本發(fā)明涉及電力檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于大數(shù)據(jù)的計量設(shè)備誤差分析方法。

背景技術(shù)：

電力計量設(shè)備的計量是否準(zhǔn)確，直接關(guān)系著電力生產(chǎn)和消費全過程的安全以及發(fā)、供、用電三方的經(jīng)濟利益和社會公正，為此準(zhǔn)確分析計量設(shè)備誤差是十分必要的。但隨著電力計量設(shè)備的安裝覆蓋面越來越廣、其安裝所在位置的地理環(huán)境越來越復(fù)雜，環(huán)境因素對電力計量設(shè)備的影響越來越不容忽視。為明確智能電能表、用電信息采集設(shè)備、低壓計量箱以及互感器等計量設(shè)備的誤差與現(xiàn)場運行環(huán)境之間的關(guān)系，研究計量設(shè)備的失效機理，研究人員需要對計量設(shè)備在不同環(huán)境下的現(xiàn)場運行情況進行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果進行分析。

然而現(xiàn)有技術(shù)中很少涉及有關(guān)方法用于研究環(huán)境因素對計量設(shè)備誤差的影響。為研究計量設(shè)備在各種極端自然環(huán)境下的適應(yīng)性，可選取典型環(huán)境(如高嚴(yán)寒、高干熱、高海拔、高鹽霧及高濕熱極端環(huán)境等)條件進行測試，然而這種測試需要測試的數(shù)據(jù)量很大，包括計量設(shè)備的各類檢測數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)信息等。面對如此大量的檢測數(shù)據(jù)，現(xiàn)有誤差處理方法無法在處理數(shù)據(jù)時做出快速分析，運算效率低，甚至?xí)霈F(xiàn)存儲不足的問題，這會直接影響誤差分析的效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于大數(shù)據(jù)的計量設(shè)備誤差分析方法，分析計量設(shè)備誤差與環(huán)境因素之間的關(guān)系，研究計量設(shè)備失效機理，能夠?qū)崿F(xiàn)對大量檢測數(shù)據(jù)的分析，分析速度快、分析效率高、設(shè)備利用率高、分析處理能力強。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于大數(shù)據(jù)的計量設(shè)備誤差分析方法，包括以下步驟：

A)設(shè)立計量設(shè)備檢測系統(tǒng)，所述計量設(shè)備檢測系統(tǒng)包括主監(jiān)測平臺和地區(qū)檢測基地，所述地區(qū)檢測基地與主監(jiān)測平臺通訊連接，所述主監(jiān)測平臺設(shè)置主監(jiān)測平臺服務(wù)器，地區(qū)檢測基地設(shè)置至少一個子站服務(wù)器；

B)主監(jiān)測平臺服務(wù)器根據(jù)子站服務(wù)器的計算負(fù)荷情況選擇計算負(fù)荷最低的服務(wù)器作為當(dāng)前分析任務(wù)的分析服務(wù)器，并將當(dāng)前分析任務(wù)所需的原始數(shù)據(jù)傳遞至分析服務(wù)器，所述原始數(shù)據(jù)包括所檢測到的計量設(shè)備誤差和檢測環(huán)境參數(shù)；

C)分析服務(wù)器根據(jù)計量設(shè)備誤差構(gòu)建計量設(shè)備誤差矩陣Φ,并且根據(jù)檢測時的環(huán)境參數(shù)情況構(gòu)建環(huán)境影響矩陣Ve；

D)在t時刻求解計量設(shè)備誤差矩陣Φ_(t)與環(huán)境影響矩陣V_e(t)之間的相關(guān)性函數(shù)f(V_e(t),Φ_(t))，根據(jù)求解結(jié)果分析計量設(shè)備的誤差與各種環(huán)境變量之間的關(guān)系。

所述步驟C)中，構(gòu)建計量設(shè)備誤差矩陣Φ的方法包括：

設(shè)該次分析涉及M臺計量設(shè)備、每臺計量設(shè)備在一個環(huán)境變量下進行N₀次誤差檢測、每次檢測具有N₁個測試點,且N＝N₀×N₁,則該種環(huán)境變量下可得到一個M×N的計量設(shè)備誤差矩陣Φ；

所述構(gòu)建環(huán)境影響矩陣Ve的方法包括：

分析服務(wù)器根據(jù)檢測時的環(huán)境參數(shù)情況構(gòu)建環(huán)境影響矩陣Ve：設(shè)環(huán)境變量的種類的數(shù)量為m,每種環(huán)境變量包含n個測試點，環(huán)境溫度為T,則每種環(huán)境變量所對應(yīng)的環(huán)境變量向量環(huán)境影響矩陣

所述步驟D)中求解相關(guān)性函數(shù)f(V_e(t),Φ_(t))時，先將計量設(shè)備誤差矩陣Φ進行直方圖統(tǒng)計降維，設(shè)定誤差區(qū)間并統(tǒng)計計量設(shè)備誤差矩陣Φ落到各誤差區(qū)間的誤差點數(shù)，得到直方圖向量然后對環(huán)境影響矩陣Ve中的每一組環(huán)境變量向量分別與直方圖向量進行協(xié)方差計算：

其中，為的期望,為的期望,為的期望,根據(jù)計算得到與的協(xié)方差

計算相關(guān)系數(shù)ρ_xy：

其中，表示對與進行協(xié)方差計算，表示對與進行協(xié)方差計算；

根據(jù)求得的相關(guān)系數(shù)的大小對誤差出現(xiàn)與環(huán)境變量之間的關(guān)系進行判斷分析：相關(guān)系數(shù)越小說明該直方圖向量所代表的誤差出現(xiàn)與該種環(huán)境變量之間的線性相關(guān)程度越低，反之則線性相關(guān)程度越高。

本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)分析計量設(shè)備誤差與環(huán)境因素之間的關(guān)系，有利于計量設(shè)備失效機理的研究；

(2)基于Hadoop并行集群架構(gòu)對計量設(shè)備的誤差檢測結(jié)果進行存儲和分析，選擇負(fù)荷最低的服務(wù)器進行基于大數(shù)據(jù)的分析計算，具有分析速度快、設(shè)備利用率高和分析處理能力強的優(yōu)點；

(3)利用求解計量設(shè)備誤差矩陣與環(huán)境影響矩陣之間的相關(guān)性函數(shù)的方式判斷計量設(shè)備誤差與環(huán)境變量之間的關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)對大量的檢測數(shù)據(jù)的快速分析，進一步提高了分析效率；

(4)求解相關(guān)性函數(shù)時先將計量設(shè)備誤差矩陣進行直方圖統(tǒng)計降維，在利用降維后的直方圖向量進行協(xié)方差計算，進一步減小了運算量，提高了運算效率。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。

本發(fā)明實施例公開了一種基于大數(shù)據(jù)的計量設(shè)備誤差分析方法，主要應(yīng)用于國網(wǎng)計量中心典型環(huán)境監(jiān)測平臺的誤差分析，該方法基于計量設(shè)備檢測系統(tǒng)運行，該系統(tǒng)由主監(jiān)測平臺和四個分別與主監(jiān)測平臺相通訊連接的地區(qū)檢測基地所組成，主監(jiān)測平臺設(shè)置若干主監(jiān)測平臺服務(wù)器，地區(qū)檢測基地設(shè)置有若干子站服務(wù)器，該系統(tǒng)基于Hadoop并行集群架構(gòu)搭建，以便于實現(xiàn)大數(shù)據(jù)的存儲和分析；

具體實施過程如下：

主監(jiān)測平臺服務(wù)器根據(jù)各子站服務(wù)器的計算負(fù)荷情況選擇計算負(fù)荷最低的服務(wù)器作為當(dāng)前分析任務(wù)的分析服務(wù)器，并將當(dāng)前分析任務(wù)所需的原始數(shù)據(jù)傳遞至分析服務(wù)器；所述原始數(shù)據(jù)包括所檢測到的計量設(shè)備誤差和檢測環(huán)境參數(shù)；

分析服務(wù)器根據(jù)計量設(shè)備誤差構(gòu)建計量設(shè)備誤差矩陣Φ：設(shè)該次分析涉及M臺計量設(shè)備、每臺計量設(shè)備在一個環(huán)境變量下進行N₀次誤差檢測、每次檢測具有N₁個測試點、且N＝N₀×N₁,則該種環(huán)境變量下可得到一個M×N的計量設(shè)備誤差矩陣Φ；

并且分析服務(wù)器根據(jù)檢測時的環(huán)境參數(shù)情況構(gòu)建環(huán)境影響矩陣Ve：設(shè)環(huán)境變量的種類的數(shù)量為m、每種環(huán)境變量包含n個測試點，環(huán)境溫度為T,則每種環(huán)境變量所對應(yīng)的環(huán)境變量向量環(huán)境影響矩陣

考慮時間t的影響求解計量設(shè)備誤差矩陣Φ_(t)與環(huán)境影響矩陣V_e(t)之間的相關(guān)性函數(shù)f(V_e(t),Φ_(t))，根據(jù)求解結(jié)果分析計量設(shè)備的誤差與各種環(huán)境變量之間的關(guān)系。

作為本實施例的進一步改進：在求解相關(guān)性函數(shù)f(V_e(t),Φ_(t))時，先將計量設(shè)備誤差矩陣Φ進行直方圖統(tǒng)計降維，設(shè)定誤差區(qū)間并統(tǒng)計計量設(shè)備誤差矩陣Φ落到各誤差區(qū)間的誤差點數(shù)，得到直方圖向量然后對環(huán)境影響矩陣Ve中的每一組環(huán)境變量向量分別與直方圖向量進行協(xié)方差計算：

其中，E為期望值，為的期望,為的期望,為的 期望,根據(jù)計算得到與的協(xié)方差計算Pearson相關(guān)系數(shù)ρ_xy：

其中，表示對與進行協(xié)方差計算，表示對與進行協(xié)方差計算；

根據(jù)求得的相關(guān)系數(shù)的大小對誤差出現(xiàn)與環(huán)境變量之間的關(guān)系進行判斷分析：相關(guān)系數(shù)越小說明該直方圖向量所代表的誤差出現(xiàn)與該種環(huán)境變量之間的線性相關(guān)程度越低，反之則線性相關(guān)程度越高。

本實施例中在求解相關(guān)性函數(shù)時先將計量設(shè)備誤差矩陣進行直方圖統(tǒng)計降維，利用降維后的直方圖向量進行協(xié)方差計算，可以進一步減小了運算量，提高了運算效率。

本實施例中基于Hadoop并行集群架構(gòu)對計量設(shè)備的誤差檢測結(jié)果進行存儲和分析，選擇負(fù)荷最低的服務(wù)器進行基于大數(shù)據(jù)的分析計算，能夠加快數(shù)據(jù)分析速度、提高設(shè)備利用率，加強數(shù)據(jù)分析處理能力。

本實施例利用求解計量設(shè)備誤差矩陣與環(huán)境影響矩陣之間的相關(guān)性函數(shù)的方式判斷計量設(shè)備誤差與環(huán)境變量之間的關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)對大量的檢測數(shù)據(jù)的快速分析，進一步提高了分析效率。

以上所述實施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實施例，本發(fā)明的保護范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。