史雪梅+曲向華

摘 要： 隨著國家智能電網(wǎng)策略的實(shí)行，對應(yīng)智能終端電能計量配套系統(tǒng)也逐步向多功能智能化發(fā)展，為此對電量預(yù)測模型和電量數(shù)據(jù)智能檢測方面進(jìn)行分析。建立電量原灰色預(yù)測模型，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)信號檢測運(yùn)用瞬時諧波參數(shù)估計法，將數(shù)字信號通過卷積運(yùn)算獲取相應(yīng)帶通濾波器的輸出信號，在零頻處對信號處理后得到對應(yīng)的諧波分量瞬時參數(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)； 電能計量； 電量數(shù)據(jù)； 智能檢測

中圖分類號： TN911.7?34； TU178 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 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)國家電網(wǎng)智能化飛速發(fā)展的帶動下，我國電力行業(yè)適時地提出建設(shè)“堅強(qiáng)智能電網(wǎng)”的發(fā)展策略[1]。基于集成、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)而建立的智能電網(wǎng)在國民經(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)的高級計量系統(tǒng)設(shè)計[5?6]。文獻(xiàn)[7]提出為了實(shí)現(xiàn)電力部門和用戶高效雙向互動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量智能終端。數(shù)據(jù)處理部分和測量部分等電路結(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)計量、外部信息的存儲與處理以及家用電器智能控制等各類功能。隨著經(jīng)濟(jì)和信息技術(shù)的發(fā)展，電量數(shù)據(jù)計量通過先進(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)我國電網(wǎng)智能化全面發(fā)展的目標(biāo)，本文對電量標(biāo)準(zhǔn)化模型及智能檢測技術(shù)進(jìn)行研究，并通過實(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

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，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)測模型（GM模型）分別對8年間的城鎮(zhèn)居民用電量進(jìn)行預(yù)測，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用電量實(shí)行預(yù)測所獲取的結(jié)果，與實(shí)際結(jié)果對比后發(fā)現(xiàn)其誤差率非常大，對用電量統(tǒng)計已經(jīng)達(dá)到錯誤范圍，不能起到預(yù)測電量的作用。

對電量數(shù)據(jù)中不平穩(wěn)的信號進(jìn)行智能檢測，分別采用小波變換法和瞬時諧波信號參數(shù)估計法實(shí)現(xiàn)檢測過程，具體電量數(shù)據(jù)輸出信號的振幅曲線圖如圖1及圖2所示，兩種方法獲取的電量數(shù)據(jù)信號振幅曲線與實(shí)際輸出信號如圖3所示。將圖1，圖2中的振幅曲線分別對照圖3實(shí)際輸出信號的振幅值，可看出圖1電量數(shù)據(jù)信號振幅值與實(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，對電能計量不具備指導(dǎo)作用。而圖2輸出的電量數(shù)據(jù)信號幅值與實(shí)際輸出信號值趨勢基本吻合，表明本文方法可以較好地描述電量數(shù)據(jù)信號的輸出情況。

3 結(jié) 語

為了實(shí)現(xiàn)電能計量的高精度、高準(zhǔn)確性，提出對電量模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理并對電量數(shù)據(jù)信號實(shí)行智能化檢測。首先，對具有一定時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)用瞬時諧波信號參數(shù)估計法對電量數(shù)據(jù)中的信號進(jìn)行諧波信號參數(shù)預(yù)估，從而完成對電量數(shù)據(jù)的智能檢測過程。實(shí)驗(yàn)表明本文方法可以提高電網(wǎng)運(yùn)行效率。

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