一种磁场干扰下智能电表计量误差校正方法、系统及介质与流程
本发明涉及智能电表计量误差校正领域，特别涉及一种磁场干扰下智能电表计量误差校正方法及系统。
背景技术：
1、智能电表在现代电力系统中起着至关重要的作用，其准确性直接关系到电力计费的公平性和精确性。然而，智能电表往往会受到外部环境的干扰，特别是强磁场的干扰，可能导致计量误差，从而影响计量的准确性和可靠性。磁场干扰可能导致智能电表的读数偏差，进而给用户和电力供应商带来不公平的损失，研究和实施磁场干扰下的误差校正技术对于维护电力计量的公平性和准确性至关重要。
2、磁场干扰也为窃电行为提供了可乘之机。研究磁场干扰下的智能电表计量误差校正技术的研发和应用，对于防止和打击电力盗窃具有重要的意义，同时也有助于维护电力市场的公平竞争环境和经济秩序。因此，研究磁场干扰下智能电表计量误差校正技术具有重要的背景意义和实际应用价值，对于保障电力计费的准确性、防止电力窃取行为以及推动智能电表技术的发展都具有积极的促进作用。
技术实现思路
1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种磁场干扰下智能电表计量误差校正方法，能够利用实验平台采集的恒定磁场强度、电流大小、功率因数和对应的有功误差值等数据，通过理论分析磁场干扰下的功率校正式，同时构建比差和角差的拟合函数，并用帐篷混沌变量初始化灰狼种群信息，对拟合函数的参数进行寻优以获取高精度的功率校正式，解决了现有的电能表计量误差校正方法准确度不高、搜索能力差、收敛速度慢等问题。
2、本发明还提出一种具有上述磁场干扰下智能电表计量误差校正方法的系统。
3、根据本发明的第一方面实施例的磁场干扰下智能电表计量误差校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、采集智能电能表所处的磁场强度大小、电流大小、功率因数作为计量参数，并依据所述计量参数计算有功误差值；
5、基于所述计量参数构建功率矫正式，所述功率矫正式包括角差拟合函数和比差拟合函数；
6、输入角差拟合函数和比差拟合函数的初始参数，采用帐篷混沌变量初始化灰狼种群，并通过灰狼优化算法更新个体的位置及适应度，不断迭代灰狼优化算法中头狼的位置，直到迭代次数满足要求或者模型误差小于预设值，则得到所述初始参数经过优化后的得到的最优参数；
7、将所述角差值和比差值拟合函数的最优参数带入所述功率矫正式，得到修正功率矫正式。
8、根据本发明实施例的智能电表计量误差校正方法，至少具有如下有益效果：本方法通过理论分析磁场干扰下的功率校正式，同时构建比差和角差的拟合函数，并用帐篷混沌变量初始化灰狼种群信息，对拟合函数的参数进行寻优以获取高精度的功率校正式，解决了现有的电能表计量误差校正方法准确度不高、搜索能力差、收敛速度慢等问题。
9、根据本发明的一些实施例，所述方法还包括：
10、将修正功率矫正式置入智能电表，所述修正功率矫正式能够减小磁场干扰下智能电表产生的计量误差。
11、根据本发明的一些实施例，所述比差拟合函数，如下所示：
12、τ(bt,i)＝a0+a1bt+a2bt2+a3bt3+b1i+b2i2+b3i3+...
13、式中，a＝[a0，a1，a2，…]为与磁场强度有关的参数向量；b＝[b0，b1，b2，…]为与电流有效值有关的参数向量。
14、根据本发明的一些实施例，所述角差拟合函数公式，如下所示：
15、
16、式中，d＝[d1，d2，d3，…]为与磁场强度有关的参数向量；q＝[q0，q1，q2，…]为与电流大小和功率因数乘积有关的参数向量。
17、根据本发明的一些实施例，所述采用帐篷混沌变量初始化灰狼种群的过程，包括：
18、生成混沌序列进行种群初始化的帐篷映射模型，其表达式为：
19、
20、帐篷混沌映射用伯努利位移变换表示，如下所示：
21、其中，是混沌变量，i＝1,2…n表示混沌变量的序数，j＝1,2...n代表总体大小。
22、根据本发明的一些实施例，所述通过灰狼优化算法更新个体的位置及适应度，不断迭代灰狼优化算法中头狼的位置，直到迭代次数满足要求或者模型误差小于预设值，则得到所述初始参数经过优化后的得到的最优参数的步骤，包括：
23、对灰狼环绕猎物的行为进行建模，方程如下：
24、
25、式中，x表示灰狼的位置向量，xp表示猎物的位置向量，t表示当前迭代，a和c为系数向量，r1和r2为[0,1]n中的随机向量，a为距离控制参数，其值在迭代过程中从2到0呈线性递减，max_iter为最大迭代次数；
26、在每次迭代中，保留当前种群中最优的(α,β,δ)三只狼，然后根据它们的位置信息更新其他搜索种群个体的位置，公式如下：
27、x1＝xα-a1·∣c1·xα-x∣
28、x2＝xβ-a2·∣c2·xβ-x∣
29、x3＝xδ－a3·∣c3·xδ-x∣
30、
31、式中，xa、xβ、xδ分别是α,β,δ狼的位置向量，a1、a2、a3的计算方法与a相似，c1、c2、c3的计算方法与c相似。dα＝c1·xα-x，dδ＝c2·xβ-x，dδ＝c3·xδ-x表示当前候选狼与最好的3只狼之间的距离；
32、候选解最终落在由α、β、δ定义的随机圆内；然后，在当前最优的三只狼的引导下，其他候选解随机更新它们在猎物附近的位置；它们开始以分散的方式dβ＝c2·xβ-x搜索猎物的位置信息；
33、持续迭代并产生新的解并记录个体位置的当前最优解和全局最优解，当迭代次数达到设定标准，或者模型误差达到预期水平，则停止迭代，输出角差值和比差值拟合函数的最优参数。
34、根据本发明的第二方面实施例的磁场干扰下智能电表计量误差校正系统，其特征在于，包括：
35、数据获取模块，能够采集智能电能表所处的磁场强度大小、电流大小、功率因数作为计量参数，并依据所述计量参数计算有功误差值；
36、函数构建模块，能够基于所述计量参数构建功率矫正式，所述功率矫正式包括角差拟合函数和比差拟合函数；
37、参数迭代模块，能够输入角差拟合函数和比差拟合函数的初始参数，采用帐篷混沌变量初始化灰狼种群，并通过灰狼优化算法更新个体的位置及适应度，不断迭代灰狼优化算法中头狼的位置，直到迭代次数满足要求或者模型误差小于预设值，则得到所述初始参数经过优化后的得到的最优参数；
38、算法修正模块，将所述角差值和比差值拟合函数的最优参数带入所述功率矫正式，得到修正功率矫正式。
39、根据本发明的一些实施例，所所述系统还包括：
40、算法植入模块，能够将修正功率矫正式置入智能电表，所述修正功率矫正式能够减小磁场干扰下智能电表产生的计量误差。
41、根据本发明的一些实施例，所述比差拟合函数，如下所示：
42、τ(bt,i)＝a0+a1bt+a2bt2+a3bt3+b1i+b2i2+b3i3+...
43、式中，a＝[a0，a1，a2，…]为与磁场强度有关的参数向量；b＝[b0，b1，b2，…]为与电流有效值有关的参数向量。
44、根据本发明的一些实施例，所述角差拟合函数公式，如下所示：
45、
46、式中，d＝[d1，d2，d3，…]为与磁场强度有关的参数向量；q＝[q0，q1，q2，…]为与电流大小和功率因数乘积有关的参数向量。
47、根据本发明第三方面实施例的计算机可读存储介质，该介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于以执行上述磁场干扰下智能电表计量误差校正方法。
48、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
技术特征：
1.一种磁场干扰下智能电表计量误差校正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述比差拟合函数，如下所示：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述角差拟合函数公式，如下所示：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用帐篷混沌变量初始化灰狼种群的过程，包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过灰狼优化算法更新个体的位置及适应度，不断迭代灰狼优化算法中头狼的位置，直到迭代次数满足要求或者模型误差小于预设值，则得到所述初始参数经过优化后的得到的最优参数的步骤，包括：
7.一种磁场干扰下智能电表计量误差校正系统，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述比差拟合函数，如下所示：
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述角差拟合函数公式，如下所示：
11.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行权利要求1至7中任一项所述的方法。
技术总结
本发明公开了一种磁场干扰下智能电表计量误差校正方法，并公开了具有智能电表计量误差校正方法的系统，其中智能电表计量误差校正方法综合利用实验平台采集的恒定磁场强度、电流大小、功率因数和对应的有功误差值等数据，通过理论分析磁场干扰下的功率校正式，同时构建比差和角差的拟合函数，并用帐篷混沌变量初始化灰狼种群信息，对拟合函数的参数进行寻优以获取高精度的功率校正式，解决了现有的电能表计量误差校正方法准确度不高、搜索能力差、收敛速度慢等问题。
技术研发人员：王聪,李翀,申洪涛,张蓬鹤,王浩,郜波,陈昊,郑安刚,王晓东,杨艺宁,杨志超,高云鹏,张奇文,邓祥东
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23