用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统及方法与流程

本发明属于用电信息采集，具体涉及用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统及方法。

背景技术：

1、电力市场日益增多的工商业用户以及电网代理购电新业务模式下，对电能采集数据质量提出了更高的要求。由于采集设备故障、通信信道不稳定以及外界干扰等原因，往往会使用电信息采集系统采集到异常数据。电量是用电信息采集系统中最重要的采集数据，若电量数据异常，则会造成基于电量数据的各种应用分析失去准确性甚至无法进行，此外量测数据异常在现货交易中会产生信任危机、交易公平质疑、经济损失等问题，因此，必须对用电信息采集系统的异常数据进行识别与修复，还原正确的数据。

2、采集系统结构复杂，涉及层级较多，各个层级发生异常均会导致数据采集异常，且由于用户类型多样，用电场景、用电行为差异性大，数据异常情况多种多样。对异常数据识别与修复策略、算法进行验证时，如果按照测试过程中搭建实际实验环境的方法进行试验，无法系统性模拟采集系统各层级异常工况和现有用户侧设备的复杂工况场景，验证不充分，且验证结果会与实际应用结果存在不同程度偏差。如何模拟用电信息采集系统数据异常，验证异常数据识别及修复的正确性，成为一个亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统及方法，通过实时数字仿真设备真实模拟典型用户类型及不同用电场景，通过虚拟电表模拟用电信息采集系统常见的各种异常，对用电信息采集系统异常数据识别及修复策略正确性进行充分、有效验证。

2、本发明的目的是这样实现的：用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统，包括实时数字仿真设备、数据协议转换板卡、交换机、运行于工控机的虚拟电表、被测试的基于时序数据库的数据异常修复策略；

3、所述实时数字仿真设备根据电力系统的拓扑和参数，结合典型用户的用电行为特征、设备电气特性，搭建包含不同类型用户、新能源与储能设施的典型用电场景仿真模型；其实时计算输出的各计量点电压电流打包为sv后经数据协议转换板卡、交换机后接入装有虚拟电表软件的工控机，通过在虚拟电表中创建的各计量点的电表及接收到sv报文的电压电流，模拟各电表真实运行；通过虚拟电表异常模拟功能，模拟用采系统常见的各种异常，虚拟电表将带有异常数据的数据文件按规定格式上送时序数据库，由基于时序数据库的异常数据修复策略进行修复，通过比对正常数据和修复后的数据，对数据修复策略进行验证。

4、所述实时数字仿真设备能够根据用电场景系统结构及电气参数，搭建包括风光等分布式电源、储能、发电机等效电源、电网、用户负荷的仿真模型，实现对不同用户类型、不同用电场景的模拟；同时将仿真实时计算出的各计量点电压电流打包为sv报文（iec61850-9-2le）后，通过数据协议转换板卡接入交换机，经交换机后接入虚拟电表。

5、所述数据协议转换板卡，能输出多组sv报文，每组sv报文中通道数量可以定义，支持最大通道数量不少于23个，各通道数据可以关联为各计量点的电压电流。

6、所述交换机支持vlan管理，根据sv报文中vlan id按端口划分交换机vlan，减少数据协议转换板卡不同端口发出的sv报文相互影响。

7、所述虚拟电表为运行于工控机的软件，可以创建多个单相表、三相表，通过工控机网口接入交换机，接收实时数字仿真设备的sv报文并解析。设定电表参数后，虚拟电表根据接收到的sv报文的数据项对应关系获取各电能表的电压电流，模拟不同用户类型、不同用电场景下各计量点电表的真实运行，产生dl/t698 通信协议中所要求的各类数据项，并保存到mysql数据库中，定时上送到具备异常数据识别与修复功能的时序数据库中。通过数据异常设置，可以模拟用电信息采集系统的数据异常类型（如数据缺失、数据突变，停走、飞走等）、异常对象（如正向/反向有功电能、正向/反向各费率有功电能等）、异常时间等，异常使能后，保存到本地mysql数据库中及上送时序数据库的数据均为异常值。

8、被测试的用电信息采集系统异常数据修复策略，所述用电信息采集系统异常数据修复策略基于时序数据库，接收虚拟电表带有异常数据的数据文件后，按设定策略对异常数据进行识别和修复。

9、用电信息采集系统异常数据修复策略的测试方法，使用所述的用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统，包括以下步骤：

10、步骤1、在实时仿真系统中，根据电力系统的拓扑和参数，结合典型用户的用电行为特征、设备电气特性，搭建包含不同类型用户、新能源与储能设施的典型用电场景仿真模型；设置sv报文输出，将仿真模型中各计量点的电压电流关联到sv报文的相应通道，将sv报文绑定到相应的数据协议转换板卡；

11、步骤2、将数据协议转换板卡接入交换机，经交换机后接入装有虚拟电表软件的工控机；根据sv报文中vlan id按端口划分交换机vlan，使得接入虚拟电表的交换机端口能通过所有组sv，其他交互机端口仅能通过本组sv；

12、步骤3、根据仿真模型中计量点设置需要，在虚拟电表中创建相应的单相表、三相表，设定电表表号、地址、sv报文数据项与各电能表的电压电流对应关系，电压电流系数和倍率，设置冻结方式、冻结对象、冻结间隔；同一个计量点创建两个电表，两个电表除表号和地址外其他设置完全相同，模拟异常时，模拟其中一个电表异常；根据测试项目需要设置数据异常类型、异常对象、异常时间；

13、步骤4、登陆时序数据库，建立本地数据与时序数据库的连接，将电能表数据按设置的上送方式上送到时序数据库；

14、步骤5、根据用户用电特性，编写脚本，自动控制实时仿真设备中用户有功功率、无功功率、功率因数以及风光分布式新能源发电系统中风速、光照等变化，模拟用户负荷变化/新能源发电波动的影响，运行一段时间后（不少于一周），导出时序数据库中数据，将同一计量点正常电表的数据和模拟异常的电表数据进行比对，对异常数据拟合成功率、偏差率进行分析，验证数据修复的正确性。

15、本发明的有益效果：本发明的用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统，将实时数字仿真设备用于用电信息采集系统异常数据修复策略的测试，可根据用电场景系统结构及电气参数，结合典型用户的用电行为特征、设备电气特性，搭建包含不同类型用户、新能源与储能设施的不同用电场景仿真模型，解决常规测试手段难以模拟用户类型多样，用电场景、用电行为差异性大等的复杂工况场景，定制性更强，测试环境及用户数据更真实。

16、虚拟电表接入实时数字仿真设备输出电压电流，代替真实电表对模拟电网中不同用户类型、不同用电场景下各计量点电能进行计量，产生dl/t698 通信协议中所要求的各类数据项，可任意设置数据异常类型、异常对象、异常时间，克服了真实电表各种异常数据难于模拟（如数据丢失/停走等）问题。搭建的本系统可真实的反应用电信息采集系统异常数据修复策略支持情况，并且本系统也可运用于现场故障模拟、处理与分析。

技术特征：

1.用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统，其特征在于，包括实时数字仿真设备、数据协议转换板卡、交换机、运行于工控机的虚拟电表、被测试的基于时序数据库的数据异常修复策略；

2.如权利要求1所述的用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统，其特征在于，所述实时数字仿真设备能够根据用电场景系统结构及电气参数，搭建包括风光等分布式电源、储能、发电机等效电源、电网、用户负荷的仿真模型，同时将仿真实时计算出的各计量点电压电流打包为sv报文后，通过数据协议转换板卡接入交换机，经交换机后接入虚拟电表。

3.如权利要求1所述的用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统，其特征在于，所述数据协议转换板卡，能够输出多组sv报文，每组sv报文中通道数量可以定义，各通道数据可以关联为各计量点的电压电流。

4.如权利要求1所述的用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统，其特征在于，所述交换机支持vlan管理，根据sv报文中vlan id按端口划分交换机vlan，减少数据协议转换板卡不同端口发出的sv报文相互影响。

5.如权利要求1所述的用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统，其特征在于，所述虚拟电表为运行于工控机的软件，通过工控机网口接入交换机，接收实时数字仿真设备的sv报文并解析；设定电表参数后，虚拟电表根据接收到的sv报文的数据项对应关系获取各电能表的电压电流，模拟不同用户类型、不同用电场景下各计量点电表的真实运行，产生dl/t698通信协议中所要求的各类数据项，并保存到mysql数据库中，定时上送到具备异常数据识别与修复功能的时序数据库中。

6.如权利要求1所述的用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统，其特征在于，所述被测试的用电信息采集系统异常数据修复策略基于时序数据库，时序数据库接收虚拟电表带有异常数据的数据文件后，按设定策略对异常数据进行识别和修复。

7.用电信息采集系统异常数据修复策略的测试方法，使用如权利要求1-6任一项所述的用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明属于用电信息采集技术领域，具体涉及用电信息采集系统异常数据修复策略的测试系统及方法；包括实时数字仿真设备、数据协议转换板卡、交换机、运行于工控机的虚拟电表、被测试的基于时序数据库的数据异常修复策略；实时数字仿真设备搭建仿真模型，其实时计算输出的各计量点电压电流打包为SV后经数据协议转换板卡、交换机后接入装有虚拟电表软件的工控机；虚拟电表将带有异常数据的数据文件按规定格式上送时序数据库，通过比对正常数据和修复后的数据，对数据修复策略进行验证；本发明通过虚拟电表模拟用电信息采集系统常见的各种异常，对用电信息采集系统异常数据识别及修复策略正确性进行充分、有效验证。技术研发人员：王雍,黄雅宁,陈晓雯,姚琼琼,朱惠娣,张美玲,杨艳芳,梁中豪,索思远受保护的技术使用者：国网河南省电力公司营销服务中心技术研发日：技术公布日：2024/9/2