基于主成分分析法的電子式電能表計(jì)量性能影響研究

李玲華 龐博 鄢烈奇

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，當(dāng)前各種電子式電能表出現(xiàn)在人們的眼前。然而，由于各種因素的影響，這些電能表在日常使用的過程當(dāng)中常常會(huì)出現(xiàn)計(jì)量錯(cuò)誤的問題，從而對(duì)電力企業(yè)的信用造成嚴(yán)重的影響。本文采用主成因分析法，全面的尋找對(duì)電子式電能表計(jì)量性能造成影響的一些因素，對(duì)電能表展開相應(yīng)的誤差實(shí)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：主成因分析法;電子式電能表;計(jì)量性能;影響

0.引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，電子式電能表的研究工作取得了突破性的進(jìn)展。當(dāng)前，功能越來越強(qiáng)大的電子式電能表已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在人們的日常生活當(dāng)中，為電子計(jì)量的相關(guān)工作帶來了極大的便利。然而，就目前的實(shí)際情況而言，在電子式電能表使用的過程當(dāng)中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)計(jì)量錯(cuò)誤的問題，這一問題的出現(xiàn)給電力企業(yè)帶來了很大的困擾。為了對(duì)電能表計(jì)量錯(cuò)誤的原因進(jìn)行探究，本文采用主成因分析方法對(duì)電表展開了全面的研究。

1主成因分析

1.1? 電子式電能表樣本的選取

電子式電能表對(duì)于電力企業(yè)來說有著不可替代的作用，通過電子式電能表的合理利用可以大幅度提高電力計(jì)量工作的效率以及準(zhǔn)確度，使得電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到保證。然而由于電子式電能表在實(shí)際使用過程當(dāng)中所處的環(huán)境差別相當(dāng)大，有些電能表的使用環(huán)境還相當(dāng)?shù)膼毫?。電能表在?shí)際使用的過程當(dāng)中會(huì)受到周圍環(huán)境溫度、濕度或者是其他一系列因素的影響，而導(dǎo)致計(jì)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。為了保證樣本選取的代表性，本文以將各種運(yùn)行環(huán)境以及運(yùn)行年限下的電能表隨機(jī)取了164只作為樣本對(duì)其進(jìn)行分析。

1.2? 基于主成因權(quán)重給定法

該方法在實(shí)際使用的過程當(dāng)中，由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)常常被人們用在研究多變量的課題當(dāng)中。在正式實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中，通過全方位的考慮后將每支電子式電能表的影響因子作為不確定度引入到電子式電能表基本誤差當(dāng)中。當(dāng)多個(gè)相關(guān)的變量在實(shí)驗(yàn)的過程當(dāng)中其相應(yīng)的變化都能夠在一定程度上反映出此課題的信息有一定重疊的時(shí)候，通過降維思想把多個(gè)變量通過科學(xué)合理的方式方法使其轉(zhuǎn)化為更加方便計(jì)量的少數(shù)幾個(gè)變量。轉(zhuǎn)化工作完成之后，數(shù)據(jù)中包含的信息將會(huì)變得更加豐富。為了使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠盡可能真實(shí)的反映出電子式電能表在使用過程當(dāng)中的影響因素，這些變量應(yīng)該盡可能的保持原有的信息。

1.2.1????? 原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

在本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程當(dāng)中，假設(shè)有ρ 個(gè)影響因子，對(duì)n個(gè)實(shí)際采集的樣本進(jìn)行全方位的分析工作。與此同時(shí)，在對(duì)這些因數(shù)進(jìn)行數(shù)值分析的過程當(dāng)中，采用正交變換這一科學(xué)的數(shù)學(xué)工具將分量相關(guān)的原隨機(jī)向量表示為：

2實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

按照國家相關(guān)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，在試驗(yàn)正式進(jìn)行的過程當(dāng)中選用準(zhǔn)確度等級(jí)為0.05級(jí)的電能表作為相應(yīng)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣本。在試驗(yàn)開始的時(shí)候，結(jié)合實(shí)際情況為其相應(yīng)的負(fù)載點(diǎn)進(jìn)行全方位的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

2.1運(yùn)行年限

通過對(duì)圖一分析后不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)智能電能表使用超過三年之后要比使用期限在三年之內(nèi)的智能電能表誤差的穩(wěn)定性表現(xiàn)的更差，并且最終誤差的波動(dòng)范圍也要大得多。而且在計(jì)量過程當(dāng)中數(shù)據(jù)的誤差值也明顯的變得更大。因此實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行不難發(fā)現(xiàn)，電子式電能表在實(shí)際使用過程當(dāng)中相應(yīng)的計(jì)量誤差會(huì)不斷的隨著運(yùn)行年限的增大。而通過對(duì)智能電能表三年以內(nèi)的用戶以及智能電能表使用大于等于三年的用戶基本誤差差值進(jìn)行比對(duì)的話，通過圖二的（a）（b）不難發(fā)現(xiàn)：一些使用年限已經(jīng)超過三年的智能電能表，在本次實(shí)驗(yàn)正式進(jìn)行過程當(dāng)中其結(jié)果所表現(xiàn)出來的基本誤差和歷史的基本誤差值要比使用年限未超過三年的智能電能表基本誤差大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果不難得出結(jié)論：電子式電能表會(huì)不斷的隨著運(yùn)行年限的增加而導(dǎo)致增長誤差變差加大。

2 不同運(yùn)行年限單相電子式電能表誤差變差曲線分布圖

2.2 自然環(huán)境

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)于電子式電能表來說如果所處的環(huán)境運(yùn)行環(huán)境當(dāng)中溫度、濕度變化較大的話，那么相應(yīng)的運(yùn)行結(jié)果也會(huì)有著非常明顯的區(qū)別。一般來說處于溫帶大陸性氣候的電能表和在半濕潤半干旱氣候以及暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候相比較而言，在一定的變化范圍內(nèi)電子式電能表的記錄誤差會(huì)不斷的隨著濕度的增加而增加。當(dāng)濕度保持一致的情況下，電子式電能表的最終計(jì)量誤差會(huì)和溫度的具體變化情況呈現(xiàn)出反比的關(guān)系。

2.3 生產(chǎn)廠家

根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果進(jìn)數(shù)據(jù)分析表明，實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中所選取的兩個(gè)生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的電子式電能表在實(shí)際使用的過程當(dāng)中，用電負(fù)荷的變化情況對(duì)于電子式電能表的計(jì)量誤差影響并不是很明顯。

3結(jié)束語

本篇文章通過主成因分析法這一科學(xué)合理的方法，對(duì)電子式電能表在實(shí)際使用過程當(dāng)中各種影響因素進(jìn)行了全面的分析，并且在樣品庫中按照科學(xué)合理的方式方法選取出具有代表性的樣品進(jìn)行相應(yīng)的誤差實(shí)驗(yàn)。通過誤差實(shí)驗(yàn)的最終數(shù)據(jù)分析表明，如果電子式電能表在實(shí)際使用的過程當(dāng)中使用的年限太過于久遠(yuǎn)將會(huì)使得相應(yīng)的誤差隨著使用年限的增加而增加。與此同時(shí)，電子式電能表在實(shí)際使用過程當(dāng)中周邊的環(huán)境，例如濕度、溫度等一系列因素也會(huì)對(duì)電子式電能表的計(jì)量功能的正常使用造成較大的影響。

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