一种多功能计量箱的模块化安全防护方法及系统与流程

本发明涉及电变量测量，尤其涉及一种多功能计量箱的模块化安全防护方法及系统。

背景技术：

1、随着智能电网建设的深入与台区末端精细化管理要求的提高，多功能计量箱作为配电网络末端的核心设备，承担着电能精准计量与末端安全防护的双重职责。在防窃电与异常用电监测场景中，基于非侵入式负荷特征识别的模块化安全防护方法被广泛应用，其通过高频采样线路电气波形来辨识用户的用电行为。

2、现有的多功能计量箱防窃电系统通过实时采集线路电流波形，提取瞬态投切序列与稳态谐波比等负荷特征，并与预置的标准特征基准进行比对，一旦比对结果超出设定阈值，即判定存在非授权用电行为并下发切断线路及闭锁指令实现安全防护。

3、现有技术中，计量箱防窃电特征提取与判别逻辑未考虑设备自身状态变化对量测基准的影响，具体而言，计量箱长周期运行后，内部互感器磁化特性及线路接触电阻会发生微弱缓变，现有方法缺乏对这种自身物理老化导致的参量微畸变进行动态剥离与自校准的机制，直接将老化畸变分量混入特征提取的原始样本中，导致防窃电算法内置的基准发生不可逆的背景漂移，使得正常的合法负荷投切被误判为异常旁路或窃电行为；同时，高频误判会直接触发安全防护的硬闭锁逻辑，导致计量箱对该模块执行永久性闭锁并拒绝主站远程复归，极大增加了运维人员现场解锁的成本，且使得该模块的计量与防护功能在解锁前完全瘫痪，存在防窃电基准随设备老化发生漂移导致高频误判引发模块硬闭锁瘫痪、无法保障供电连续性的问题。

技术实现思路

1、本技术通过提供一种多功能计量箱的模块化安全防护方法及系统，解决了现有技术中防窃电基准随设备老化发生漂移导致高频误判引发模块硬闭锁瘫痪、无法保障供电连续性的问题，实现了老化干扰分量的动态剥离、异常用电行为的多维度交叉验证以及基准特征的在线自适应校正，有效避免了合法负荷投切的误判与硬闭锁瘫痪，保障了计量箱长期运行下的供电连续性与安全防护长效性。

2、本技术实施例提供了一种多功能计量箱的模块化安全防护方法，包括：判断线路运行状态，在处于特定运行状态时采集线路电能参量，将采集的线路电能参量与初始参量对比计算，得到反映线路物理老化的老化补偿数据；

3、采集线路的原始用电波形，利用所述老化补偿数据去除所述原始用电波形中的老化干扰分量，输出纯净用电特征；

4、将所述纯净用电特征与标准用电特征对比，在判定存在疑似异常用电时，保持线路通电并进入观察周期；

5、在所述观察周期内，获取台区损耗变化数据以及电能流动方向数据；

6、在所述台区损耗变化数据大于设定限制，且所述电能流动方向数据符合反向倒流特征时，切断线路并锁死，否则判定为误判，利用所述纯净用电特征更新所述标准用电特征，并解除观察周期。

7、进一步的，在处于特定运行状态时采集线路电能参量的步骤包括：

8、检测线路的有功功率，当有功功率低于设定空载限制，且持续时间达到第一设定时长时，判定线路处于空载状态；

9、当有功功率的变化幅度低于设定稳定限制，且持续时间达到第二设定时长时，判定线路处于稳定运行状态；

10、在判定线路处于空载状态或者处于稳定运行状态时，采集当前时刻线路中的漏电数值和电压与电流的时间错开幅度，并将所述漏电数值和所述时间错开幅度作为所述线路电能参量。

11、进一步的，得到反映线路物理老化的老化补偿数据的步骤包括：

12、将采集得到的漏电数值减去调取的初始漏电基准数值，计算出漏电增加数值；

13、将采集得到的电压与电流的时间错开幅度减去调取的初始时间错开基准数值，计算出错开变化数值；

14、按照预先设定的比例对所述漏电增加数值和所述错开变化数值进行加权求和，将计算出的数值确定为当前线路的老化特征数值；

15、将所述老化特征数值与历史初始线路特征数值求取差值，并将该差值转换为标准化系数，将所述标准化系数作为老化补偿数据。

16、进一步的，输出纯净用电特征的步骤包括：

17、实时采集线路中的原始电流波形数据；

18、将老化补偿数据作为用于清除干扰的过滤数据，所述过滤数据体现当前线路的背景扭曲变化情况；

19、将原始电流波形数据按照先后顺序排列，利用过滤数据对所述原始电流波形数据进行依次对比计算；

20、从所述原始电流波形数据的各个采样点中，逐一减去对应的老化干扰数值；

21、完成减算处理之后，输出不带有老化背景干扰的纯净用电特征，所述纯净用电特征包含用电开关切换序列特征以及稳定用电谐波比例特征。

22、进一步的，在判定存在疑似异常用电时，保持线路通电并进入观察周期的步骤包括：

23、将获取的纯净用电特征与预先保存的标准用电特征库进行比对，所述标准用电特征库中保存有多种正常用电状态下的标准特征数据；

24、计算所述纯净用电特征与各个标准特征数据之间的差异数值，得到相似比例数值；

25、判断所述相似比例数值是否落入预先设定的异常用电范围以内；

26、当所述相似比例数值处于所述异常用电范围以内时，判定存在疑似异常用电。

27、进一步的，在判定存在疑似异常用电时，保持线路通电并进入观察周期的步骤还包括：

28、在判定存在疑似异常用电时，不对线路下发直接切断线路电源的强行控制指令；

29、启动预先设定的延时等待机制，保持当前线路维持正常的供电运行状态；

30、触发观察周期，使线路防护逻辑进入暂时观察阶段；

31、在暂时观察阶段内，持续对线路相关的多维度用电证据数据进行同步收集与保存；

32、若在暂时观察阶段结束之前未完成证据确认，则保持防护逻辑处于观察状态，不下发永久锁定指令。

33、进一步的，获取台区损耗变化数据以及电能流动方向数据的步骤包括：

34、在观察周期以内，持续读取当前台区总电能表所记录的用电数值；

35、同步读取当前台区范围内各个用电节点电能表所记录的用电数值，并将各个用电节点电能表所记录的用电数值进行相加求和计算；

36、将总电能表所记录的用电数值减去所述相加求和计算的结果，计算出两者的差值数值；

37、计算差值数值在观察周期之内的变化幅度大小，将所述变化幅度大小确定为台区损耗变化数据；

38、实时获取线路用电功率发生突然改变时的电能流动方向数据，将所述电能流动方向数据与所述台区损耗变化数据进行保存。

39、进一步的，实时获取线路用电功率发生突然改变时的电能流动方向数据的步骤包括：

40、对比线路中电压波形跨越零点时刻与电流波形跨越零点时刻的先后顺序；

41、当电流波形跨越零点时刻滞后于电压波形跨越零点时刻时，判定当前电能流动方向为正向流动；

42、当电流波形跨越零点时刻超前于电压波形跨越零点时刻时，判定当前电能流动方向为反向倒流；

43、记录用电功率发生突然改变时的电能流动方向，并将记录的最终结果确定为电能流动方向数据。

44、本技术实施例提供了一种多功能计量箱的模块化安全防护系统，用于实现一种多功能计量箱的模块化安全防护方法，包括：老化补偿数据获取模块、纯净用电特征输出模块、观察周期进入模块、数据获取模块、数据判定模块；

45、其中，所述老化补偿数据获取模块，用于判断线路运行状态，在处于特定运行状态时采集线路电能参量，将采集的线路电能参量与初始参量对比计算，得到反映线路物理老化的老化补偿数据；

46、所述纯净用电特征输出模块，用于采集线路的原始用电波形，利用所述老化补偿数据去除所述原始用电波形中的老化干扰分量，输出纯净用电特征；

47、所述观察周期进入模块，用于将所述纯净用电特征与标准用电特征对比，在判定存在疑似异常用电时，保持线路通电并进入观察周期；

48、所述数据获取模块，用于在所述观察周期内，获取台区损耗变化数据以及电能流动方向数据；

49、所述数据判定模块，用于在所述台区损耗变化数据大于设定限制，且所述电能流动方向数据符合反向倒流特征时，切断线路并锁死，否则判定为误判，利用所述纯净用电特征更新所述标准用电特征，并解除观察周期。

50、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

51、考虑到计量箱长周期运行后自身线路物理老化会导致量测波形发生微小畸变，采用在特定运行状态下采集线路电能参量并与初始参量对比计算得到老化补偿数据的方法，利用老化补偿数据去除原始用电波形中的老化干扰分量，针对性地输出不受线路老化干扰的纯净用电特征，避免了老化畸变参量混入特征提取样本中引发的基准漂移，提高特征提取的准确性和防窃电判别的可靠性。

52、进一步地，在判定疑似异常用电的环节中，通过保持线路通电并进入观察周期，引入台区损耗变化数据和电能流动方向数据进行多维度的交叉验证，避免了仅依赖单一波形特征比对导致合法负荷投切被误判为异常旁路或窃电行为的情况，有效防止了因置信度区间偏移而产生的高频次误判，提高了异常用电识别的精准度。

53、再进一步地，在多维度验证的决策环节中，当判定为误判时，通过利用纯净用电特征自动更新标准用电特征并解除观察周期，避免了因误判直接触发永久性闭锁导致计量与防护功能完全瘫痪的问题，免除了运维人员必须现场介入解锁的繁琐操作，保障了计量箱在长期运行下的供电连续性与安全防护长效性。