波器的輸出信號(hào)，在零頻處對(duì)信號(hào)處理后得到對(duì)應(yīng)的諧波分量瞬時(shí)參數(shù)，實(shí)驗(yàn)表明該方法可以提高電網(wǎng)運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞： 智能電網(wǎng)； 電能計(jì)量； 電量數(shù)據(jù)； 智能檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN911.7?34； TU178 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）23?0144?03

Abstract： With the implementation of the national smart grid strategy， the corresponding intelligent terminal electric energy measurement system should be developed gradually towards the multi?functional intelligence， therefore， the electricity quantity forecasting model and electricity quantity data intelligent detection are analyzed. The grey prediction model of electricity quantity is established. The support vector machine is used to fit the parameters of electricity quantity， and determine the weight of each item to form the electricity quantity normalized model. The instantaneous harmonic parameter estimation method is used to detect the data signal of electricity quantity. The convolution operation is performed for the digital signal to acquire the corresponding output signal of the band?pass filter， and then the signal is processed at the zero frequency to get the instantaneous parameters of the harmonic component. The experimental results show that the technology can improve the operating efficiency of power grid.

Keywords： smart grid； electricity energy measurement； electricity quantity data； intelligent detection

0 引 言

在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家電網(wǎng)智能化飛速發(fā)展的帶動(dòng)下，我國(guó)電力行業(yè)適時(shí)地提出建設(shè)“堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)”的發(fā)展策略[1]?；诩伞⒏咚匐p向通信網(wǎng)絡(luò)而建立的智能電網(wǎng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源生產(chǎn)以及利用、環(huán)境保護(hù)等諸多方面都表現(xiàn)出了巨大效益。為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境和諧使用的目的，智能電網(wǎng)需要充分運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)以及先進(jìn)的控制方法和決策支持系統(tǒng)技術(shù)[2?3]。文獻(xiàn)[4]指出作為經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，智能電網(wǎng)當(dāng)之無(wú)愧的成為當(dāng)今電力領(lǐng)域中的最大論題之一，其最為重要的環(huán)節(jié)就是面向智能電網(wǎng)的高級(jí)計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[5?6]。文獻(xiàn)[7]提出為了實(shí)現(xiàn)電力部門(mén)和用戶高效雙向互動(dòng)且電力用戶能夠智能化用電的目標(biāo)，需要運(yùn)用一種新型的電能表計(jì)量智能終端。數(shù)據(jù)處理部分和測(cè)量部分等電路結(jié)構(gòu)是其核心要素，利用在MCU外添加外圍電路的方法可以實(shí)現(xiàn)電量數(shù)據(jù)計(jì)量、外部信息的存儲(chǔ)與處理以及家用電器智能控制等各類(lèi)功能。隨著經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的發(fā)展，電量數(shù)據(jù)計(jì)量通過(guò)先進(jìn)技術(shù)使電力系統(tǒng)的能源轉(zhuǎn)換效率、電能利用率、供電質(zhì)量以及信息處理能力得到顯著提升[8?9]。

為了實(shí)現(xiàn)我國(guó)電網(wǎng)智能化全面發(fā)展的目標(biāo)，本文對(duì)電量標(biāo)準(zhǔn)化模型及智能檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其有效性。

1 電量模型標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)智能檢測(cè)

1.1 蛙跳優(yōu)化理論的電量標(biāo)準(zhǔn)化組合模型

2 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析

運(yùn)用基于改進(jìn)的灰色預(yù)測(cè)模型及支持向量機(jī)模型的優(yōu)化組合模型進(jìn)行電量預(yù)測(cè)，實(shí)驗(yàn)設(shè)定給出2001—2008年的某城市城鎮(zhèn)居民年實(shí)際用電量數(shù)據(jù)，運(yùn)用本文組合優(yōu)化模型及單一灰色預(yù)測(cè)模型（GM模型）分別對(duì)8年間的城鎮(zhèn)居民用電量進(jìn)行預(yù)測(cè)，獲取結(jié)果后與實(shí)際用電量進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，具體用電量數(shù)據(jù)如表1所示。

對(duì)組合優(yōu)化模型獲取的用電量數(shù)據(jù)結(jié)果與實(shí)際用電量結(jié)果進(jìn)行比較后，可觀察出預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果較吻合，誤差非常微小并在誤差允許范圍內(nèi)；而再觀察利用單一灰色模型對(duì)用電量實(shí)行預(yù)測(cè)所獲取的結(jié)果，與實(shí)際結(jié)果對(duì)比后發(fā)現(xiàn)其誤差率非常大，對(duì)用電量統(tǒng)計(jì)已經(jīng)達(dá)到錯(cuò)誤范圍，不能起到預(yù)測(cè)電量的作用。

對(duì)電量數(shù)據(jù)中不平穩(wěn)的信號(hào)進(jìn)行智能檢測(cè)，分別采用小波變換法和瞬時(shí)諧波信號(hào)參數(shù)估計(jì)法實(shí)現(xiàn)檢測(cè)過(guò)程，具體電量數(shù)據(jù)輸出信號(hào)的振幅曲線圖如圖1及圖2所示，兩種方法獲取的電量數(shù)據(jù)信號(hào)振幅曲線與實(shí)際輸出信號(hào)如圖3所示。將圖1，圖2中的振幅曲線分別對(duì)照?qǐng)D3實(shí)際輸出信號(hào)的振幅值，可看出圖1電量數(shù)據(jù)信號(hào)振幅值與實(shí)際輸出振幅值并不吻合，且誤差值較大，不能描述電量數(shù)據(jù)的實(shí)際輸出值，對(duì)電能計(jì)量不具備指導(dǎo)作用。而圖2輸出的電量數(shù)據(jù)信號(hào)幅值與實(shí)際輸出信號(hào)值趨勢(shì)基本吻合，表明本文方法可以較好地描述電量數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出情況。

3 結(jié) 語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量的高精度、高準(zhǔn)確性，提出對(duì)電量模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理并對(duì)電量數(shù)據(jù)信號(hào)實(shí)行智能化檢測(cè)。首先，對(duì)具有一定時(shí)間序列特性的電量數(shù)據(jù)運(yùn)用基于改進(jìn)灰色預(yù)測(cè)模型及支持向量機(jī)模型的組合優(yōu)化模型，根據(jù)蛙跳優(yōu)化理論對(duì)組合優(yōu)化模型進(jìn)行全局優(yōu)化后形成電量標(biāo)準(zhǔn)模型；然后，運(yùn)用瞬時(shí)諧波信號(hào)參數(shù)估計(jì)法對(duì)電量數(shù)據(jù)中的信號(hào)進(jìn)行諧波信號(hào)參數(shù)預(yù)估，從而完成對(duì)電量數(shù)據(jù)的智能檢測(cè)過(guò)程。實(shí)驗(yàn)表明本文方法可以提高電網(wǎng)運(yùn)行效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 王寶，葉彬，石雪梅，等.基于用電結(jié)構(gòu)變動(dòng)的省級(jí)電網(wǎng)長(zhǎng)期負(fù)荷特性預(yù)測(cè)[J].現(xiàn)代電力， 2015，32（3）：54?59.

[2] 顧健.智能電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀與技術(shù)展望[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)旬刊，2015，34（12）：105?106.

[3] 辛耀中.智能電網(wǎng)調(diào)度控制技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2015，39（1）：1?10.

[4] 彭小圣，鄧迪元，程時(shí)杰，等.面向智能電網(wǎng)應(yīng)用的電力大數(shù)據(jù)關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2015，35（3）：503?511.

[5] 申展，胡輝勇，雷金勇，等.分布式電源接入用戶及用戶側(cè)微電網(wǎng)雙向電能計(jì)量問(wèn)題[J].南方電網(wǎng)技術(shù)，2015，9（4）：14?21.

[6] 張建偉，楊昊，趙永輝，等.智能用電網(wǎng)交互系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)仿真研究[J].計(jì)算機(jī)仿真，2016，33（9）：159?162.

[7] 周璐.手持式電能表數(shù)據(jù)提取智能終端的研究和應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2015（11）：50?51.

[8] 鄧裕文，胡資斌.基于雙變權(quán)緩沖算子的多變量灰色電量預(yù)測(cè)[J].黑龍江電力，2015，37（6）：515?519.

[9] 王慧武，劉巍，叢超.基于非線性理論的電力諧波檢測(cè)與估計(jì)[J].電測(cè)與儀表，2016，53（3）：68?74.endprint