專利名稱：儀表校準方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及如權利要求1前序部分的校準方法。 本發明還涉及儀表校準的系統。
背景技術：
在能量測量中，遠程讀取呈顯著增長趨勢。尤其在瑞典和其它北歐國家，這 個趨勢存在很大的壓力。在能量巨大缺乏的中國同樣有向遠程讀取轉變的壓力。隨 著遠程讀取儀表變得普及，用專門儀表監視能量的品質是非常可能的。這是因為普 通的遠程讀取和它帶來的效率增加不一定足以彌補電力公司由于遠程讀取所招至 的花費。在存在多個儀表的地點，自然首先從最精確的儀表讀取儀表的能耗并且該 儀表將數據傳送至電力公司。儀表足夠的精度對于消費者和電力公司兩者都是重要 的。儀表計量的法規從一個國家至另一個國家有很大的不同。然而，所有國家都需 要一些確定儀表精確性的方法。已達到某一年限的儀表經常被收集以檢查并在維護 后返回現場或由新儀表代替。通過采樣，可識別低劣的儀表存貨，但這種方法不保 證所有儀表的精確性。
現有技術的一個缺點是隨機檢查方法是不精確的，并且清楚地給出錯誤讀數 的儀表可能仍未檢測出。過晚用新儀表更換舊儀表導致明顯的錯誤增加，而另一方 面，過早更換儀表將明顯地增加成本。
發明內容
本發明旨在消除前面公開的現有技術的缺陷并為此形成用于校準儀表(尤其 是能耗儀表)的完全新型的方法。
本發明基于使用一個更精確的儀表以測量多個簡單儀表的總量，并通過對所 有儀表的重復的和至少近乎同時發生的測量來產生關于每個儀表相對求和儀表的 測量結果的各個測量結果的統計信息。不合格的儀表是基于測量結果的統計特性測 得的。在本發明的一個較佳實施例中，測量電能消耗。
更具體地，根據本發明的方法的特征為權利要求l的特征部分所陳述的內容。 根據本發明的系統的特征為權利要求8的特征部分所陳述的內容。 通過本發明的幫助可實現大量的優點。
借助根據本發明的方法，可測量在遠程可讀取儀表周圍聯網的儀表的不精確 性而不必將這些儀表從網絡斷開。由于只要求求和儀表為精確儀表，因此只需要一
小部分數量的昂貴的目前要求的精確儀表。由于電度表的價格大約為€ 30而一個 使用GSM的可遠程讀取的儀表的現價大約為€ 100，因此儀表的斷開、校準和再安 裝是非常明顯的額外成本。將來，儀表的相對成本將減少，但使用傳統校準方法的 校準過程的成本可能會增加。因此根據本發明將自動校準引入電網將是節約成本的 一個非常重要的舉措。
如果使用移動電話的RFID讀取被添加至現有的儀表，則能夠在它們的校準中 也采用本發明公開的方法。
附圖簡述
下面借助實例和參照附圖對本發明進行說明。
圖1示出適用于根據本發明的方法的一個系統的方框圖。
圖1示意地示出一系統，其中K儀表1連接于例如公寓區中的"采集儀表"4， 采集儀表4通過導線或無線地連接于數據網絡7。采集儀表4、或各個j儀表l也 在數據網絡7上連接于在變電站2附近的遠程可讀儀表3和6。根據我們的估計， 我們假設采集儀表4具有明顯比其后網絡中的儀表1更精確的精確等級。在這種應 用下，儀表1也被稱為現場儀表。從這些儀表讀出的測量結果借助數據網絡被發送 至服務器5以進行計算操作。
首先闡述一個簡單實例，其中多個j儀表1連接于例如公寓區中的采集儀表4。 另外，假設測量數據以規定間隔被采集入存儲器。現在我們可寫出關聯于一瞬時或 一時間段i的等式。
在該等式中，Ej表示在各個儀表j(l)中緩慢地時間依賴的系統誤差，而PjQ
是其零點誤差。這里假設采集儀表4是精確的，或者與之關聯的誤差是已知的。一旦我們進行了 N次測量，我們能基于結果寫出下列矩陣等式。
<formula>formula see original document page 6</formula>
如果我們假設測量進行地足夠頻繁，我們就能假設各用戶的結果不完全相關 于另一儀表的結果。另外，我們假設每個用戶使用的功率隨時間變化。這在數學上 意味著上面等式的功率矩陣的行列式偏離零。我們首先假設在儀表1中不存在零點 誤差。我們現在能就各個儀表l (等式中的j)的相對不精確性對等式進行求解。
<formula>formula see original document page 6</formula>另外，我們能基于測量結果求解誤差偏離。不精確性的不確定性取決于在各
儀表1功率使用的偏差以及各儀表1和采集儀表4兩者的測量偏差。然而，本質問 題在于，隨著時間推移功率流過的所有儀表(1)都將被校準。這里所述的求解要 求矩陣的逆運算，這要求大量的處理器能力。另外，誤差的不精確性的計算要求矩 陣的逆運算。然而，矩陣的逆運算可使用所謂遞歸方法消除，在遞歸方法中，基于 每個新的測量結果校正誤差矢量的值。遞歸方法的使用允許采集儀表4的處理器使 用其本身的處理器估算誤差。這顯著減少在儀表和服務器5之間傳遞數據的需求。 在工廠、購物中心和公寓區，通過使用本地數據網絡7以1秒一10秒的間隔測量 每個儀表的讀數，并且采集儀表4基于這些結果估算各儀表的不精確性，這是很值 得的。可附加該信息以形成"品質信息"部分并在需要時將其發給電力公司，例如 以1小時一l月的間隔。也可這樣操作以僅在誤差足夠大并且其不確定性小于誤差 的情況下發送關于可能的不合格儀表和誤差量級的信息。在遠程讀取的數據從各儀 表直接發送至電力公司的情形下，必須在中央計算機中進行計算和以盡可能近的間 隔獲得遠程讀取結果，由此基于這些結果求解儀表的不精確性。在這種情況下適當 的時間間隔為1-10分鐘。讀取儀表的頻率越低，儀表不精確性的估計所花費的時 間越長。然而，幸運的是，大的誤差將很快被發現并因此出故障的儀表將很快被檢測出來。
通過從低電壓網絡和高電壓網絡兩者中的所有儀表采集小時數據，該方法實 現一種情形，其中原理上只有一個測量整個電力公司下的網絡的能量的儀表需要被 校準。如果例如用三個儀表替換這些測量非常大量功率的儀表，也可基于遠程讀取 以監視這些儀表是否已形成故障。通過將遠程讀取引入整個網絡并采用上述方法， 電力公司基本可以完全自動地監視儀表的可靠性。
因此，參照圖1，借助儀表4對儀表1的校準方法可以相應方式借助更高級的
釆集儀表5應用于儀表4。
總地來說，通過計算偏差，我們注意到僅流過少量功率的儀表的不精確性的 不確定性仍然很大，反之，測量大能量讀數的儀表變得更為精確地校準。如果通過 旁路某一儀表而從網絡取得功率，這種模型使我們明白某個儀表的不精確性已快速 變化。然而，如果儀表的不精確性典型為非常緩慢的時間的函數，在這種情形下可 通過旁路某一儀表而從網絡取得功率，或者在網絡上存在泄漏(leak)。換句話說， 通過監視儀表不精確性隨時間的演變，可推導出網絡的狀況，或者電網的可能的濫 用。另外，如果碰巧在某些子網中的所有儀表中的誤差是相同的，則能夠懷疑原因 在于采集儀表的錯誤讀取，而不在于網絡中的儀表。當然，可借助處于網絡高電壓 側的儀表來估算采集儀表的不精確性。
該方法并不規定電力公司是否有權基于誤差數據校正儀表的讀數，或者是否 必須更換出故障的儀表。原則上，允許儀表的讀數的校正達到某一極限，以使儀表 根本不需要僅因為一次錯誤的讀數而被更換。當然，如果儀表的不精確性是因為非 線性的緣故，則儀表的讀取無法被校正。
我們已經描述一種簡單的方法，用來監視遠程讀取網絡中的電度表的誤差。 這種方法的引入給電力公司帶來了重要的節約。另外，該方法允許監視網絡狀況和 可能的濫用。即使在所述實例中我們涉及的是單相情形，本發明自然也能用于三相 網絡。例如，如果在公寓區內，三相網絡通過三相求和儀表連接于單相儀表，則該 方法的優勢尤為突出。這是因為只有合理數目的儀表數將跟隨一個相并因此將更快 地檢測出儀表中的誤差。這種方法自然也可用于區域供熱儀表，然而網絡功率損失 的變化和溫度變化將會妨礙該方法的使用。這種方法也可應用于工廠、天然氣田等 流體儀表中。
校準計算是使用某些適當的計算機5完成的，計算機5較佳的作為數據網絡7 的計算服務器直接連接。測量結果當然能以借助數據網絡7之外的其它方式傳送至計算機5而計算，例如借助適當的存儲介質，比如可移動硬盤或某些其它類似的存 儲介質。
從前述實例可以清楚知道， 一種典型的可測得量是電能的損耗。然而，本發 明可適用于由測量系統測量的任何量，只要系統中要被校準的儀表的總讀數是使用 一個采集儀表測得的，該總讀數應當形成前述若干儀表的量的精確和。在電網中，
這是通過將采集儀表置于代表各子儀表(例如現場儀表)的總電流的導體上而實現 的。在水表或區域供熱儀表的情形下，采集儀表在另一方面測量主管道的流量或能 量，在主管道之后布置有諸如現場儀表的低級儀表。
該方法也可借助軟件局部地實現在每個采集儀表中。
根據本發明，可通過測量每個儀表中的電壓并在系統存儲器中采集電壓數據
來考慮釆集儀表4和在其之下的儀表1之間的傳遞路徑及其變化。如果采集儀表4 和低級儀表1之間的電壓差以固定電流改變，則可以知道傳遞路徑的特性已改變， 例如由誤差狀態或溫度變化所造成。相應地，可通過同時測量流過每個儀表的功率 和電壓之比來估算傳遞路徑的特性，由此該比的變化指示傳遞路徑特性的變化。 上述測量方式既可用于提高測量的精確性又可用于檢測網絡故障。
權利要求
1.一種校準系統中儀表的方法，其中若干儀表(1，j)用來測量要求的量；一個采集儀表(4)用來測量形成前述若干儀表(1)的總量的量，其特征在于，若干儀表(1)和采集儀表(4)兩者的測量結果被反復地和至少近乎同時地記錄；以及從記錄的測量數據及其記錄次數，產生各儀表(1，j)的相對測量誤差和可能的誤差偏離的模型。
2. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，各儀表(1， j)的相對測量結果 和可能的誤差偏離的模型是通過矩陣計算方法產生的。
3. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，測量能耗。
4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，測量電能耗。
5. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，測量水消耗。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述模型在采集儀表(4)中本 地創建。
7. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述模型創建于數據網絡的服務 器(5)的中央。
8. —種用于校準儀表的系統，其中若干儀表(1， j)被設置以測量要求量， 并且一個采集儀表(4)被設置以測量形成前述若干儀表(1)的總量的量，其特征在于，所述系統包括用于反復地和至少近乎同時地記錄若干儀表(1)和采集儀表(4) 兩者的測量結果的裝置；以及計算裝置(5)，通過所述計算裝置(5)從記錄的測量數據及其記錄次數， 產生各儀表(1， j)的相對測量誤差和可能的誤差偏離的模型。
9. 如權利要求8所述的系統，其特征在于，所述系統包括通過矩陣計算方法 產生各儀表(1， j)的相對測量誤差和可能的誤差偏離的模型的裝置(5)。
10. 如權利要求8所述的系統，其特征在于，儀表(1， 4)被設置成測量能耗。
11. 如權利要求8所述的系統，其特征在于，儀表(1， 4)被設置成測量電能耗。
12. 如權利要求8所述的系統，其特征在于，儀表(1， 4)被設置成測量水 消耗。
13. 如權利要求8所述的系統，其特征在于，計算裝置(5)位于采集儀表(4)中。
14. 如權利要求8所述的系統，其特征在于，計算裝置(5)集中在數據網絡 (7)中。
15. —種計算機程序產品，所述計算機程序產品實現如權利要求l-6所述的任 何校準方法。
全文摘要
本公開揭示一種用于校準系統中的儀表的方法，其中若干儀表(1，j)用來測量要求的量；一個采集儀表(4)用來測量形成前述若干儀表(1)的總量的量。根據本發明，若干儀表(1)和采集儀表(4)兩者的測量結果被反復地和至少近乎同時地記錄；并從記錄的測量數據及其記錄次數，產生各儀表(1，j)的相對測量誤差和可能的誤差偏離的模型。
文檔編號G01R22/06GK101322043SQ200680044979
公開日2008年12月10日 申請日期2006年11月27日 優先權日2005年12月1日
發明者H·瑟帕 申請人:芬蘭國立技術研究中心