一种用户自家校验误差的电能表结构和校验误差方法与流程

1.本发明属于智能表测量技术领域，更具体地，涉及一种用户自家校验误差的电能表结构和校验误差方法。


背景技术：

2.目前，大量使用的流量传感器，例如，电表、水表、煤气表或其他流量计等，因为在现实生活中的使用量太大，无法都拆回实验室检测流量误差。亟需找到在线检测这些流量传感器误差的技术和方法；
3.对于数学算法而言，当流量测量系统比较大时，流量测量系统中所包含的流量传感器很多，用户流量消费习惯的相似性，会衍生出流量表计数据的多重共线性问题，数据计算方法的计算精度受到影响。
4.传统做法是，在被测量流量测量系统的管线上或者节点处安装流量传感器，测量每一个点的流量，需要时分别校验每个流量传感器的测量误差。这种做法带来的问题是，流量传感器误差校验的工作量巨大，成本过高。
5.鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用户自家校验误差的电能表结构和校验误差方法，其目的在于通过三通阵列结构的电能传感器计算每个用户家的电能阵列中的家用电能表的误差，减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度，由此解决电能数据的多重共线性的技术问题。
7.为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种用户自家校验误差的电能表结构，电能表结构包括1进2出的电能分流结构，电能分流结构构成了一个符合电能守恒关系的电能系统，其中，1个进口管线上设置有用户电能计量模块，2个出口管线上分别设置有2个副表模块，其中的任意一个管线上的用户电能计量模块或副表模块可以作为误差参考标准装置或者与误差参考装置串接，完成所述用户电能计量模块、用户用电线路上的2个副表模块和误差参考标准装置计量误差的计算，具体的：
8.利用电能系统的电能守恒关系建立数学模型，根据所述三通阵列结构的用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置所检测的电能数据，计算所述用户电能计量模块的电能测量误差；通过计算得到的误差补偿新测量得到的电能数据，持续迭代计算用户电能计量模块和副表模块的测量误差，得到无误差或者等误差的用户电能计量模块。
9.用户电能计量模块、用户用电线路上的2个副表模块和误差参考标准装置均为用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置。
10.优选的，所述电能表结构包括微处理器和数据传输模块，所述微处理器与各个用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置相连，所述数据传输模块与所述微处理器
相连，用于自家校验误差的电能表结构的误差边缘计算，和/或，用于向云服务器发送从各个用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置中采集到的流量数据。
11.优选的，根据误差参考标准装置的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到等误差数据或无误差数据包括：
12.利用参照测量误差值补偿对应的原始测量数据，得到各用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置相对于误差参考标准装置的参考误差值的等误差数据；其中，在误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在
△
x偏差时，利用
△
x偏差补偿对应的各用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置的等误差数据，得到无误差数据；或者，
13.直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各三通阵列结构的用户自家校验误差的电能表的无误差数据。
14.优选的，所述误差参照标准装置的参考误差值，包括：
15.在流量测量系统中，任一选取用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置作为误差参照标准装置后，为所述误差参照标准装置的测量误差配以预设的参考误差值，其中，所述误差参照标准装置的预设的参考误差值与自身真实误差值的差值，等于
△
x偏差。
16.优选的，在完成流量系统中三通阵列的布局，以及在完成所述1个进口和2个出口线路上分别设置有的用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置流量测量误差计算后，用三通阵列中误差修订后的计量数据来完成相应管线上流量系统中的流量计量装置的误差的持续迭代地计算。
17.优选的，所述误差参考标准装置所在的第二出口的管线上，是从原本仅设置有用户电能计量模块的单一管线上引出；在过了相应引出第二出口管线的节点位置之后区域，相对应所述第二出口管线，原始的单一管线形成了第一出口管线，并在相应第一出口管线上增设了第一副表模块；
18.在所述第二出口管线上设置了第二副表模块，可以在第一副表模块或第二副表模块管线上加装误差参考标准装置，并选择工作状态满足预设条件的电器作为所述第二出口管线上的能耗设备。
19.优选的，所述第一出口管线与第二出口管线分别预装有各自的火线接线端子。
20.优选的，若用户自家设置有分线装置，相应分线装置用于将从用户电能计量模块出来的电能通过各自的跳闸开关将电能分别输送给房间里的不同区域；则所述从原本仅设置有用户电能计量模块的单一管线上引出，具体包括：
21.从用户电能计量模块出线端到所述跳闸开关入线口之间设置引出第二出口管线的节点；或者，
22.直接选择两跳闸开关的出线端，分别作为所述第一出口管线和第二出口管线，并在进行校验误差时，将其他跳闸开关设置在断开状态，仅将对应所述第一出口管线和第二出口管线的跳闸开关设置在闭合状态。
23.优选的，所述的电能表为交流电能表，或者，直流电能表。
24.第二方面，本发明还提供了一种用户自家的电能表结构的校验误差方法，电能表结构包括1进2出的电能分流结构，电能分流结构构成了一个符合电能守恒关系的电能系
统，其中，1个进口管线上设置有用户电能计量模块，2个出口的管线分别设置有用户用电线路上的副表模块和误差参考标准装置，完成所述用户电能计量模块、用户用电线路上的副表模块和误差参考标准装置计量误差的计算，具体的：
25.利用电能系统的电能守恒关系建立数学模型，根据所述三通阵列结构的用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置所检测的电能数据，计算所述用户电能计量模块的电能测量误差；通过计算得到的误差补偿新测量得到的电能数据，持续迭代计算用户电能计量模块和副表模块的测量误差，得到无误差或者等误差的用户电能计量模块。
26.优选的，根据误差参考标准装置的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到等误差数据或无误差数据包括：
27.利用参照测量误差值补偿对应的原始测量数据，得到各用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置相对于误差参考标准装置的参考误差值的等误差数据；其中，在误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在
△
x偏差时，利用
△
x偏差补偿对应的各用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置的等误差数据，得到无误差数据；或者，
28.直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各三通阵列结构的用户自家校验误差的电能表的无误差数据。
29.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供了一种用户自家校验误差的电能表结构和校验误差方法，本发明适用于家庭场景环境，使的用户所需要最少的电路调整情况下完成自家电能表的误差校对，本发明所提出的方法能够减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本发明实施例提供的一种用户自家校验误差的电能表结构的结构示意图；
32.图2是本发明实施例提供的一种用户自家校验误差的电能表结构构成系统的误差校验方法流程示意图；
33.图3是本发明实施例提供的一种误差测量装置的结构示意图。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
36.本发明所涉及的误差参考标准装置指的是作为误差参考基准的标准器，因此，描
述中的确定误差参照标准装置，某种含义上来说就是将误差参考标准装置所上报的电能数据作为计算过程中破除齐次方程的误差参考标准。无论使用物理实验方法还是使用数学计算方法，任何一个量的测量都是相对于一个参考基准的测量；任何一次测量误差的检测都是相对于一个误差参考基准的检测，这个用于误差参考基准的标准器或数据被称为误差参考标准。例如，传统电能表误差检验的实验中的“标准表”就是一种误差参考标准。利用电能数据计算误差时，被当作参考基准数据使用的电能传感器的数据误差，就是这次计算的误差参考标准。
37.本发明所涉及的等误差数据指的是：对于任何一个有误差的传感器，当它的测量误差被检测出来后，用这个检测出来的误差值对传感器的原始测量数据(该原始测量数据带有误差)做误差校准处理之后，得到的所有校准后的电能数据仍然存在的误差都等于检测误差方法带来的误差。这些校准后的电能数据被称为“等误差”数据。所述的“等误差”等于误差参考标准自身的误差值(在本发明各实施例中也被描述为
△
x偏差)。等误差概念下，经过误差校准处理后，传感系统的每一个电能数据的测量误差是相同的。等误差概念，是发明人是针对传感系统领域经过多年研究后提出的有效理论。
38.本发明所涉及的无误差数据指的是：对于任何等误差数据，当它的“等误差”被测量和校准后，得到的数据即为无误差数据。考虑到理论上不可能存在绝对的无误差数据，可以换言之，无误差数据就是没有误差或者误差可以忽略不计的数据。
39.实施例1：
40.如图1所示，一种用户自家校验误差的电能表结构，电能表结构包括1进2出的电能分流结构，电能分流结构构成了一个符合电能守恒关系的电能系统，其中，1个进口管线上设置有用户电能计量模块，2个出口的管线分别设置有用户用电线路上的副表模块和误差参考标准装置，完成所述用户电能计量模块、用户用电线路上的副表模块和误差参考标准装置计量误差的计算，具体的：
41.利用电能系统的电能守恒关系建立数学模型，根据所述三通阵列结构的用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置所检测的电能数据，计算所述用户电能计量模块的电能测量误差；通过计算得到的误差补偿新测量得到的电能数据，持续迭代计算用户电能计量模块和副表模块的测量误差，得到无误差或者等误差的用户电能计量模块。
42.此处依据的是，持续迭代计算电能传感单元的测量误差，直到计算出的前后两次误差值结果的差值小于预设值(所述预设值根据经验和测试实验得到，在此不具体展开描述)，则可认定得到单相的三通阵列结构电能传感器中各个电能传感器的无误差或者等误差值。本发明实施例提供了一种三通阵列结构的用户自家校验误差的电能表，其中，三通阵列结构不仅可以构造任何规模的电能测量系统，而且通过三通阵列结构可以将规模较大的电能测量系统划分为若干规模较小的电能阵列，每个电能阵列均满足相对能量守恒定律，分别计算每个电能阵列中的电能传感器的误差，减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度。
43.本发明适用于家庭场景环境，使的用户所需要最少的电路调整情况下完成自家电能表的误差校对，本发明所提出的方法能够减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度。
44.本发明有别于一般意义上的直接在用户电能计量模块上串接误差参考标准装置
来测量用户电能计量模块的误差值，这种传统的方法对于原始线路的改动较大，并且，对于用户来说去操作用户电能计量模块所在主干线路，并在相应主干线路上设置误差参考标准装置来说是不切实际的。
45.本发明实施例所提出的用户自家校验误差的电能表结构，能够让普通的不太懂电的用户完成自家的电能表的计量误差的校验。而作为目前各家都配备有的跳闸开关组，本发明的方案只需要在其中一个跳闸开关所在耗电线路上串接副表模块，而在另一个跳闸开关所在耗电线路上串接误差参考标准装置，此时，其他的跳闸开关都处于断开状态。从而让整个自家供电系统由所述用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置构成相对电能守恒关系。
46.在实际使用过程中，所述副表模块和所述误差参考标准装置可以被制作成为类似转接插座形式的结构呈现，而相应转接插头内部则设置有相应的微处理器和数据传输模块，从而能够将采集到的输出做相应处理和发送操作。
47.结合本发明实施例存在一种优选的实现方案，所述电能表结构包括微处理器和数据传输模块，所述微处理器与各个用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置相连，所述数据传输模块与所述微处理器相连，用于自家校验误差的电能表结构的误差边缘计算，和/或，用于向云服务器发送从各个用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置中采集到的流量数据。
48.结合本发明实施例存在一种优选的实现方案，根据误差参考标准装置的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到等误差数据或无误差数据包括：
49.利用参照测量误差值补偿对应的原始测量数据，得到各用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置相对于误差参考标准装置的参考误差值的等误差数据；其中，在误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在
△
x偏差时，利用
△
x偏差补偿对应的各用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置的等误差数据，得到无误差数据；或者，
50.直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各三通阵列结构的用户自家校验误差的电能表的无误差数据。
51.结合本发明实施例存在一种优选的实现方案，所述误差参照标准装置的参考误差值，包括：
52.在流量测量系统中，任一选取用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置作为误差参照标准装置后，为所述误差参照标准装置的测量误差配以预设的参考误差值，其中，所述误差参照标准装置的预设的参考误差值与自身真实误差值的差值，等于
△
x偏差。
53.结合本发明实施例存在一种优选的实现方案，在完成流量系统中三通阵列的布局，以及在完成所述1个进口和2个出口线路上分别设置的用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置流量测量误差计算后，用三通阵列中误差修订后的计量数据来完成相应管线上流量系统中的流量计量装置的误差的持续迭代地计算。
54.在本发明实施例具体实现过程中，不排除在未来本发明有了实质性普及后，相应的用户电能计量模块所在的电能及接入侧就预先配备有检测接口端子，相应检测接口端子用于完成直接在用户入户的电能主干线(即用户电能计量模块所在线路)上设置副表模块，
所述副表模块位于所述用户电能计量模块的供电下游，而相应的已知误差的标准装置的引出导线位置位于所述用户电能计量模块和副表模块之间，从而形成了更佳紧凑的1进2出的三通阵列结构。具体的：所述误差参考标准装置所在的第二出口的管线上，是从原本仅设置有用户电能计量模块的单一管线上引出；在过了相应引出第二出口管线的节点位置之后区域，相对应所述第二出口管线，原始的单一管线形成了第一出口管线，并在相应第一出口管线上增设了副表模块；
55.在所述第二出口管线上设置误差参考标准装置，并选择工作状态满足预设条件的电器作为所述第二出口管线上的能耗设备。
56.述预设条件为第一出口管线上的设备能耗与第二出口管线上的设备能耗相差控制在10倍以内。这里的要求，是为了起到限制副表模块所在线路计量量级与已知误差的标准装置所在线路的计量量级相互差距不至于太大。例如，已知误差的标准装置所在线路的计量量级若远小于副表模块所在线路计量量级，则相应在进行相对能量守恒数学模型计算时候，会造成计算精度流失的问题。
57.总结上述给予的至少两种设置副表模块和已知若用户自家设置有分线装置，相应分线装置用于将从用户电能计量模块出来的电能通过各自的跳闸开关将电能分别输送给房间里的不同区域；则所述从原本仅设置有用户电能计量模块的单一管线上引出，具体包括：
58.从用户电能计量模块出线端到所述跳闸开关入线口之间设置引出第二出口管线的节点；或者，
59.直接选择两跳闸开关的出线端，分别作为所述第一出口管线和第二出口管线，并在进行校验误差时，将其他跳闸开关设置在断开状态，仅将对应所述第一出口管线和第二出口管线的跳闸开关设置在闭合状态。
60.实施例2：
61.本发明提出了一种用户自家的电能表结构的校验误差方法，适用于实施例1所提出的电能表结构对应的方法过程实现，电能表结构包括1进2出的电能分流结构，电能分流结构构成了一个符合电能守恒关系的电能系统，其中，1个进口管线上设置有用户电能计量模块，2个出口的管线分别设置有用户用电线路上的副表模块和误差参考标准装置，完成所述用户电能计量模块、用户用电线路上的副表模块和误差参考标准装置计量误差的计算，如图2所示，方法包括：
62.在步骤201中，利用电能系统的电能守恒关系建立数学模型，根据所述三通阵列结构的用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置所检测的电能数据，计算所述用户电能计量模块的电能测量误差；
63.在步骤202中，通过计算得到的误差补偿新测量得到的电能数据，持续迭代计算用户电能计量模块和副表模块的测量误差，得到无误差或者等误差的用户电能计量模块。
64.本发明实施例提供了一种三通阵列结构的用户自家校验误差的电能表，其中，三通阵列结构不仅可以构造任何规模的电能测量系统，而且通过三通阵列结构可以将规模较大的电能测量系统划分为若干规模较小的电能阵列，每个电能阵列均满足相对能量守恒定律，分别计算每个电能阵列中的电能传感器的误差，减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度。
65.结合本发明实施例存在一种可选的实现方案，根据误差参考标准装置的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到等误差数据或无误差数据包括：
66.利用参照测量误差值补偿对应的原始测量数据，得到各用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置相对于误差参考标准装置的参考误差值的等误差数据；其中，在误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在
△
x偏差时，利用
△
x偏差补偿对应的各用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置的等误差数据，得到无误差数据；或者，
67.直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各三通阵列结构的用户自家校验误差的电能表的无误差数据。
68.解释说明对1进2出三通阵列结构的电能传感器(包括上述的用户电能计量模块、副表模块和误差参考标准装置)自身的误差计算与补偿。
69.对于一个1个流入管线2个流出管线的电能测量系统，电能符合相对能量守恒关系，即满足如下公式：
[0070][0071]
其中，在前述公式中w0，x0和wi，xi分别代表1个电能传感器总表与第i块电能传感器对应的原始测量数据和误差。其中，w0、w1和w2可分别用于对应图1中的用户电能计量模块(例如直接可以表现为用户家用电表)的电能计量数据、副表模块1的电能计量数据和副表模块2的电能计量数据。
[0072]
在前述公式中，x0和xi中任何一个为已知量，就可以通过读取不少于2次数据，计算得到其他的电能传感器的误差数值。
[0073]
利用计算得到的误差数值对电能传感器总表单元和电能传感器分表的读数做补偿，可以得到无误差或等误差的电能数据：
[0074]w′0＝w0(1 x0)
[0075]w′i＝wi(1 xi)
[0076]
其中，w
′0和w
′i分别代表补偿后的电能传感器总表单元和电能传感器分表的电能数据，补偿后的数据同样也满足相对能量守恒关系：
[0077]
在前述的计算过程中，需要设置误差参考标准，通过误差参考标准可以得到无误差数据或等误差数据，从而对电能测量系统进行误差校正。
[0078]
实施例3：
[0079]
如图3所示，是本发明实施例的误差校准装置的结构示意图。本实施例的误差校准装置包括一个或多个处理器41以及存储器42。其中，图3中以一个处理器41为例。
[0080]
处理器41和存储器42可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
[0081]
存储器42作为用于存储一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序和非易失性计算机可执行程序，如实施例2中的校验误差方法。处理器41通过运行存储在存储器42中的非易失性软件程序和指令，从而执行测量方法。
[0082]
存储器42可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少
一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器42可选包括相对于处理器41远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器41。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0083]
值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。
[0084]
本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(read only memory，简写为rom)、随机存取存储器(random access memory，简写为ram)、磁盘或光盘等。
[0085]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。