[发明专利]具有负荷测辨功能的智能电表

权利要求书

1.具有负荷测辨功能的智能电表，其特征是：利用智能电表设有的电压和电流信号的输入、信号调理、采样、A/D转换、存储、通信接口和微处理器，获取负荷模型测辨所需的电压、电流、有功、无功等数据，按照电表所在电压等级、所辖负荷类别，建立恰当的负荷模型并进行24小时不间断的负荷模型结构和参数辨识工作，通过自动抄表系统将智能电表测量和辨识出的负荷相关信息分层收集并集中上送主站；从而为负荷建模、负荷预测提供源源不断的基础数据。 

2.根据权利要求1所述的具有负荷测辨功能的智能电表，其特征是：将负荷模型测辨算法移植到智能电能表中，利用电能表的电压、电流输入量对接入的负荷模型结构和参数进行在线测量和辨识。实现负荷统计以及模型参数的辨识；最后，通过电表集抄系统将统计和辨识信息进行收集和整理，对所有各层级的负荷相关信息进行综合统计、分析与校核，最终获得负荷成分、比重以及时间特性等，从而建立符合实际情况的负荷模型。 

3.根据权利要求1或2所述的具有负荷测辨功能的智能电表，其特征是：电力系统负荷建模的内容包括模型结构和参数辨识两个方面，首先智能电表，统计其典型用电设备的组成，从负荷的物理本质和机理出发，建立符合实际情况的负荷模型；其次，在智能电表处理程序中植入合适的在线统计建模算法，实现负荷统计以及模型参数的辨识；最后，通过电表集抄系统将统计和辨识信息进行收集和整理，对所有各层级的负荷相关信息进行综合统计、分析与校核，最终获得负荷成分、比重以及时间特性，从而建立符合实际情况的负荷模型；步骤如下： 

1）算法选取： 

针对不同的情形制定不同的辨识方案。在某些电压波动较大的地区或电压等级、电压缓慢波动超过10％时进行静态模型的测辨；对于扰动多发的地区、电压快速波动超过5％、进行动态模型的测辨；通过设置扰动判别门槛，识别出系统扰动方式，进行不同方式的模型测辨；对电压波动实际难以达到上述范围，但电压在2％小范围的快速变化时采用“先动后静”的辨识方法，同时获得动态和静态参数； 

设有负荷模型与参数测识算法模块，负荷模型与参数测识算法模块执行如下流程：从动态模型中得到负荷的静态特征系数。首先，采用动态模型去描述负荷；其次在电压及频率与初值偏离很小时，将静态模型线性化，采用这种“先动后静， 动静结合”的方法，由辨识所得的动态模型很方便的获得静态特征系数，几乎不增加计算量即可同时获得动态模型与静态模型，这种算法非常适合于电压在小范围快速变化情况下智能电表的在线辨识； 

2）通信接口：扩充智能电表的自动抄表系统通信内容，增加负荷模型相关的内容，便于负荷建模主站的接收和统计。 

3）动态模型的公式如下： 

即： 

其中ΔU，Δf为电压和频率是输入变量，ΔP，ΔQ为有功和无功是输出变量。其次，在稳态条件下即电压与频率在小范围变化时动态模型退化为静态模型，其状态方程为： 

Y＝CX+DV                        （3） 

其中： 

X：状态矢量 

Y：输出状态矢量 

V：控制矢量 

A：状态系数矩阵 

B：控制系数矩阵 

C：输出状态系数矩阵 

D：输出控制系数矩阵 

根据负荷的物理本质可知，动态模型中各变量导数为零即得静态模型，令： 

可得： 

Y＝[-CA^-1B+D]V                    （4） 

其中：Y＝[ΔP，ΔQ]^T，V＝[ΔU，Δf]^T

比较式（2）与（4）可得： 

而静态特征系数为： 

其中p_u，p_f，q_u，q_f为负荷静态特征系数，而dp/dU，dP/df，dQ/dU，dQ/df可由动态模型求得，这样就从动态模型中得到了负荷的静态特征系数。