一种配电箱极端天气下主回路物理切断控制方法与流程

本发明涉及信息，尤其涉及一种配电箱极端天气下主回路物理切断控制方法。

背景技术：

1、配电箱在极端天气下的安全防护是保障城市电力网络稳定运行的命脉，在暴雨等积水场景中，及时对主回路进行物理切断是防止漏电事故与保护人身安全的关键防线。目前的切断控制机制多依赖于固定的检测探头布局与绝对的水位高度标准。这种方式往往忽略了配电箱在实际安装或长期运行后，受地基沉降等外部环境影响而产生的空间姿态偏移，导致预设的检测基准与真实的积水物理演变过程发生脱节，难以在水浸初期做出准确响应。常规判断，在箱体底部密集布置检测电极，能够增加探头与水面的接触概率，从而在极低水位时迅速建立连续导通通路，实现尽早触发切断。然而，这种密集布局并未考虑箱体底板的实际物理倾斜状态。当底板发生倾斜时，进入箱体的积水会顺着倾斜方向快速流向特定的低洼汇水点。此时，若原本密集的电极阵列恰好错开了这条真实的汇水路径，积水便会在无电极的低洼处大量囤积。现有技术中，cn120968072a公开了一种基于动态水位感应与分级联动控制的排水方法及装置，通过多组高度间隔设置的导电电极对构成水位感应单元，依据预设水位阈值触发井盖翻转、围栏升降及刀片启停；方案侧重于提升电极数量或按绝对高度设定触发阈值，主要关注水位达到某一标高时的响应动作，未考虑配电箱在实际安装或运行过程中因基础沉降、外力冲击等因素导致的底板空间姿态变化对积水流动路径和聚集位置的影响，导致检测逻辑与真实水浸物理过程脱节。例如，在台风或强对流天气引发的暴雨倒灌场景下，配电箱因基础松动发生向左后方倾斜，而密集布置的检测电极仍集中在正前方或右侧区域；此时大量雨水在强风驱动与重力共同作用下迅速涌入箱体，并沿倾斜底板流向左后方低洼处聚集，即便箱内已积存足以引发短路的水量，积水仍无法接触电极形成导通回路，从而造成主回路物理切断严重滞后，设备在极端天气下的高危水浸环境中持续带电运行。

技术实现思路

1、本发明提供了一种配电箱极端天气下主回路物理切断控制方法，主要包括：

2、获取配电箱的三维空间坐标序列，平滑处理后提取重力方向和箱体底板的空间姿态；

3、配电箱底板的空间姿态中重力向量与底板法向量之间的夹角超出设定倾斜门限时，获得配电箱底板倾斜识别结果，提取雨水沿底板流向的入水边、低边和排水孔位置的局部最低点；

4、结合配电箱底部三维拓扑结构识别雨水沿加强筋、线缆孔、排水孔和箱底棱边形成的汇水路径，路径上停留时间最长的局部最低点定义为低洼汇水点；

5、获取预设的横向检测电极的分布坐标，转换至以重力方向为基准的坐标系，计算各电极与所述低洼汇水点之间的欧式距离；

6、所有电极与所述低洼汇水点的距离均大于设定门限时，判定当前电极布局无法覆盖真实汇水区域，持续采集所述低洼汇水点的电容值；

7、评估空间错位距离对设定距离门限的越界结果，提取横向电极间距与汇水路径重叠区域，获得密集电极避开所述低洼汇水点的延迟导通风险；

8、所述电容值的变化率超过设定门限时，生成虚拟导通信号，所述虚拟导通信号注入主回路切断控制逻辑，形成闭合的导通判断回路，评估回路的逻辑状态与预设的物理切断触发条件的一致性，一致则向主控回路发送物理切断控制指令。

9、进一步的，所述获取配电箱的三维空间坐标序列，平滑处理后提取重力方向和箱体底板的空间姿态，包括：

10、获取三轴加速度与三轴角速度构成的坐标点序列；对所述坐标点序列按采样时刻进行时间戳对齐，剔除采样间隔异常以及量程溢出的数据点；采用卡尔曼滤波算法对所述坐标点序列进行平滑处理，从三轴加速度分量中分离出重力场在箱体坐标系中的投影得到重力向量，以底板法向量表征底板朝向，通过所述重力向量与所述法向量之间的夹角关系得到底板的空间姿态。

11、进一步的，所述配电箱底板的空间姿态中重力向量与底板法向量之间的夹角超出设定倾斜门限时，获得配电箱底板倾斜识别结果，提取雨水沿底板流向的入水边、低边和排水孔位置的局部最低点，包括：

12、所述夹角大于所述设定倾斜门限时，判定底板发生越界倾斜并提取越界倾斜方向得到配电箱底板倾斜识别结果；所述重力向量在底板平面上的水平投影分量作为雨水流向矢量，沿所述流向矢量反向延伸至底板边缘得到入水边，正向延伸至底板边缘得到底板低边，结合底板平面图中排水孔物理坐标确定排水孔位置；在各采样点邻域内对相对高程值逐点比对，提取相对高程值小于邻域内其他采样点的位置得到所述局部最低点。

13、进一步的，所述结合配电箱底部三维拓扑结构识别雨水沿加强筋、线缆孔、排水孔和箱底棱边形成的汇水路径，路径上停留时间最长的局部最低点定义为低洼汇水点，包括：

14、获取配电箱底部的三维拓扑结构数据，所述三维拓扑结构数据包含加强筋脊、线缆孔位、排水孔位以及箱底棱边走向的几何位置坐标与高度起伏信息；

15、对所述箱底棱边按等弧长进行离散采样，与所述加强筋脊、线缆孔位和排水孔位共同作为拓扑节点，以相邻节点之间的物理连通关系作为拓扑边，构建覆盖底板表面的拓扑节点连通图；

16、以入水边上的局部最低点作为路径起点，沿拓扑边搜索高程下降方向上的相邻节点逐步前进，直至到达排水孔位置上的局部最低点，得到节点汇水路径节点序列；

17、针对所述汇水路径节点序列上的所有局部最低点，提取滞留时长最大的局部最低点得到低洼汇水点。

18、进一步的，在得到汇水路径节点序列之后，包括：

19、针对所述汇水路径节点序列上的各拓扑节点，根据相邻节点之间的高程差与节点间拓扑距离的比值得到节点水流速率，以节点所在凹陷区域在所述三维拓扑结构数据中的容积除以所述节点水流速率得到节点滞留时长。

20、进一步的，所述获取预设的横向检测电极的分布坐标，转换至以重力方向为基准的坐标系，计算各电极与所述低洼汇水点之间的欧式距离，包括：

21、获取所述横向检测电极以箱体原始安装坐标系为基准的分布坐标；根据配电箱底板的姿态角构建旋转矩阵，对所述分布坐标进行坐标变换，转换至以重力方向为基准的坐标系得到重力坐标系下的电极坐标；针对所述重力坐标系下的电极坐标与同一重力坐标系下的低洼汇水点坐标，采用欧式距离公式逐一计算各电极至所述低洼汇水点之间的距离。

22、进一步的，所述所有电极与所述低洼汇水点的距离均大于设定门限时，判定当前电极布局无法覆盖真实汇水区域，持续采集所述低洼汇水点的电容值，包括：

23、获取所述各电极与所述低洼汇水点之间的欧式距离集合并设定距离门限；所述欧式距离集合中所有距离值均大于所述距离门限时，判定当前横向检测电极的物理布局未落入所述低洼汇水点所在的真实汇水覆盖范围，标定配电箱处于触发延迟风险状态；从布设于所述低洼汇水点位置的电容探头中调取对应的电容采样通道，沿时间轴拼接各采样时刻的电容读数得到所述低洼汇水点的电容值时间序列。

24、进一步的，所述评估空间错位距离对设定距离门限的越界结果，提取横向电极间距与汇水路径重叠区域，获得密集电极避开所述低洼汇水点的延迟导通风险，包括：

25、取各电极与所述低洼汇水点之间的欧式距离集合中的最小值作为电极阵列与所述低洼汇水点之间的空间错位距离，所述空间错位距离与所述设定距离门限之差作为越界程度；以重力坐标系下的电极坐标中相邻电极的连线作为覆盖线段，以汇水路径节点序列中相邻拓扑节点的连线作为汇水路径段，提取所述覆盖线段与所述汇水路径段几何相交的部分得到横向电极间距与汇水路径重叠区域；所述越界程度大于预设门限且所重叠区域面积小于预设面积阈值时，判定密集电极阵列偏离所述低洼汇水点。

26、进一步的，所述所述电容值的变化率超过设定门限时，生成虚拟导通信号，所述虚拟导通信号注入主回路切断控制逻辑，形成闭合的导通判断回路，评估回路的逻辑状态与预设的物理切断触发条件的一致性，一致则向主控回路发送物理切断控制指令，包括：

27、针对所述低洼汇水点的电容值时间序列，对相邻采样时刻的电容读数作差并除以采样周期，得到所述电容值的变化率；所述电容值的变化率超过设定门限时，判定积水在所述低洼汇水点处囤积，该囤积事件以导通电平信号的形式输出得到虚拟导通信号；所述虚拟导通信号经逻辑注入端口接入主回路切断控制逻辑，与横向检测电极输出的物理导通信号执行或运算，断开的导通判断链路被补齐形成闭合的导通判断回路；获取所述闭合的导通判断回路的逻辑状态，与预设的物理切断触发条件进行状态比对，比对结果一致时向主控回路发送物理切断控制指令。

28、进一步的，所述预设的物理切断触发条件为所述主回路切断控制逻辑中对应导通电平的触发条件。

29、本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

30、本发明公开了一种配电箱极端天气下主回路物理切断控制方法。针对配电箱底部因倾斜或结构缺陷导致雨水汇聚于低洼死角、而横向检测电极因空间错位无法及时感知积水、从而引发漏电保护延迟触发的问题，本发明通过惯性检测单元结合卡尔曼滤波算法精确识别箱体倾斜姿态和重力方向，进而结合底部三维拓扑结构分析加强筋、线缆孔、排水孔及棱边形成的真实汇水路径，锁定停留时间最长的低洼汇水点。通过计算预设横向电极与该汇水点的欧式距离，识别出电极布局存在的覆盖盲区和触发延迟风险。当检测到电极空间错位导致无法有效覆盖汇水区域时，持续监测低洼汇水点的电容变化率，一旦超过设定门限即确认积水囤积，立即生成虚拟导通信号注入主回路切断控制逻辑，形成闭合判断回路并触发物理切断指令。该方法有效弥补了传统电极布局的空间盲区，实现了极端天气下配电箱的主动式安全防护。