本发明涉及海洋工程电气设备实际需要系数估计方法，尤其涉及大型海洋工程电气设备实际需要系数预测方法。
背景技术：
需要系数是用电设备组实际所需要的功率与额定负载时所需的功率的比值，用公式表示为
kc＝psb/psn
式中：
psb——用电设备实际所需功率。
psn——用电设备额定功率。
供配电设计中大型成套电气设备的需要系数对配电变压器的计算负荷有着重要的影响，而变压器的计算负荷直接决定了所选用的变压器的容量。
目前车间变电所变压器的容量所留的裕度普遍偏大。在实际设计中用电设备的需要系数都来自可靠的设计手册，或权威的设计资料，但是这些设计手册或权威资料自几十年前问世后就再未更新过。
因此需要提出一种新型的大型海洋工程电气设备实际需要系数预测方法，将设备日常运行情况、设备类型等因素考虑在内。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可以预测出较为合理的需要系数，保证预测出的需要系数能够满足不同工况要求的基于概率统计的海洋工程电气设备实际需要系数计算方法。
基于概率统计的海洋工程电气设备实际需要系数计算方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、记录各用电设备型号以及与各用电设备型号对应的设备额定功率pρ；
步骤二、在设定的采样周期内按照设定的采样频率记录各型号用电设备的实际功率；
步骤三、将同一用电设备在不同日期、同一测量时刻的实际功率进行正态分布曲线拟合，求出各用电设备在设定的采样周期内的每一个设定采样时刻的实际功率正态分布曲线均值μρj、标准差σρj；
步骤四、计算各用电设备各采样时刻的实际功率，具体过程如下：
第一步，将同一用电设备不同测量时刻的实际功率取为p′ρj＝μρj 3σρj；ρ为设备型号，j为采样时刻；
第二步，使用matlab软件，拟合各设备一天内的实际功率随时间变化的曲线形成实际功率曲线，并使用matlab软件求出实际功率曲线对应的函数表达式，将该函数表达式定义为实际功率时间函数，各型号设备实际功率时间函数记为fρ(t)，ρ代表设备型号；
步骤五、统计各型号设备数量；
步骤六、通过下式求取所有型号设备的总额定功率psn；
psn＝∑xρpρ
式中：
xρ表示型号为ρ设备的数量；pρ表示型号为ρ设备的额定功率；
步骤七、通过下式求取所有型号设备的总实际功率时间函数f实(t)；
f实(t)＝∑xρfρ(t)
xρ表示型号为ρ设备的数量；fρ(t)表示型号为ρ设备的实际功率时间函数；
步骤八、求取需要系数kc；
kc＝(1 s)kcmax
s为工程所需要的安全系数，kcmax为需要系数最大值；
所述的kcmax的计算过程如下：将需要系数时间函数kc(t)进行求导，计算出的最大值为kcmax，所述的kc(t)＝f实(t)/psn，式中f实(t)为所有型号设备的总实际功率时间函数。
本发明的有益效果是需要系数预测结果可信度高，且灵活适用于不同工况条件。本发明所用到的数据均来自现场实地采集，而不是简单的通过查表所得，具有较高的可信度，另外本发明计算过程中考虑到了设备型号以及设备运行情况的因素，对不同的工况有较好的适应性。能够保证不同的现场状况。
附图说明
图1是本发明基于概率统计的海洋工程电气设备实际需要系数计算方法采用的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明加以详细说明。
如图1所示，本发明的基于概率统计的海洋工程电气设备实际需要系数计算方法，包括以下步骤：
步骤一、记录各用电设备型号以及与各用电设备型号对应的设备额定功率pρ。
步骤二、在设定的采样周期内按照设定的采样频率记录各型号用电设备的实际功率；
步骤三、将同一用电设备在不同日期、同一测量时刻的实际功率进行正态分布曲线拟合(该方法可以参见《概率论与数理统计讲义》-高等教育出版社-2012年8月第1版-177页)，求出各用电设备在设定的采样周期内的每一个设定采样时刻的实际功率正态分布曲线均值μρj、标准差σρj。
下面以一个例子说明正态分布曲线拟合的过程。
假设用电设备型号为ρ，在一天内每隔5分钟，记录一次ρ的实际功率，连续记录30天设备在一天之内的实际功率，若某一时间段该设备并未工作，则实际功率取为零。
拟合用电设备ρ在每天的第j个测量时刻的实际功率的正态分布曲线。设在设定的采样周期内的每一个设定采样时刻实际功率的正态分布曲线均值为μρj，标准差为σρj。
通过下式求取实际功率的方差
式中，pρj,i表示在第i天的第j个测量时刻测得的设备ρ的实际功率,i∈[1,30]；
n为采样周期天数，在此处n＝30。
此时对均值μρj进行估计。
由于标准差σρj未知，可以使用σρj的无偏估计
上式t可以作为枢轴量(枢轴量的定义可以参见《概率论与数理统计讲义》-高等教育出版社-2012年8月第1版-174页)，tn-1表示枢轴量t所服从的是自由度为n-1(n为30)的t分布。
由于t分布的概率密度函数是单峰对称的，对于给定的置信度α，查t分布表可得自由度为n-1的t分布的上侧分位数
于是
即μρj的置信度为1-α的置信区间为
步骤四、计算各用电设备各采样时刻的实际功率，具体过程如下：
第一步，各用电设备在设定的采样周期内的每一个设定采样时刻的实际功率正态分布曲线均已求出，各正态分布标准值σρj和均值μρj也已经求出。而对于正态分布曲线，统计量取值大于μρj 3σρj的概率只有0.15％，因此可认为测量时间内实际功率的最大值为μρj 3σρj，因此将同一用电设备不同测量时刻的实际功率取为p′ρj＝μρj 3σρj。ρ为设备型号，j为采样时刻。
第二步，使用matlab软件，拟合各设备一天内的实际功率随时间变化的曲线形成实际功率曲线。并使用matlab软件求出实际功率曲线对应的函数表达式，将该函数表达式定义为实际功率时间函数，各型号设备实际功率时间函数记为fρ(t)，ρ代表设备型号，如可以用a，b，c表示，则fa(t)，fb(t)，fc(t)……分别表示a，b，c……型号设备的实际功率时间函数。
步骤五、统计各型号设备数量。
步骤六、通过下式求取所有型号设备的总额定功率psn。
psn＝∑xρpρ
式中：
xρ表示型号为ρ设备的数量；
pρ表示型号为ρ设备的额定功率。
步骤七、通过下式求取所有型号设备的总实际功率时间函数f实(t)。
所有型号设备的总实际功率时间函数记为f实(t)，则f实(t)即为所有设备实际功率时间函数的叠加，即：
f实(t)＝∑xρfρ(t)
xρ表示型号为ρ设备的数量；fρ(t)表示型号为ρ设备的实际功率时间函数。
步骤八、求取需要系数kc。
kc＝(1 s)kcmax
s为工程所需要的安全系数，根据需求方实际要求确定，也可以通过查阅相关工程手册得到。
kcmax为通过计算求得的需要系数最大值。
推导过程如下：
设需要系数随时间变化的函数为kc(t)，根据需要系数的定义可知：
kc(t)＝f实(t)/psn
式中：
f实(t)为所有型号设备的总实际功率时间函数。
将需要系数时间函数kc(t)进行求导，计算出最大值，将该最值记为kcmax，设工程所需要的安全系数为s，则需要系数kc应为：
kc＝(1 s)kcmax。
1.基于概率统计的海洋工程电气设备实际需要系数计算方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、记录各用电设备型号以及与各用电设备型号对应的设备额定功率pρ；
步骤二、在设定的采样周期内按照设定的采样频率记录各型号用电设备的实际功率；
步骤三、将同一用电设备在不同日期、同一测量时刻的实际功率进行正态分布曲线拟合，求出各用电设备在设定的采样周期内的每一个设定采样时刻的实际功率正态分布曲线均值μρj、标准差σρj；
步骤四、计算各用电设备各采样时刻的实际功率，具体过程如下：
第一步，将同一用电设备不同测量时刻的实际功率取为p′ρj＝μρj 3σρj；ρ为设备型号，j为采样时刻；
第二步，使用matlab软件，拟合各设备一天内的实际功率随时间变化的曲线形成实际功率曲线，并使用matlab软件求出实际功率曲线对应的函数表达式，将该函数表达式定义为实际功率时间函数，各型号设备实际功率时间函数记为fρ(t)，ρ代表设备型号；
步骤五、统计各型号设备数量；
步骤六、通过下式求取所有型号设备的总额定功率psn；
psn＝∑xρpρ
式中：
xρ表示型号为ρ设备的数量；pρ表示型号为ρ设备的额定功率；
步骤七、通过下式求取所有型号设备的总实际功率时间函数f实(t)；
f实(t)＝∑xρfρ(t)
xρ表示型号为ρ设备的数量；fρ(t)表示型号为ρ设备的实际功率时间函数；
步骤八、求取需要系数kc；
kc＝(1 s)kcmax
s为工程所需要的安全系数，kcmax为需要系数最大值；
所述的kcmax的计算过程如下：将需要系数时间函数kc(t)进行求导，计算出的最大值为kcmax，所述的kc(t)＝f实(t)/psn，式中f实(t)为所有型号设备的总实际功率时间函数。
技术总结