一种便于校验误差的多用户电能表和误差校验方法

摘要

本发明公开了一种便于校验误差的多用户电能表和误差校验方法，该电能表包括：至少两级1进n出的电能阵列，每一级1进n出的电能阵列包括一个位于进线侧的电能传感器总表和n个位于出线侧的电能传感器分表，一个位于进线侧的电能传感器总表和n个位于出线侧的电能传感器分表构成相对能量守恒关系；在上一级1进n出的电能阵列中位于出线侧的电能传感器分表，为下一级1进n出的电能阵列位于进线侧的电能传感器总表。在本发明中，通过1进n出的电能阵列，可以设计和制成误差可以实时计算和检测的多用户电能表，1进n出的电能阵列可以减小数据计算规模，减弱用户使用电能的习惯的规律性和相似性造成电能数据计算面临的多重共线性影响。

说明书

技术领域

本发明属于智能表测量技术领域，更具体地，涉及一种便于校验误差的多用户电能表和误差校验方法。

背景技术

目前，大量使用的电能表，因为在现实生活中的使用量太大，无法都拆回实验室检测电能误差。亟需找到在线检测这些电能表误差的技术和方法；

对于数学算法而言，当用电系统比较大时，用电系统中所包含的电能表很多，用户电能消费习惯的相似性，会衍生出电能表计数据的多重共线性问题，数据计算方法的计算精度受到影响。

传统做法是，在被测量电能表的管线上或者节点处安装电能表副表，或者临时加装误差检测设备，测量每一个点的电能，需要时分别校验每个用户电能表的测量误差。这种做法带来的问题是，电能表误差校验的工作量巨大，成本过高。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种便于校验误差的多用户电能表和误差校验方法，其目的在于通过1进n出的电能阵列不仅可以构造任何规模的电能表，而且通过1进n出的电能阵列可以将用电用户规模较大的电能表系统划分为若干规模较小的电能阵列，每个电能阵列均满足相对能量守恒定律，分别计算每个电能阵列中的电能传感器的误差，减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度，由此解决电能数据的多重共线性的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种便于校验误差的多用户电能表，将带有电能传感器的管线的供电系统构造为多个便于计算误差的子系统总合的结构，包括：至少两级1进n出的电能阵列，其中，每一级1进n出的电能阵列包括一个位于进线侧的电能传感器总表和n个位于出线侧的电能传感器分表，一个位于进线侧的电能传感器总表和n个位于出线侧的电能传感器分表构成相对能量守恒关系；

其中，针对相邻两级1进n出的电能阵列，在上一级1进n出的电能阵列中位于出线侧的电能传感器分表，为下一级1进n出的电能阵列位于进线侧的电能传感器总表；

其中，位于最上一级1进n出的电能阵列中的电能传感器总表用于与供电电源线连接，位于最后一级1进n出的电能阵列中的电能传感器分表用于与多个用户端不同的负荷连接，作为多个用户的独立的电能表使用。

优选地，电能传感器包括电压传感器、电流传感器、电功率传感器或电能量传感器中的任意一种或多种。

其中，在所述1进n出的电能阵列中，位于进线侧的电能传感器总表可以是三相进线的三相电能表，对应的出线侧的多用户电能表可以是三相出线的三相电能表或者是单相出线的单相电能表；或，位于进线侧的电能传感器总表可以是单相电源单相电能表，对应的出线侧的多用户电能表是单相出线的单相电能表。

优选地，所述1进n出的电能阵列为1进2出的电能阵列，所述电能表包括一级1进2出的电能阵列；

其中，位于进线侧的电能传感器总表作为1个用户的电能表使用，用于与根电源进线连接，2个位于出线侧的电能传感器分表串联在用户侧的两路负荷中；或，

其中，位于进线侧的电能传感器总表作为1个用户的电能表总表使用，用于与电源进线连接，2个位于出线侧的电能传感器分表串联在2个用户侧的供电支路上，作为2个用户的电能表使用。

优选地，所述多用户电能表还包括加装误差参考标准装置的接口，所述误差参考标准装置通过所述接口串联在多用户电能表的一个指定的电能传感器所在的支路上；

当所述误差参考标准装置设置在最后一级1进n出的电能阵列的支路上时，通过从下层级往上层级递进计算的方式，传递误差参考值，以对电能表进行校准，得到无误差数据或等误差数据；

当所述误差参考标准装置设置在最上一级1进n出的电能阵列的支路上时，通过从上层级往下层级递进计算的方式，传递误差参考值，以对电能表进行校准，得到无误差数据或等误差数据；

当所述误差参考标准装置设置在中间级1进n出的电能阵列的支路上时，通过从中间级往上层级递进计算的方式，以及通过中间级往下层级递进计算的方式，传递误差参考值，以对电能表进行校准，得到无误差数据或等误差数据。

优选地，所述多用户电能表进线电源为三相电，多用户电能表内部包括第一1进n出的电能阵列和第二1进n出的电能阵列，其中，所述第一1进n出的电能阵列和所述第二1进n出的电能阵列运行在不同相上且电气联系上相互独立；

所述电能表还包括一误差参考标准装置，所述误差参考标准装置设置在所述第一1进n出的电能阵列的一管线支路上，所述误差参考标准装置还设置在所述第二1进n出的电能阵列的一管线支路上，其中，被选定的管线支路上设置有开关；

其中，通过设置开关的状态切换所述误差参考标准装置被串入的管线支路，以选择性地将所述误差参考标准装置串联至所述第一1进n出的电能阵列或所述第二1进n出的电能阵列，实现误差参考标准装置已知误差数值的相间传递。

优选地，所述多用户电能表分为第一多用户电能表和第二多用户电能表，所述第一多用户电能表包括第一1进n出的电能阵列，所述的第二多用户电能表包括第二1进n出的电能阵列，其中，所述第一1进n出的电能阵列和所述第二1进n出的电能阵列可以分属不同相，在电气联系上可以相互独立；

所述多用户电能表还包括一误差参考标准装置，所述误差参考标准装置设置在所述第一1进n出的电能阵列的一管线支路上，所述误差参考标准装置还设置在所述第二1进n出的电能阵列的一管线支路上，其中，被选定的管线支路上设置有开关；

其中，通过设置开关的状态切换所述误差参考标准装置被串入的管线支路，以选择性地将所述误差参考标准装置串联至所述第一1进n出的电能阵列或所述第二1进n出的电能阵列，用以实现不同的多用户电能表之间的误差参考标准装置的标准误差数据的传递。

优选地，所述多用户电能表包括微处理器和数据传输模块，所述微处理器与各个电能传感器连接，所述数据传输模块与所述微处理器相连，用于向云服务器发送微处理器从各个电能传感器中采集到的电能数据。

按照本发明的另一方面，提供了一种多用户电能表的误差校验方法，所述电能表包括：至少两级1进n出的电能阵列，其中，每一级1进n出的电能阵列包括一个位于进线侧的电能传感器总表和n个位于出线侧的电能传感器分表，一个位于进线侧的电能传感器总表和n个位于出线侧的电能传感器分表构成相对能量守恒关系；

其中，针对相邻两级1进n出的电能阵列，在上一级1进n出的电能阵列中位于出线侧的电能传感器分表，为下一级1进n出的电能阵列位于进线侧的电能传感器总表；

其中，位于最上一级1进n出的电能阵列中的电能传感器总表用于与供电电源进线连接，位于最后一级1进n出的电能阵列中的电能传感器分表用于与用户端多个用户不同的负荷连接；

所述误差校验方法包括：

在所述多用户电能表接口中加装的一个误差参考标准装置并赋予其参考误差值；

采集所述多用户电能表中全部输入支路和输出支路上的电能传感器的原始测量数据，以及所述误差参考标准装置的原始测量数据；

针对所述误差参考标准装置所在的1进n出的电能阵列，利用相对能量守恒关系，计算得到所述误差参考标准装置所在的1进n出的电能阵列中的电能传感器的参照测量误差值；

获取与已经计算得到参照测量误差值的电能传感器存在上一级或者下一级1进n出关系的电能阵列，利用相对能量守恒关系，计算得到相应上一级或者下一级1进n出的电能阵列中的电能传感器的参照测量误差值；

通过一次或者多次所述上一级或者下一级计算出1进n出的电能阵列中的电能传感器的参照测量误差值过程，从而得到所述多用户电能表中全部电能传感器的参照测量误差值，以根据每一电能传感器的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到全部用户电能表的等误差数据或无误差数据。

优选地，所述根据每一电能传感器的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到等误差数据或无误差数据包括：

利用参照测量误差值补偿对应的原始测量数据，得到各电能传感器相对于误差参考标准装置的参考误差值的等误差数据；其中，在误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在ΔX偏差时，利用ΔX偏差补偿对应的各电能传感器的等误差数据，得到无误差数据；或者，

直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各电能传感器的无误差数据。

优选地，获取误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间的ΔX偏差，具体为：

取下被选定作为误差参考标准装置的电能传感器，测量被取下的电能传感器的真实误差值；被取下的电能传感器的真实误差值减去被选定的电能传感器的参考误差值，得到ΔX偏差。

优选地，确定误差参考标准装置和被赋予的参考误差数值，具体为：

在多用户电能表的一个指定的电能传感器所在的支路上加装的接口上，串联一已知真实误差值的第一电能传感器；

在多用户电能表运行过程中，分别读取第一电能传感器的电能数据和被选定的支路上的电能传感器的电能数据，计算出被选定的支路上的电能传感器的真实误差值；

被选定的支路上的电能传感器作为误差参考标准装置，并且，使用计算得到的被选定的支路上的电能传感器的真实误差值，计算得到电能表中每一相连的电能传感器的真实误差。

优选地，所述误差参照标准装置的参照误差值，包括：

在多用户电能表中，任一选取电能传感器作为误差参照标准装置后，为所述误差参照标准装置的测量误差配以预设的参照误差值，其中，所述误差参照标准装置的预设的参照误差值与自身实际误差值的差值，等于ΔX偏差。

优选地，所述误差校验方法还包括：

在采集到电能传感器的原始测量数据后，确定各原始测量数据的相似情况；

若存在至少两组原始测量数据的相似度大于预设的相似度阈值，则采用分级计算的方式，级联计算各个电能传感器的测量误差，以对原始测量数据进行校验；

若各组原始测量数据的相似度均小于预设的相似度阈值，则将位于最后一级1进n出的电能阵列中的电能传感器分表，与位于最上一级1进n出的电能阵列中的电能传感器总表，利用相对能量守恒关系，得到相应电能传感器的测量误差，以对原始测量数据进行校验。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供了一种便于校验误差的电能表和误差校验装置，本发明所提供的电能表包括至少两级1进n出的电能阵列，其中，1进n出的电能阵列不仅可以构造任何规模的电能表，还可以设计和制成误差可以实时计算和检测的多用户电能表，1进n出的电能阵列，而且通过1进n出的电能阵列可以将规模较大的电能表划分为若干规模较小的电能阵列，每个电能阵列均满足相对能量守恒定律，分别计算每个电能阵列中的电能传感器的误差，减弱用户使用电能的习惯的规律性和相似性造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种便于校验误差的多用户电能表的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种便于校验误差的多用户电能表的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种基于共享标准的电路结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种电表箱的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种电表箱的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种误差校验方法的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的图6中步骤10的第一种实现方式的流程示意图；

图8是本发明实施例提供的图6中步骤10的第二种实现方式的流程示意图；

图9是本发明实施例提供的图6中步骤10的第三种实现方式的流程示意图；

图10是本发明实施例提供的一种电能表与一已知ΔX偏差的电能传感的结构示意图；

图11是本发明实施例提供的一种电能表与另一已知ΔX偏差的电能表的结构示意图；

图12是本发明实施例提供的一种误差校准装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明所涉及的误差参考标准装置指的是作为误差参考基准的标准器，因此，描述中的确定误差参照标准装置，某种含义上来说就是将误差参考标准装置所上报的电能数据作为计算过程中破除齐次方程的误差参考标准。无论使用物理实验方法还是使用数学计算方法，任何一个量的测量都是相对于一个参考基准的测量；任何一次测量误差的检测都是相对于一个误差参考基准的检测，这个用于误差参考基准的标准器或数据被称为误差参考标准。例如，传统电能表误差检验的实验中的“标准表”就是一种误差参考标准。利用电能数据计算误差时，被当做参考基准数据使用的电能传感器的数据误差，就是这次计算的误差参考标准。

本发明所涉及的等误差数据指的是：对于任何一个有误差的传感器，当它的测量误差被检测出来后，用这个检测出来的误差值对传感器的原始测量数据(该原始测量数据带有误差)做误差校准处理之后，得到的所有校准后的电能数据仍然存在的误差都等于检测误差方法带来的误差。这些校准后的电能数据被称为“等误差”数据。所述的“等误差”等于误差参考标准自身的误差值(在本发明各实施例中也被描述为ΔX偏差)。等误差概念下，经过误差校准处理后，传感系统的每一个电能数据的测量误差是相同的。等误差概念，是发明人是针对传感系统领域经过多年研究后提出的有效理论。

本发明所涉及的无误差数据指的是：对于任何等误差数据，当它的“等误差”被测量和校准后，得到的数据即为无误差数据。考虑到理论上不可能存在绝对的无误差数据，可以换言之，无误差数据就是没有误差或者误差可以忽略不计的数据。

实施例1：

目前，当电能表规模较大时，由于用户电能消费习惯的相似性，会衍生出电能表数据的多重共线性问题，不仅会降低计算的效率，而且数据计算方法的计算精度受到影响。为解决前述问题，本实施例提供一种便于校验误差的电能表，在实际使用中，将带有电能传感器的管线的供电系统构造为多个便于计算误差的子系统总合的结构，该电能表包括至少两级1进n出的电能阵列，其中，1进n出的电能阵列不仅可以构造任何规模的电能表，而且通过1进n出的电能阵列可以将规模较大的电能表划分为若干规模较小的电能阵列，每个电能阵列均满足相对能量守恒定律，分别计算每个电能阵列中的电能传感器的误差，可以有效降低电能数据的多重共线性问题。

其中，针对每个电能阵列中的多个电能传感器符合正确的网络拓扑关系。网络拓扑关系指的是，进线侧电能传感器与出线侧电能传感器之间的连接以及归属关系，其中，进线侧电能传感器与出线侧电能传感器的概念是相对而言的，是一种电能总表和电能分表的关系。

结合图1，说明本实施例的多用户电能表的结构示意图，该多用户电能表包括：至少两级1进n出的电能阵列，其中，每一级1进n出的电能阵列包括一个位于进线侧的电能传感器总表和n个位于出线侧的电能传感器分表，一个位于进线侧的电能传感器总表和n个位于出线侧的电能传感器分表构成相对能量守恒关系。其中，n为正整数，且n≥2。

其中，针对相邻两级1进n出的电能阵列，在上一级1进n出的电能阵列中位于出线侧的电能传感器分表，为下一级1进n出的电能阵列位于进线侧的电能传感器总表；其中，位于最上一级1进n出的电能阵列中的电能传感器总表用于与供电电源线连接，位于最后一级1进n出的电能阵列中的电能传感器分表用于与多个用户端不同的负荷连接，作为多个用户的独立的电能表使用。

在实际使用中，电能表与云服务端或处理端连接，上传每个电能传感器采集到的数据，云服务端或处理器端可以按照下述实施例的误差校验方法进行数据的补偿，得到无误差或等误差的数据。

在本实施例中，上一级和下一级是相对概念，其中，除去最上一级的电能传感器和最后一级的电能传感器，位于中间的电能传感器，在不同的1进n出的电能阵列中，既可以从属于上一级1进n出的电能阵列，也可以从属于下一级1进n出的电能阵列，当某一电能传感器从属于上一级1进n出的电能阵列时，该电能传感器为电能传感器分表；当某一电能传感器从属于下一级1进n出的电能阵列时，该电能传感器为电能传感器总表。

其中，电能传感器包括电压传感器、电流传感器、电功率传感器或电能量传感器中的任意一种或多种。

其中，n取值越小，1进n出的电能阵列对应的计算系统越小，多重共线性影响越小。在优选的方案中，n取值为2，所述1进n出的电能阵列为1进2出的电能阵列，每一级1进2出的电能阵列包括一个位于进线侧的电能传感器总表和2个位于出线侧的电能传感器分表，一个位于进线侧的电能传感器总表和2个位于出线侧的电能传感器分表构成相对能量守恒关系，1进2出的电能阵列是最小系统，抑制多重共线性难题效果最好。

在实际应用场景下，可以基于1进2出的电能阵列设计最简单的电能表，即，所述多用户电能表包括一级1进2出的电能阵列，进出线各装有电能计量芯片和电流电压传感器，进出线电能量符合电能量守恒关系，通过电能数据计算可以得到总表和分表的测量误差数值，还可以利用所述的误差数值补偿总表和分表，使其误差接近0误差。

其中，在所述1进n出的电能阵列中，位于进线侧的电能传感器总表可以是三相进线的三相电能表，对应的出线侧的多用户电能表可以是三相出线的三相电能表或者是单相出线的单相电能表；或，位于进线侧的电能传感器总表可以是单相电源单相电能表，对应的出线侧的多用户电能表是单相出线的单相电能表。

在实际使用中，电能表可以用于单一用户的用电情况测量，位于进线侧的电能传感器总表作为1个用户的电能表使用，用于与根电源进线连接，2个位于出线侧的电能传感器分表串联在用户侧的两路负荷中。

在其他使用中，电能表可以用于两个不同用户的用电情况测量，相对于前述应用，在接线方式上存在差异，对应调整接线方式即可，位于进线侧的电能传感器总表作为1个用户的电能表总表使用，用于与电源进线连接，2个位于出线侧的电能传感器分表串联在2个用户侧的供电支路上，作为2个用户的电能表使用。

在实际应用场景下，1进2出电能阵列是n＝2的最简单的1进n出电能阵列，是带有电能传感器的1进2出的电能管线系统。理论上，可以使用多个1进2出电能阵列构成能满足任何客户要求的电能表，这个电能表的电能可以通过各个1进2出电能阵列实现，其中的电能传感器可以通过1进2出电能阵列进行计算。1进2出电能阵列最大的技术优势是，它可以将电能数据的多重共线性问题的影响降到最低。

有时，考虑到用户数量和电能表建设成本的约束，需要加大电能阵列单元的规模，相比n＝2的最小规模，1进n出电能阵列会牺牲部分多重共线性问题的抑制效果；不失一般性，下面以1进n出电能阵列作为讨论对象。

首先，解释说明对1进n出电能阵列的误差计算与补偿。

对于一个1个流入管线n个流出管线的电能表，电能符合相对能量守恒关系，即满足如下公式：

其中，在前述公式中w

在前述公式中，x

利用计算得到的误差数值对电能传感器总表和电能传感器分表的读数做补偿，可以得到无误差或等误差的电能数据：

w′

w′

其中，w′

在前述的计算过程中，需要设置误差参考标准，通过误差参考标准可以得到无误差数据或等误差数据，从而对电能表进行误差校正。

所述多用户电能表还包括加装误差参考标准装置的接口，所述误差参考标准装置通过所述接口串联在多用户电能表的一个指定的电能传感器所在的支路上，以进行误差的检测。

关于误差参考标准的选择或设置至少包括如下几种方式：级联计算传递方法；共享标准的方法；串接标准方法；事后校正方法。

其中，级联计算传递方法指的是：在某一级1进n出的电能阵列的支路上选择一电能传感器作为误差参考标准装置，并为该误差参考标准装置赋予参考误差值。

具体地，当所述误差参考标准装置设置在最后一级1进n出的电能阵列的支路上时，通过从下层级往上层级递进计算的方式，传递误差参考值，以对电能表进行校准，得到无误差数据或等误差数据；当所述误差参考标准装置设置在最上一级1进n出的电能阵列的支路上时，通过从上层级往下层级递进计算的方式，传递误差参考值，以对电能表进行校准，得到无误差数据或等误差数据。在优选的实施例中，所述误差参考标准装置可以设置在中间级，如此可以从中间级向两端分别进行校验，可以提高计算的效率，具体地，当所述误差参考标准装置设置在中间级1进n出的电能阵列的支路上时，通过从中间级往上层级递进计算的方式，以及通过中间级往下层级递进计算的方式，传递误差参考值，以对电能表进行校准，得到无误差数据或等误差数据。

举例而言，每一个下层级的(已经计算出误差数值的)1进n出的电能阵列中的“1”可以是另一个上层级(尚待计算误差的)1进n出的电能阵列中的“n”的一份子；同理，每一个上层级的(已经计算出误差数值的)1进n出的电能阵列中的“n”的一份子可以是另一个下层级(尚待计算误差的)“1分n阵列单元”中的“1”。如此，按照级联的方式传递误差参考值，分别针对每一个独立的1进n出的电能阵列中的电能传感器进行校验。

其中，当误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在ΔX偏差时，利用ΔX偏差补偿对应的各电能传感器的等误差数据，得到无误差数据。当误差参考标准装置的参考误差值与其真实误差值相同时，直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各电能传感器的无误差数据。

其中，共享标准的方法指的是：将一个已知或未知误差的电能传感器串入1个1进n出的电能阵列中的任一支路管线，作为误差参考标准装置使用，可以完成对应1进n出的电能阵列的电能传感器误差计算。然后，将此同一个已知或未知误差的电能传感器，通过管线切换，串入到相邻的1个1进n出的电能阵列中的任一支路管线，作为误差参考标准装置使用，可以完成相邻1进n出的电能阵列的电能传感器误差计算。通过共享标准的方法，可以用在2个独立的1进n出的电能阵列之间误差量值传递。

具体地，所述多用户电能表进线电源为三相电，多用户电能表内部包括第一1进n出的电能阵列和第二1进n出的电能阵列，其中，所述第一1进n出的电能阵列和所述第二1进n出的电能阵列运行在不同相上且电气联系上相互独立；

所述电能表还包括一误差参考标准装置，所述误差参考标准装置设置在所述第一1进n出的电能阵列的一管线支路上，所述误差参考标准装置还设置在所述第二1进n出的电能阵列的一管线支路上，其中，被选定的管线支路上设置有开关；其中，通过设置开关的状态切换所述误差参考标准装置被串入的管线支路，以选择性地将所述误差参考标准装置串联至所述第一1进n出的电能阵列或所述第二1进n出的电能阵列，实现误差参考标准装置已知误差数值的相间传递。

举例而言，相应的电路结构设计可以参照图3，通过控制相应的开关的通断，进行管线切换。如图3所示，以1进2出的电能阵列为例解释说明，第一1进2出的电能阵列和第二1进2出的电能阵列相互独立，误差参照标准装置同时串联在第一1进2出的电能阵列和第二1进2出的电能阵列的其中一个管线支路上，同时在第一1进2出的电能阵列的管线支路上设置开关K1，开关K1与误差参照标准装置并联，开关K1与误差参照标准装置均与被选定支路上的电能传感器串联，且误差参照标准装置与被选定支路上的电能传感器之间设置有一开关K2；同时在第二1进2出的电能阵列的管线支路上设置开关K3，开关K3与误差参照标准装置并联，开关K3与误差参照标准装置均与被选定支路上的电能传感器串联，且误差参照标准装置与被选定支路上的电能传感器之间设置有一开关K4。其中，开关K1～K4具体可以为继电器的开关通道，通过继电器控制相应开关K1～K4的通断。

在实际使用中，当开关K1被设置为断开状态，开关K2被设置为闭合状态，开关K3被设置为闭合状态，开关K4被设置为断开状态时，误差参照标准装置被串联至第一1进2出的电能阵列对应的管线上，作为误差参照标准，对第一1进2出的电能阵列中的电能传感器进行误差校验。

在实际使用中，当开关K1被设置为闭合状态，开关K2被设置为断开状态，开关K3被设置为断开状态，开关K4被设置为闭合状态时，误差参照标准装置被串联至第二1进2出的电能阵列对应的管线上，作为误差参照标准，对第二1进2出的电能阵列中的电能传感器进行误差校验。

在本实施例中，通过一个误差参照标准装置可以完成两个相互独立的1进2出的电能阵列的误差校准，且不影响彼此的正常工作。在1进n出的电能阵列中，共享标准的方法相类似，在此不再赘述。

其中，串接标准方法指的是：将已知误差的电能传感器串入1进n出的电能阵列中的任一支路管线，作为误差参考标准装置使用，可以完成1进n出的电能阵列的电能传感器误差计算。

其中，事后校正方法指的是：选定1进n出的电能阵列中的1个支路电能传感器，并赋予其参考误差值，计算得出1进n出的电能阵列所有电能传感器的误差。从所在的1进n出的电能阵列上取下任一支路管线电能传感器，使用规范实验方法测取其真实误差值，利用设定的参考误差值和其真实误差值，可以算出二者之间的偏差，用这个偏差修正所有电能传感器的误差，可以得出所有电能传感器的真实误差，再对原始测量数据进行校正，可以得到无误差数据。

在实际使用中，所述多用户电能表分为第一多用户电能表和第二多用户电能表，所述第一多用户电能表包括第一1进n出的电能阵列，所述的第二多用户电能表包括第二1进n出的电能阵列，其中，所述第一1进n出的电能阵列和所述第二1进n出的电能阵列可以分属不同相，在电气联系上可以相互独立；

所述多用户电能表还包括一误差参考标准装置，所述误差参考标准装置设置在所述第一1进n出的电能阵列的一管线支路上，所述误差参考标准装置还设置在所述第二1进n出的电能阵列的一管线支路上，其中，被选定的管线支路上设置有开关；

其中，通过设置开关的状态切换所述误差参考标准装置被串入的管线支路，以选择性地将所述误差参考标准装置串联至所述第一1进n出的电能阵列或所述第二1进n出的电能阵列，用以实现不同的多用户电能表之间的误差参考标准装置的标准误差数据的传递。

进一步地，所述多用户电能表包括微处理器和数据传输模块，所述微处理器与各个电能传感器连接，所述数据传输模块与所述微处理器相连，用于向云服务器发送微处理器从各个电能传感器中采集到的电能数据。

其中，所述微处理器中的预设数量I/O口被设定为与预设数量电能传感器的数据传输端相连。位于最后一级的电能传感器分表的采集端与其负责检测的用户线路和/或用户管道进行耦合，用于将相应用户的实际使用情况反馈给所述微处理器；其中，所述数据传输模块与所述微处理器相连，在有需要的时候，向云服务器发送从各电能传感器中采集到的检测数据。

结合上述各个实施例，本发明所提供的电能表包括至少两级1进n出的电能阵列，其中，1进n出的电能阵列不仅可以构造任何规模的电能表，而且通过1进n出的电能阵列可以将规模较大的电能表划分为若干规模较小的电能阵列，每个电能阵列均满足相对能量守恒定律，分别计算每个电能阵列中的电能传感器的误差，减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提高计算的效率以及计算的精度。

此外，在进行误差校准时，可以设置误差越限告警，具体地，可以按照如下公式进行判断：

在前述公式中w

当总表与分表之间的电量差值大于阈值C时，进行误差越限告警，说明电能传感器的误差较大，需要进行校正，具体可以按照下述误差较校验方法进行校验。

实施例2：

在实际使用中，1进n出的电能阵列具有多种应用情景，例如，1进n出的电能阵列可以作为电能表的误差校表工具，利用计算误差和误差补偿，将1进n出的电能阵列作为无误差传感器系统，校验串接在它的管线支路上的电能传感器的误差；1进n出的电能阵列可以作为网状电能传感器系统一个子系统使用；采用1进n出的电能阵列的原理设计和制作电能表。

此外，可以通过1进n出的电能阵列进行扩展连接，级联扩展电能表的方法为：通过级联2个1进n出的电能阵列，可以构建可测量电能传感器误差的电能表，具体地，下层级的1进n出的电能阵列中的“1”连接到上层级(尚待计算误差的)1进n出的电能阵列中，成为“n”中的一份子，2个1进n出的电能阵列就连接成了1个新的电能表，其中所有的电能传感器的误差值都可以计算获得。

此外，1进n出的电能阵列可以应对传感器突发故障，例如，对于1个1进n出的电能阵列中的(n+1)个电能传感器，如果有第j个电能传感器突发故障，失去了电能测量的功能，可以通过如下公式得到突发故障的电能传感器的电能数据w′

通过前述方式，可以避免因为电能传感器工作丢失电能数据的风险。

在本实施例中，通过1进n出的电能阵列可以构造最小电能表，尽量缩小电能表规模，减弱用户使用电能的习惯相似造成电能数据计算面临的多重共线性影响，提升电能传感器误差计算准确性。

下面，以1进2出的电能阵列在电表箱中的使用进行举例说明。

结合图4，展示了一种电表箱的产品形态，电能传感器具体可以为取样电阻，通过取样电阻获取用户的用电情况，其中，最后一级1进2出的电能阵列的取样电阻(分表)用于与用户的线路进行耦合，以检测用户的用电情况，其他级1进2出的电能阵列的取样电阻均集成设置在校表器中，如此将大规模的供电系统划分为若干个小的供电系统，校表器在进行校表时，可以分级进行校表，减小了每次的数据处理量，可以提升计算效率，而且，可以减弱用户使用电能的习惯相似性造成电能数据计算面临的多重共线性影响。

结合图5，展示了另一种电表箱的产品形态，电能传感器具体可以为取样电阻，通过取样电阻获取用户的用电情况，其中，最后一级1进2出的电能阵列的取样电阻(分表)用于与用户的线路进行耦合，以检测用户的用电情况，其他级1进2出的电能阵列的取样电阻均集成设置在校表器中，此外，电表箱还包括用户电表，用户电表与位于最末梢的取样电阻连接，以显示用户的用电能。如此将大规模的供电系统划分为若干个小的供电系统，校表器在进行校表时，可以分级进行校表，减小了每次的数据处理量，可以提升计算效率，而且，可以减弱用户使用电能的习惯相似性造成电能数据计算面临的多重共线性影响。

图5展示的电表箱，在用户侧设置了用户电表，用户电表用于显示用户的用电能，用户可以通过用户电表的电能显示，获知其用电能情况，在一定程度上，为用户提供了便捷性。不过，目前，用户电表一般设置在楼栋的固定位置，用户一般是不会去看用户电表的显示的，即，图5形式的电表箱所具有的显示功能一般是没有被用到的，在保证电能检测功能的同时，为了减小成本，可以推广图4所展示的电表箱。

其中，图4所展示的电表箱，在用户侧没有设置用户电表，即，没有为用于提供显示电能的功能，在用户需要获取其用电能情况时，可以与相应的云服务器建立连接，通过网络获取其用电能情况，如此，可以减少用户电表这一部件，而且也可以减少用户电表的安装，可以大大减小产品成本和安装成本。

实施例3：

结合上述实施例的电能表，本实施例提供一种多用户电能表的误差校验方法，所述多用户电能表包括：至少两级1进n出的电能阵列，其中，每一级1进n出的电能阵列包括一个位于进线侧的电能传感器总表和n个位于出线侧的电能传感器分表，一个位于进线侧的电能传感器总表和n个位于出线侧的电能传感器分表构成相对能量守恒关系；其中，针对相邻两级1进n出的电能阵列，在上一级1进n出的电能阵列中位于出线侧的电能传感器分表，为下一级1进n出的电能阵列位于进线侧的电能传感器总表；

其中，位于最上一级1进n出的电能阵列中的电能传感器总表用于与供电电源进线连接，位于最后一级1进n出的电能阵列中的电能传感器分表用于与用户端多个用户不同的负荷连接。

在本实施例中，在进行误差校准时，可以设置误差越限告警，具体地，可以按照如下公式进行判断：

在前述公式中w

当总表与分表之间的电量差值大于阈值C时，进行误差越限告警，说明电能传感器的误差较大，需要进行校正，具体可以按照下述误差较校验方法进行校验。

在本实施例中，可以对误差按照如上方式进行预判，当误差超过预设阈值C时，再执行如图6所示的误差校验方法。

参阅图6，所述误差校验方法包括如下步骤：

步骤10：在所述多用户电能表接口中加装的一个误差参考标准装置并赋予其参考误差值。

在本实施例中，为了对原始数据进行校准，需要先设置误差参照标准装置，再基于误差参照标准装置对原始测量数据进行校准，以消除误差，得到较为准确的电能数据。关于误差参照标准装置的设置至少存在如下几种方式。

方式一：采用事后校准法，所述确定误差参照标准装置，具体为在所述电能表中任意选定一个电能传感器作为误差参照标准装置，则获取误差参照标准装置的实际误差值与所述参照误差值之间存在ΔX偏差，如图7所示，具体包括：

步骤1111：从电能表取下被选定的电能传感器，测量被选定的电能传感器的实际误差值。

结合图1，电能表包括大量的电能传感器，其中，针对每一级1进n出的电能阵列，均包括(n+1)个电能传感器，其中，一个电能传感器总表用于测量进线能量，n个电能传感器分表用于测量分线能量，(n+1)个电能传感器构成正确的网络拓扑关系，关于网络拓扑关系的正确与否，可以根据相关法进行确定。

针对每一级1进n出的电能阵列，可以在(n+1)个电能传感器中任一选择一电能传感器作为误差参照标准装置。

步骤1112：所述被选定的电能传感器的实际误差值减去所述被选定的电能传感器的参照误差值，得到所述ΔX偏差。

其中，指定所述误差参照标准装置的测量误差为指定值，在可选的实施例中，依据实际情况自行指定一数值作为误差指定值，也可以从标准测量误差区间中选取一个数值作为指定值。该指定值可能与电能传感器的真实测量误差存在出入，并不能真实反映该电能传感器的测量误差。所述误差参照标准装置的误差指定值与自身真实的误差值的差值，等于所述ΔX偏差。

方式二：采用串联标准方法，所述确定误差参照标准装置，具体为多用户电能表的一个指定的电能传感器所在的支路上加装的接口上，串联一已知实际误差值的第一电能传感器，则所述计算得到所述电能表中每一电能传感器的参照测量误差，如图8所示，具体电能表包括：

步骤1121：在所述多用户电能表运行过程中，分别读取第一电能传感器的电能数据和所述支路上的电能传感器的电能数据，并计算出被选定的支路上的电能传感器的实际误差值。

步骤1122：所述被选定的支路上的电能传感器作为误差参照标准装置，并且，使用所述计算得到的被选定的支路上的电能传感器的实际误差值，计算得到所述电能表中每一电能传感器的真实误差。

相比较方式一，方式二更适合于具体应用的实例场景，但是，方式二的实现过程中，也推荐在已有电能表的某一条支路或者多条支路中设置可供介入所述第一电能传感器的接口。

方式三：采用级联计算传递方法，所述电能表与相邻的第一电能表和/或第二电能表能够构建相对第二电能守恒环境，则所述确定误差参照标准装置，具体为从所述第一电能表和/或第二电能表中任意选择一已知实际误差值的电能传感器作为所述误差参照标准装置；则所述计算得到所述电能表中每一电能传感器的参照测量误差，如图9所示，具体包括：

步骤1131：将所述电能表，以及相邻的第一电能表和/或第二电能表中的各电能传感器建立依据所述第二电能守恒环境的能量等式。

结合图10，待校准电能表包括多级1进n出的电能阵列，第一电能表也包括多级1进n出的电能阵列，待校准电能表和第一电能表同时隶属于电能表Y(其中，电能表Y可以理解为第二电能表，通常是从一个更大范围的电能表去观察得到的)，且在待校准电能表中位于为最上级的电能传感器0与在第一准电能表中位于为最上级的电能传感器0’，与电能表Y中的电能传感器m构成总表与分表的拓扑关系，可以选择第一电能表中已知实际误差的电能传感器(例如电能传感器n’)作为误差参照标准装置。相对应的，所述第一电能表、电能表Y和电能表之间的关系，也可以如图11所示，即第一电能表可以表现为单一的电能传感器1’。

步骤1132：根据所述误差参照标准装置的实际误差值，计算得到所述电能表中每一电能传感器的真实误差。

在本实施例中，可以依据所述已知实际误差值的相邻电能表，选定相邻电能表中具有实际误差值的电能传感器作为误差参照标准装置，按照此方法确定的参照误差值为实际误差值(也被描述为真实误差)，从而能够在基于所述待测电能表，以及相邻的第一电能表和/或第二电能表能够构建相对第二电能守恒环境下，计算得到待测电能表中各电能传感器的实际误差值。

采用方式三，设置误差参照标准装置时，按照如下步骤12所得到的每一电能传感器的测量误差为每一电能传感器的实际误差值，通过实际误差值对相应原始数据进行校准后，可以得到无误差电能数据。总体而言，三种方式中，方式三是最智能化的，但是，其具体实现也对于当前环境中的各电能表的架构关系、数据的共享、计算能力提出了更高的要求。

方式四：采用共享标准的方式，将一个已知或未知误差的电能传感器串入1个1进n出的电能阵列中的任一支路管线，作为误差参考标准装置使用，可以完成对应1进n出的电能阵列的电能传感器误差计算。然后，将此同一个已知或未知误差的电能传感器，通过管线切换，串入到相邻的1个1进n出的电能阵列中的任一支路管线，作为误差参考标准装置使用，可以完成相邻1进n出的电能阵列的电能传感器误差计算。通过共享标准的方法，可以用在2个独立的1进n出的电能阵列之间误差量值传递。

具体地，所述多用户电能表包括第一1进n出的电能阵列和第二1进n出的电能阵列，其中，所述第一1进n出的电能阵列和所述第二1进n出的电能阵列相互独立，即，第一1进n出的电能阵列从属于一电能表，第二1进n出的电能阵列从属于另一电能表；所述电能表还包括一误差参考标准装置，所述误差参考标准装置设置在所述第一1进n出的电能阵列的一管线支路上，所述误差参考标准装置还设置在所述第二1进n出的电能阵列的一管线支路上，其中，被选定的管线支路上设置有开关；其中，通过设置开关的状态切换所述误差参考标准装置被串入的管线支路，以选择性将所述误差参考标准装置串联至所述第一1进n出的电能阵列或所述第二1进n出的电能阵列。

在本实施例中，通过一个误差参照标准装置可以完成两个相互独立的1进n出的电能阵列的误差校准，且不影响彼此的正常工作。

在其他方式中，还可以将一标准表引入到电能表中，该标准表作为误差参照标准装置。关于误差参照标准装置的设置方式依据实际情况进行选择，在此，不做具体限定。

步骤11：采集所述多用户电能表中全部输入支路和输出支路上的电能传感器的原始测量数据，以及所述误差参考标准装置的原始测量数据。

在本实施例中，可以通过集中器自动采集个体电能传感器的原始测量数据，传递至数据库服务器。其中，由于电能传感器存在误差，相应地，原始测量数据带有误差。

步骤12：针对所述误差参考标准装置所在的1进n出的电能阵列，利用相对能量守恒关系，计算得到所述误差参考标准装置所在的1进n出的电能阵列中的电能传感器的参照测量误差值。

在本实施例中，可以采用级联递进计算的方式，传递参考误差值，可以减小数据计算的规模，提高计算效率，而且可以减小用户电能数据的相似性所带来的共线性问题。

步骤13：获取与已经计算得到参照测量误差值的电能传感器存在上一级或者下一级1进n出关系的电能阵列，利用相对能量守恒关系，计算得到相应上一级或者下一级1进n出的电能阵列中的电能传感器的参照测量误差值。

步骤14：通过一次或者多次所述上一级或者下一级计算出1进n出的电能阵列中的电能传感器的参照测量误差值过程，从而得到所述电能表中全部电能传感器的参照测量误差值，以根据每一电能传感器的参照测量误差值对原始测量数据进行补偿，得到全部用户电能表的等误差数据或无误差数据。

在本实施例中，利用参照测量误差值补偿对应的原始测量数据，得到各电能传感器相对于误差参考标准装置的参考误差值的等误差数据；其中，在误差参考标准装置的真实误差值与参考误差值之间存在ΔX偏差时，利用ΔX偏差补偿对应的各电能传感器的等误差数据，得到无误差数据；或者，

直接根据误差参考标准装置的真实误差值，计算得到对应各电能传感器的无误差数据。

本发明实施例提供了一种基于误差参照标准装置获取每一电能传感器的测量误差的实现过程，在本发明实施例中，为了提高计算的准确度，还可以一线损的参数变量，但是，为了描述的间接性考虑，在下面的具体描述过程中并不引入所述线损的参数变量。具体可以采用如下方法，获取每一电能传感器的测量误差。在此，以电能传感器为电能电能装置为例进行说明。

对于一个有m条供电电源线路和n个耗电用户的供电系统，电能表包含有至少(m+n)电能传感器，流经电能表的电能量(电能数据)符合相对电能守恒定律，即：输入电能量之和＝用户消费电能量之和。

在本实施例中，按照公式一建立相对电能守恒关系式，其中公式一具体为：

其中，W

然后，将所述误差参照标准装置对应的原始测量数据、所述误差参照标准装置对应的参照误差值以及其他电能传感器的原始测量数据，代入到公式一中，得到每一电能传感器的测量误差。

在采用参照测量误差对每一电能传感器进行补偿后，得到的补偿后的电能数据与真实的电能数据之间的误差，均等于ΔX偏差(即等偏差)。即，该电能表给出的任何一个时点的(m+n)个电能数据，都会有一个相同的误差。这个ΔX偏差是等误差，是误差测量方法中的误差参考标准自身的误差。这意味着，使用任何方法检测了误差参考标准装置的等误差，也就知道了其余(m+n-1)个数据的误差值，从而得到电能数值的真实数值(无误差数据)。

因此，当误差参照标准装置的设置方式不同时，步骤12对应的数据校准方式也存在差异。

当采用前述方式二设置误差参照标准装置或者直接引用标准表作为误差参照标准装置时，基于所述误差参照标准装置获取所述电能表中每一电能传感器的测量误差，前述测量误差是每一电能传感器的实际误差值，然后，基于每一电能传感器的实际误差值对相应的原始测量数据进行校准，得到无误差数据。

当采用前述方式一选定误差参照标准装置时，基于所述误差参照标准装置获取所述电能表中每一电能传感器的测量误差，前述测量误差是每一电能传感器的参照测量误差，与实际误差值可能不相等。依据参照测量误差对原始测量数据进行校准后，得到补偿后的电能数据，针对电能表，每一电能传感器对应的补偿后的电能数据为等误差数据，需要消除等误差后，方能得到无误差数据。

由于等误差理论，每一电能传感器的实际误差值减去其参照测量误差，均对应等于所述ΔX偏差。因此，可以任意选取一电能传感器，获取其实际误差值，以获取电能表的ΔX偏差，从而对其他电能传感器的补偿后的电能数据进行校准，得到无误差电能数据。

在本实施例中，在获取了所述ΔX偏差后，依据所述ΔX偏差，对所述每一电能传感器的补偿后的电能数据进行校准，得到每一电能传感器的无误差电能数据，其中，无误差电能数据是理论上没有误差的数据或者误差可以忽略不计的数据。

实施例4：

在实际应用场景下，本实施例将大规模的电能表划分为若干个1进n出的电能阵列，主要是为了减小用户的电能数据的相似性所带来的共线性问题。当用户的电能数据不存在相似性问题时，可以直接按照传统的方式，计算各个电能传感器的误差，以对原始测量数据进行校验，基于用户的实际使用情况提供了另一可选的方案，处理器可以依据实际的数据规模选择性的选择任一方式进行计算，提高了计算的灵活性。

具体而言，本实施例的实现方式如下：

在采集到电能传感器的原始测量数据后，确定各原始测量数据的相似情况，例如可以通过绘制曲线或者直方图的方式，确定各原始测量数据的相似情况，其中，如果存在两组原始测量数据基本相等，则说明两组原始测量数据这两组原始测量数据的相似度极高，有可能引起共线性问题；如果不存在两组原始测量数据基本相等，则说明原始测量数据相似度不高，基本不会引起共线性问题。

在实际计算过程中，若存在至少两组原始测量数据的相似度大于预设的相似度阈值，则采用分级计算的方式，级联计算各个电能传感器的测量误差，以对原始测量数据进行校验(即上述实施例3对应的方式)。

若各组原始测量数据的相似度均小于预设的相似度阈值，则将位于最后一级1进n出的电能阵列中的电能传感器分表，与位于最上一级1进n出的电能阵列中的电能传感器总表，利用相对能量守恒关系，得到相应电能传感器的测量误差，以对原始测量数据进行校验。即，直接将位于最上一级1进n出的电能阵列中的电能传感器总表，与位于最后一级1进n出的电能阵列中的电能传感器分表建立能量守恒公式，确定相应电能传感器的误差，以对原始测量数据进行校准。

基于此种方式，误差参照标准装置一般选择设置在位于最后一级1进n出的电能阵列中的电能传感器分表所在的管线上，或者，选择某一位于最后一级1进n出的电能阵列中的电能传感器分表作为误差参照标准装置。然后，再按照相同的误差补偿方法对原始测量数据进行补偿，得到无误差数据。

实施例5：

如图12所示，是本发明实施例的误差校准装置的结构示意图。本实施例的误差校准装置包括一个或多个处理器41以及存储器42。其中，图12中以一个处理器41为例。

处理器41和存储器42可以通过总线或者其他方式连接，图12中以通过总线连接为例。

存储器42作为用于存储一种误差校准方法的非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序和非易失性计算机可执行程序，如实施例1～实施例6中的误差校准方法。处理器41通过运行存储在存储器42中的非易失性软件程序和指令，从而执行误差校准方法。

存储器42可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器42可选包括相对于处理器41远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器41。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

值得说明的是，上述装置和系统内的模块、单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明的处理方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(Read Only Memory，简写为ROM)、随机存取存储器(Random AccessMemory，简写为RAM)、磁盘或光盘等。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。