智能电能表运行状态评估技术研究综述

智能电能表运行状态评估包括可靠性分析、电能表故障分析以及电能表可靠性寿命预计;针对目前智能电能表运行状态评价研究必须面对的问题,将当前应用于智能电能表状态评估的质量评价方法、异常分析和故障预测算法、寿命预测算法等内容进行了梳理和对比,总结了智能电能表运行状态评价技术的研究现状和最新研发进展;从智能电能表数据特点的角度阐释了目前应用算法的特点和不足,探讨了研究基于多源数据融合技术的智能电能表运行状态评估技术的必要性、可行性和努力方向,为智能电能表数据数据分析技术和状态评估技术提供可靠的借鉴意义。     

基于数据融合方法的智能电能表运行剩余寿命预测

本文融合加速退化试验数据和外场检测退化数据对智能电能表进行在线运行的剩余寿命预测。首先,基于加速退化试验（ADT）数据建立非线性Wiener过程退化模型和温湿综合加速模型,利用贝叶斯理论估计模型参数。其次,利用外场检测的退化数据对退化模型中参数进行不断更新,采用粒子滤波算法实现这一更新过程。最终,给出智能电能表在外场状态检测时刻开始的剩余寿命预测结果。该方法解决了两个问题,一是解决了仅仅利用ADT数据对智能电表在线运行状态评估不准确的问题;二是解决了仅仅利用外场使用条件下的数据量建立预测模型不准确的问题。不仅如此,使用粒子滤波（PF）算法对参数更新的精确度也很高。因此,本文对于智能电能表数据融合方法的研究有着一定的参考价值。     

基于多元大数据融合的智能电能表可靠性评估模型

智能电表是电能计量体系的基础单元,广泛部署于用户侧。针对其量大而难以维护的问题,建立了基于多源大数据融合分析的智能电表可靠性评估模型。为了充分发掘智能电表设计、检修和运行数据中的有用信息,对多源大数据进行融合整理,得到了影响智能电表寿命的协变量数据和智能电表生存标签。基于生存分析理论建立智能电表生命周期CoxPH模型,并采用深度神经网络表征强非线性关联参数,形成智能电表的可靠性评估模型。基于某城市实际智能电表运维数据,对所建模型的有效性进行了验证。测试结果表明,所建模型可以基于智能电表的实时运行状态实现可靠性评估,为智能电表运维工作提供辅助决策。     

基于随机矩阵理论和聚类算法的电能表运行状态评估方法

随着智能配电网络规模的扩大以及电网结构的复杂化,电力大数据呈指数级增长,电力设备的检、监测评估面临新的挑战。在大数据原理和数据挖掘分析的基础上,提出一种基于随机矩阵理论和聚类算法的电能表运行状态评估方法。首先,对电力大数据统一预处理,完成时间序列数据表征;然后,采用实时分离窗技术整合时序数据;其次,基于随机矩阵理论,对多维度电能表时间序列数据实时计算、分析统计量时序特征;进一步,采用改进的时间规整聚类算法计算时序数据相似度,从而对随机矩阵统计量聚类分级;最后,分析聚类结果,得到电能表运行状态评估等级和范围,完成电能表实时运行状态评估。实例分析和对比研究结果表明,与传统的主元分析评估方法相比,所提出的新型电能表运行状态评估方法具有良好的鲁棒性、可靠性和时效性,为电力电网检测技术应用研究提供了新思路。     

基于随机矩阵理论和聚类算法的电能表运行状态评估方法

随着智能配电网络规模的扩大以及电网结构的复杂化,电力大数据呈指数级增长,电力设备的检、监测评估面临新的挑战。在大数据原理和数据挖掘分析的基础上,提出一种基于随机矩阵理论和聚类算法的电能表运行状态评估方法。首先,对电力大数据统一预处理,完成时间序列数据表征;然后,采用实时分离窗技术整合时序数据;其次,基于随机矩阵理论,对多维度电能表时间序列数据实时计算、分析统计量时序特征;进一步,采用改进的时间规整聚类算法计算时序数据相似度,从而对随机矩阵统计量聚类分级;最后,分析聚类结果,得到电能表运行状态评估等级和范围,完成电能表实时运行状态评估。实例分析和对比研究结果表明,与传统的主元分析评估方法相比,所提出的新型电能表运行状态评估方法具有良好的鲁棒性、可靠性和时效性,为电力电网检测技术应用研究提供了新思路。     

基于加速退化试验数据的智能电能表早期失效分析

基于加速退化试验进行智能电能表的寿命预测,是当前解决智能电能表的可靠性评估的一种有效手段。智能电能表在设计、制造过程中不可避免的引入早期失效的问题,若在开展加速退化试验工作时,不对检测得到的智能电能表性能数据进行早期失效分析,将存在早期失效的智能电能表的伪寿命数据引入寿命评估,会导致错误的寿命评估结果及不必要的后期维修更换成本、风险。针对智能电能表的加速退化试验数据处理问题,提出了一种基于加速退化试验数据的早期失效分析方法,并以某单相智能电能表为例,进行了分析验证,本文的研究进一步提升了智能电能表寿命评估的准确性。     

基于用电大数据的智能电能表异常评估系统

智能电能表在复杂的环境下运行,由于目前缺少一定的技术管理手段,因此通过合理的技术手段分析出智能电能表在运行中的状态能够有效减少人力物力的投入。基于用电大数据和决策树算法,设计了一种智能电能表异常评估系统。所设计的系统可以对智能电能表在运行过程所计的用电量、电压、电流以及档案信息进行分析,对智能电能表异常提供合理的评估分析。     

电子式电能表可靠性预测方法的研究

随着电子设备复杂程度越来越高,电子设备的可靠性要求也越来越突出。由于影响电子式电能表不运行的因素比感应式电能表更多更复杂,对电子式电能表的可靠性提出了更高的要求。通过分析电子电能表可靠性评估技术的发展现状及存在的问题,结合电能表自身的技术特点及可靠性评估技术要求,提出了加速寿命试验和元器件应力法两种预测方法,这两种方法是开展电子式电能表可靠性预测的最实用、最具理论价值和工程应用价值的技术方法,有利于电力企业选用更高可靠性、长寿命的电子式电能表,大大降低电力系统经营运行成本。     

智能电表可靠性研究综述

智能电表的普及以及功能复杂性的提高使其可靠性问题变得突出。智能电表的可靠性评估方法包括基于元件应力法的可靠性预计以及可靠性加速寿命试验,而失效机理的研究可从微观层面分析智能电表失效的内因,从而为智能电表的质量提升提供理论依据。文章在调研分析智能电表的运行现状基础上,分析了当前智能电表在可靠性预计以及可靠性加速寿命试验和失效机理等方面的研究现状,总结了关于智能电表可靠性标准规范的发展现状,探讨了未来智能电表可靠性的发展方向。     

智能电能表可靠性研究综述

智能电能表的普及以及功能复杂性的提高使其可靠性问题变得突出。智能电能表的可靠性评估方法包括基于元件应力法的可靠性预计以及可靠性加速寿命试验,而失效机理的研究可从微观层面分析智能电能表失效的内因,从而为智能电能表的质量提升提供理论依据。文章在调研分析智能电能表的运行现状基础上,分析了当前智能电能表在可靠性预计以及可靠性加速寿命试验和失效机理等方面的研究现状,总结了关于智能电能表可靠性标准规范的发展现状,探讨了未来智能电能表可靠性的发展方向。     

基于分层抽样的运行智能电能表剩余寿命预测方法研究

运行中的智能电能表的计量准确性直接关系着电网公司和用户的切身利益,全国6.8亿只的庞大数量,涉及国土面积90%,运行环境千差万别。投运后的智能电能表运行状态完全不一致,实际寿命不一致,因此需要对智能电能表的实际状态进行评估,开展寿命预测研究。本文采用分层抽样方法对典型的高湿热和高严寒地区运行一年的智能电能表进行抽样,建立了抽样寿命允差模型,综合考虑温度和湿度对误差的影响,基于浴盆曲线特性建立了Weibull寿命分布模型,将寿命预测结果与样本试验结果进行对比,论证本文所提出的寿命预测方法的可行性。     

基于MATLAB/SIMULINK的智能电表寿命预测仿真模型

智能电表是智能电网建设中一个重要的电气测量设备,其运行可靠性将直接影响电网的安全与稳定。但由于电网中智能电网数量众多,很难对其逐个进行寿命预测实验。因此,建立能够准确预测正在运行智能电表的寿命预测模型,对于开展智能电表寿命预测方法的研究具有重要实际意义。为此,文章在分析了智能电表的工作原理基础上,采用Matlab/Simulink软件,对其内部电压采样模块、电流采样模块、功率计量模块进行了建模。在此基础上,采用Peck加速模型,对其智能电表建立寿命预测模型。对采用的智能电表设计了寿命加速实验,验证了仿真模型的正确性。研究成果为我国电力系统中如何对正在运行的智能电表进行合理的寿命预测提供重要技术支持。     

基于故障树的智能电能表可靠性分析

智能电能表系统复杂且广泛运用于日常生活,智能电能表可靠性的提升对于整个电力部门的正常运行具有重要意义。提出了基于故障树的智能电能表可靠性分摊算法,利用可靠性指标对系统可靠性进行分析。该算法包括智能电能表故障树的建立,可靠性分摊算法在故障树最小割集中的结合应用,提出元件可靠性指标进行智能电能表元件可靠性评估。根据智能电能表的结构特点、各功能作用进行定性分析,建立完整的智能电能表故障树。由可靠性指标进行智能电能表元件故障追踪,确定对电能表故障影响的关键元件,从而通过相应措施进行故障预防提高智能电能表可靠性。通过对智能电能表可靠性指标的评定证明本算法对系统可靠性指标的改进,有效提高分析系统可靠性。     

基于信息融合的低压智能电能表动态评价模型

针对智能电能表状态评价技术有待完善的问题,基于信息融合理论建立了一种新的低压智能电能表动态评价模型。该模型对低压智能电能表可靠度进行分析的同时,综合考虑计量异常、全事件、电能表过载率、时钟电池异常4种状态因素,采用熵值法实时计算各项指标权值,并且结合地区影响因素,对低压智能电能表进行动态状态评价。基于威布尔分布理论构建电能表可靠度子评价模型,应用贝叶斯公式建立计量异常和全事件子评价模型,引入泰尔指数评价地区影响因素。采用实际运行数据对该评价模型进行验证,结果表明所提模型合理、可行,能够对智能电表进行有效评价。     

基于系统寿命分布的智能电能表时钟电池欠压预测研究

电池欠压故障在智能电能表现场运行过程中具有普遍性,由于电池欠压诱发原因,可靠性数据来源具有多样性,使得在现场运行上开展电池欠压量化评价困难,尚缺少适用的时钟电池欠压的评估与预测方法。文中方法从时钟电池回路层面梳理各组成单元可靠性逻辑关系,针对电池欠压故障模式构建时钟电池回路系统可靠性模型,创新性地提出时变权重构建系统寿命分布模型,提出基于系统可靠性综合理论的时钟电池欠压预测方法,实现综合利用单元性能退化数据、寿命数据以及寿命分布信息以预测时钟电池欠压事件触发时间,解决组成单元可靠性信息多样性条件下电能表时钟电池欠压量化评价困难的问题,最后以现场运行表计时钟欠压故障案例验证文中方法的有效性。     

基于熵权-正态云模型的智能电能表状态评估研究

随着智能电能表的广泛普及,对电能表运行状态进行科学评估从而合理安排检修而显得尤为重要.综合分析智能电能表产品和工作特性,基于运行可靠性、运行性能、电网运行环境和外部运行环境四方面因素建立智能电能表状态评估模型,利用熵权法确定评估指标权重,通过正态云模型解决评估指标的定量性问题,对智能电能表的运行状态进行综合评估.由实例...     

基于RFID技术的智能电能表全寿命周期管理系统

为了满足海量智能电能表的全寿命周期管理的需求,本文采用云平台云计算技术和射频识别技术,设计了RFID通信的智能电能表、RFID智能电能表的电表检测系统、RFID智能表和云平台的智能仓储管理系统、RFID和云平台的现场抄表RFID手持终端,提出了基于云平台的智能电能表全寿命云平台管理系统,整套体系利用RFID通信速度快、群读能力强的特点,实现智能电能表快速参数设置、快速检测、自动仓储、快速抄读等功能,缩短时间,提高效率。同时,整套体系通过搭建云平台管理系统,实现智能电能表大数据量的数据采集、数据管理、数据过滤提取、数据挖掘和分析,有助于工业4.0模式下智能生产和智能服务。     

基于贝叶斯与数据驱动的智能电表状态感知技术研究

为更准确地对智能电能表进行状态评估,文中将加速退化试验数据与现场检测状态数据相结合。文章基于加速退化试验(Accelerated Degradation Test,ADT)数据,成立了线性Wiener过程退化以及综合湿、温度加速模型,以贝叶斯理论对模型进行参数预测,利用外场检测状态数据修正退化模型中的参数,最终给出了智能电能表在运行状态下的状态评估结果。该方法同时解决了仅基于加速退化试验数据的在线运行状态评估和通过外场条件获得的状态数据预测模型的两类不准确性问题,对智能电能表数据融合方法的研究具有一定的参考价值。     

IEC62059标准在智能电能表可靠性预计与考核验证方法上的应用

从智能电表的可靠性现状和失效机理入手,结合"浴盆曲线"系统地阐述了与电能表可靠性相关的各指标的相互关系;然后结合实践介绍了适合电能表寿命预计的故障树模型,以及基于该模型运用SN29500标准对电能表进行可靠性预计的方法,本文还首次借鉴GJB/Z299C标准提出了在电能表可靠性预计过程中对新材料、新工艺和定制部件引入"成熟因子"的必要性;随后文章还运用IEC62059及JB/T6214等标准,探索性地提出了一种实用可行的对寿命预计指标进行考核验证的加速寿命试验方法。此外,文章还对提高智能电表的软件可靠性问题进行了有益探索。     

智能电能表的功能与特点

推广智能电能表是为了贯彻落实国家节能减排政策,为消费者提供方便快捷服务,也是智能电网建设的重要内容,目前全国都在推广应用智能电能表。推广智能电能表是阶梯电价实施的重要技术支撑,智能电能表具备自动抄表功能,可以严格记录每月的用电量,规避了感应式电能表需要人工抄录,无法准确计算严格意义上的月用电量的问题;推广智能电能表还可减少电表运行能耗,以湖南为例,每年可减少电表运行能耗1.2亿kWh,减少二氧化碳排放14.11万吨。为此,本刊特邀中国电工仪器仪表标委会委员、全国电磁技术委员会委员,撰写过《预付费电能表》等12本电能计量专著、主持多个电能表国家标准制定的陈向群高级工程师,就智能电能表的功能与特点作介绍。