智能配电箱多回路防窃电实时监测方法与流程

本发明涉及电变量测量，具体涉及智能配电箱多回路防窃电实时监测方法。

背景技术：

1、在低压配电系统中，智能配电箱作为电能分配与计量管理的核心节点，其进线端及多路出线回路的安全运行直接关系到供电侧与用电侧之间的贸易结算公平性和供电可靠性。窃电行为，尤其是通过进线端实施的分流短接、欠压失压、串入非授权阻抗元件以及利用电力电子器件进行移相等硬件篡改方式，会导致电能计量数据失真，给供电企业造成经济损失且难以通过常规巡检及时发现。随着用电场景的多样化和窃电手段的隐蔽化，仅依靠传统总表与支路电量平衡比对或周期性现场检查的防控方式已无法满足实时性及精准定位的需求。

2、在进线端须并联非线性浪涌保护器件的配电安全规范约束下，该器件随工频电压瞬时幅值毫秒级周期性变化所产生的动态寄生阻抗漂移，与非法短接或串入非授权阻抗元件所引发的反射系数频谱特征在频域高度混叠，导致现有基于固定基准或静态阈值的阻抗谱监测方案无法区分两者，进而引发告警门限被迫抬升以包容动态漂移范围时对微弱篡改行为漏检、或电网电压正常波动即触发误报的工程矛盾。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供智能配电箱多回路防窃电实时监测方法，以解决上述背景中问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、智能配电箱多回路防窃电实时监测方法，包括以下步骤：

4、s1，采集进线端工频电压过零信号，按瞬时电压幅值将每个工频周期划分为连续相位区间，同步锁存各相位区间内进线端的电压瞬时值、电流瞬时值及反射系数幅频响应，并为每组锁存数据附加相位标签；

5、s2，以相位标签为索引，将各区间内的反射系数幅频响应分别进行递推式阻抗参数追踪，追踪过程中依据各相位区间内参数波动幅度动态调整递推权重，获得随电压相位同步变化的等效阻抗序列，作为动态本底阻抗基线；

6、s3，将动态本底阻抗基线转换至高阶累积量域，提取其累积量对角切片中的相位耦合特征，并将相位耦合特征中随电压波动保持稳定的部分作为非线性寄生耦合的本征标记；

7、s4，依据当前瞬时电压幅值对本征标记进行状态递推，生成经当前动态补偿的预期反射系数曲线，将实时进线端实测反射系数与预期反射系数曲线进行逐点比对，得到偏差残差；

8、s5，对偏差残差进行滑动窗内的离散度累积统计，将统计结果与由历史残差动态更新的容忍上限比较，当统计结果持续超出容忍上限时判定进线端存在硬件篡改，并输出对应回路告警。

9、作为本发明进一步的方案：所述为每组锁存数据附加相位标签，具体包括：

10、捕获进线端工频电压的连续过零沿，以相邻过零沿之间的时间为一个工频周期，按预设等分数量将工频周期划分为各相位区间，并为每个相位区间赋予唯一对应的相位标签；

11、在每个相位区间起始时刻，同时触发进线端电压瞬时值采样、电流瞬时值采样及反射系数幅频响应锁存，将三者关联为同一相位标签下的单次同步记录；

12、将各相位标签下的电压瞬时值、电流瞬时值及反射系数幅频响应按时间先后排列构成按相位区间索引的锁存序列，所述锁存序列中每组数据均由其所属相位标签唯一标识。

13、作为本发明进一步的方案：所述动态本底阻抗基线的计算过程为：

14、以锁存序列为输入，按相位标签提取同一相位区间下历史反射系数幅频响应与当前实时实测值，计算两者差异的幅值变化率，作为相位标签所对应相位区间内当前参数波动幅度的瞬时度量；

15、依据瞬时度量的大小调整相位区间下的递推权重，当瞬时度量增大时增加递推权重以加速追踪当前变化，当瞬时度量减小时降低递推权重以平缓追踪波动，将调整后的递推权重施加于当前实测值与前一时刻追踪值的加权累加，得到相位标签下经动态加权的重构响应值序列；

16、将重构响应值序列按相位标签归类后进行阻抗参数反演计算，得到每个相位标签各自对应的等效阻抗值，所有相位标签下的等效阻抗值按相位标签顺序排列后输出为随电压相位同步变化的等效阻抗序列。

17、作为本发明进一步的方案：所述等效阻抗值的计算过程为：

18、以相位标签为索引，将重构响应值序列拆分为各相位区间对应的幅频响应子序列；

19、对各幅频响应子序列，检测其幅频曲线中斜率跃变最剧烈的拐点频率并记录为相位标签下的特征频率；

20、将当前工频周期各特征频率与上一工频周期同一相位标签的历史特征频率逐个比较，依据频率偏移方向及偏移量确定等效阻抗实部与虚部的变化量，将变化量叠加至历史等效阻抗值上输出当前等效阻抗值。

21、作为本发明进一步的方案：所述本征标记的获取过程为：

22、按相位标签分别构建各相位区间内阻抗值沿工频周期变化的连续时间序列，计算连续时间序列的三阶累积量并取其对角切片；

23、从对角切片中提取各谱峰位置及其对应的幅度比值，组合为各相位标签下的耦合结构描述量；

24、将当前工频周期的耦合结构描述量与上一工频周期同一相位标签的历史耦合结构描述量逐一比对，保留两者差值在预设容许范围内的描述量，以保留的全部描述量作为本征标记。

25、作为本发明进一步的方案：所述计算连续时间序列的三阶累积量并取其对角切片，具体包括：

26、按相位标签将各相位区间内多个工频周期的阻抗值按周期先后顺序排列，构成各相位标签的阻抗周期序列；

27、对各阻抗周期序列，将周期序列与自身的第一滞后序列及第二滞后序列进行逐点连乘，将所有连乘结果按第一滞后量和第二滞后量分别归类累加，得到各相位标签的三阶累积量分布；

28、从各三阶累积量分布中提取第一滞后量与第二滞后量相等的所有元素，组合后作为相位标签的对角切片输出。

29、作为本发明进一步的方案：所述偏差残差的计算过程为：

30、获取当前工频周期的瞬时电压幅值序列，按相位标签将瞬时电压幅值与本征标记中对应相位标签的描述量进行加权关联，得到各相位标签下经电压加权的状态参考量；

31、将当前相位标签的状态参考量与上一工频周期同一相位标签的历史状态参考量进行差分运算，依据差分结果的方向和幅度对当前状态参考量进行修正，生成修正后的状态预测值；

32、将所有相位标签的修正后状态预测值按相位标签顺序排列并与预设的阻抗-反射系数映射约束条件进行匹配，输出经动态补偿的预期反射系数曲线，将预期反射系数曲线与实时进线端实测反射系数做逐点差值计算，得到偏差残差。

33、作为本发明进一步的方案：所述生成修正后的状态预测值，具体包括：

34、以当前相位标签的状态参考量和上一工频周期同一相位标签的历史状态参考量之间的差分结果为输入，判断差分结果的正负方向，同时读取差分结果的绝对值大小；

35、依据正负方向确定修正极性，依据绝对值大小匹配预设的非线性修正系数表，从非线性修正系数表中查取当前绝对值对应的修正步长，将修正极性施加于修正步长得到修正量；

36、将当前相位标签的状态参考量叠加上修正量，得到修正后的状态预测值，并将状态预测值输出至下一相位标签的修正步骤作为历史状态参考量。

37、作为本发明进一步的方案：所述输出对应回路告警，具体包括：

38、将偏差残差按时间顺序填入滑动窗，对窗内偏差残差按其正负极性分别累加正偏差总和与负偏差总和，取正偏差总和与负偏差总和之差作为离散累积统计量；

39、读取历史多个窗的离散累积统计量，选取其中绝对值最小的若干个统计量，以其平均值乘以预设放大系数作为当前容忍上限；

40、将当前窗的离散累积统计量的绝对值与当前容忍上限比较，若绝对值大于当前容忍上限且前一窗离散累积统计量的绝对值大于前一窗容忍上限，则判定进线端存在硬件篡改并输出对应回路告警。

41、本发明的有益效果：

42、（1）本发明通过按瞬时电压幅值将工频周期划分为连续相位区间并附加相位标签，在各相位区间内独立追踪动态本底阻抗基线，结合高阶累积量域中相位耦合特征的稳定性判别，能够有效区分进线端浪涌保护器件因电网电压正常波动所产生的非线性寄生效应与实际硬件篡改引起的阻抗突变。该方法无需拆除或旁路强制性防雷保护器件，可在配电安全规范约束下保持对进线端阻抗特性的持续测量能力，避免了因保护器件非线性漂移导致的基准模板失效问题，从而提高防窃电监测在复杂电网工况下的可靠性与适应性。

43、（2）本发明采用滑动窗内离散度累积统计与历史残差动态更新容忍上限相结合的双重确认判定方式，利用偏差残差正负极性分离累加后的差值作为离散累积统计量，并以最近多个滑动窗中绝对值最小的统计量均值乘以预设放大系数作为容忍上限，实现了告警阈值对现场运行环境的在线自适应调整。该机制不依赖固定阈值设定，可根据实际线路本底噪声水平动态浮动，能够有效降低因负载投切或电网谐波波动引起的偶发性超阈值误报，同时当异常偏差持续存在时快速输出对应回路告警，为运维人员提供精准的异常回路定位信息。