基于主成分分析法的电子式电能表计量性能影响研究

李玲华 庞博 鄢烈奇

摘要：随着我国科学技术的进一步发展，当前各种电子式电能表出现在人们的眼前。然而，由于各种因素的影响，这些电能表在日常使用的过程当中常常会出现计量错误的问题，从而对电力企业的信用造成严重的影响。本文采用主成因分析法，全面的寻找对电子式电能表计量性能造成影响的一些因素，对电能表展开相应的误差实验。

关键词：主成因分析法;电子式电能表;计量性能;影响

0.引言

随着我国科学技术不断发展，电子式电能表的研究工作取得了突破性的进展。当前，功能越来越强大的电子式电能表已经广泛的应用在人们的日常生活当中，为电子计量的相关工作带来了极大的便利。然而，就目前的实际情况而言，在电子式电能表使用的过程当中，有时会出现计量错误的问题，这一问题的出现给电力企业带来了很大的困扰。为了对电能表计量错误的原因进行探究，本文采用主成因分析方法对电表展开了全面的研究。

1主成因分析

1.1  电子式电能表样本的选取

电子式电能表对于电力企业来说有着不可替代的作用，通过电子式电能表的合理利用可以大幅度提高电力计量工作的效率以及准确度，使得电力企业的经济效益得到保证。然而由于电子式电能表在实际使用过程当中所处的环境差别相当大，有些电能表的使用环境还相当的恶劣。电能表在实际使用的过程当中会受到周围环境温度、湿度或者是其他一系列因素的影响，而导致计量结果出现误差。为了保证样本选取的代表性，本文以将各种运行环境以及运行年限下的电能表随机取了164只作为样本对其进行分析。

1.2  基于主成因权重给定法

该方法在实际使用的过程当中，由于其独特的优点常常被人们用在研究多变量的课题当中。在正式实验的过程当中，通过全方位的考虑后将每支电子式电能表的影响因子作为不确定度引入到电子式电能表基本误差当中。当多个相关的变量在实验的过程当中其相应的变化都能够在一定程度上反映出此课题的信息有一定重叠的时候，通过降维思想把多个变量通过科学合理的方式方法使其转化为更加方便计量的少数几个变量。转化工作完成之后，数据中包含的信息将会变得更加丰富。为了使得实验结果能够尽可能真实的反映出电子式电能表在使用过程当中的影响因素，这些变量应该尽可能的保持原有的信息。

1.2.1      原始数据标准化

在本实验进行过程当中，假设有ρ 个影响因子，对n个实际采集的样本进行全方位的分析工作。与此同时，在对这些因数进行数值分析的过程当中，采用正交变换这一科学的数学工具将分量相关的原随机向量表示为：

2实验验证

按照国家相关计量标准，在试验正式进行的过程当中选用准确度等级为0.05级的电能表作为相应的测量标准样本。在试验开始的时候，结合实际情况为其相应的负载点进行全方位的对比实验。

2.1运行年限

通过对图一分析后不难发现，当智能电能表使用超过三年之后要比使用期限在三年之内的智能电能表误差的稳定性表现的更差，并且最终误差的波动范围也要大得多。而且在计量过程当中数据的误差值也明显的变得更大。因此实验的进行不难发现，电子式电能表在实际使用过程当中相应的计量误差会不断的随着运行年限的增大。而通过对智能电能表三年以内的用户以及智能电能表使用大于等于三年的用户基本误差差值进行比对的话，通过图二的（a）（b）不难发现：一些使用年限已经超过三年的智能电能表，在本次实验正式进行过程当中其结果所表现出来的基本误差和历史的基本误差值要比使用年限未超过三年的智能电能表基本误差大。根据实验的最终结果不难得出结论：电子式电能表会不断的随着运行年限的增加而导致增长误差变差加大。

2 不同运行年限单相电子式电能表误差变差曲线分布图

2.2 自然环境

通過对实验数据分析不难发现，对于电子式电能表来说如果所处的环境运行环境当中温度、湿度变化较大的话，那么相应的运行结果也会有着非常明显的区别。一般来说处于温带大陆性气候的电能表和在半湿润半干旱气候以及暖温带大陆性季风气候相比较而言，在一定的变化范围内电子式电能表的记录误差会不断的随着湿度的增加而增加。当湿度保持一致的情况下，电子式电能表的最终计量误差会和温度的具体变化情况呈现出反比的关系。

2.3 生产厂家

根据对实验的最终结果进数据分析表明，实验过程当中所选取的两个生产厂家所生产的电子式电能表在实际使用的过程当中，用电负荷的变化情况对于电子式电能表的计量误差影响并不是很明显。

3结束语

本篇文章通过主成因分析法这一科学合理的方法，对电子式电能表在实际使用过程当中各种影响因素进行了全面的分析，并且在样品库中按照科学合理的方式方法选取出具有代表性的样品进行相应的误差实验。通过误差实验的最终数据分析表明，如果电子式电能表在实际使用的过程当中使用的年限太过于久远将会使得相应的误差随着使用年限的增加而增加。与此同时，电子式电能表在实际使用过程当中周边的环境，例如湿度、温度等一系列因素也会对电子式电能表的计量功能的正常使用造成较大的影响。

参考文献：

[1] 赵楠.单因素与多因素对电能表检定误差的影响分析与研究[D].昆明理工大学，2019.

[2] 胡书红，李舜，汪金荣，吕妙莉，王超，陆鑫.基于因子分析的综合评价方法应用于分布式微网双向计量计算问题[C].中国电力科学研究院有限公司、国网电投（北京）科技中心、《电信科学》杂志社.第三届智能电网会议论文集.中国电力科学研究院有限公司、国网电投（北京）科技中心、《电信科学》杂志社：国网电投（北京）科技中心，2018：249-253.

[3] 徐晴，沈秋英，郭兴昕，王文平，金萍，龚丹.基于多元线性回归分析的计量资产寿命预测与评价方法研究[J].电测与仪表，2014，51（11）：13-17.

[4] 翟利民.山西临汾220kV曲沃智能变电站工程项目后评价研究[D].华北电力大学，2014.

[5] 徐聪麒.基于粒子群优化的RBF网络在节约型校园能耗监管平台

中的应用研究[D].广西大学，2012.