低压单相、三相电能表不停电更换的场景自适配连续计量装置及方法与流程

本发明属于低压配电、智能计量及带电作业辅助，尤其涉及一种低压单相、三相电能表不停电更换的场景自适配连续计量装置及方法。

背景技术：

1、随着用户对供电可靠性要求持续提高，低压电能表更换作业已不再仅满足于尽快完成换表，而是进一步要求在换表过程中尽量避免用户侧停电、减少现场作业风险，并降低因计量空档导致的争议。低压换表场景既包括居民用户的单相电能表，也包括酒店、网吧、银行、商业综合体等用户的三相电能表。现有停电换表方式通常需要提前告知、停电操作和人工复电，对居民生活和商业经营均存在不利影响。

2、目前已有部分不停电换表工具能够通过搭建临时旁路实现不断电，但在实际应用中，仍然存在以下问题：其一，连接端多采用鳄鱼夹或普通夹持件，受线缆重力、碰碰撞或作业姿态变化影响，容易出现松动、虚接或接触不稳定；其二，单相与三相场景往往依赖不同设备或需要现场人工切换和辨识，作业复杂，误操作风险较高；其三，在新旧电能表并联分流阶段，负载电流被分摊到两条支路，当用户处于轻载或脉冲输出稀疏区间时，可能出现新旧电能表脉冲记录不连续、换表期间记录衔接不平滑的问题。在低压不停电换表过程中，换表仪与塑壳断路器/旧表/新表之间的电连接稳定性低，因连接松动而造成的作业风险较高；在同一设备上无法兼容单相和三相两类换表场景，难以避免现场人工识别与错误切换；在新旧电能表并联分流期间，缺少对轻载、启动阈值附近或脉冲稀疏区间的电量进行连续记录衔接，换表窗口中存在记录缺口；物理接线、分流启停、旧表拆除、新表接管等现场动作，与底层控制逻辑和数据处理流程不具备闭环对应关系，缺乏可追溯的作业数据包。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种低压单相、三相电能表不停电更换的场景自适配连续计量装置及方法，以换表仪主机、单相专用接插件及框架型锁紧机构为硬件基础，在不停电换表过程中，通过场景自适配识别、旁路分流安全核查、低流区间参考计量补偿以及事件驱动的数据拼接，实现在不脱离原有不停电换表硬件体系的前提下，同时兼顾场景适配、作业防错、连接可靠性以及连续计量记录衔接，使换表作业不仅实现供电连续，而且能够输出更完整、更可校核的换表过程数据。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一方面，本发明提出了一种低压单相、三相电能表不停电更换的场景自适配连续计量装置，包括：换表仪主机、表前分流连接件、表后分流连接件、表前零相连接件、表后零相连接件、单相场景专用接插件；其中，换表仪主机包括：主控单元、采样与核查部件、连续计量处理部件、表前分流操作开关和表后分流操作开关；

4、电源经表前分流连接件接入表前断路器的一端，电能表的表前三相节点连接表前断路器的另一端、表后三相节点连接表后断路器的一端，负载经表后分流连接件接入表后断路器的另一端，形成电能表所在支路；电源经表前分流连接件接入换表仪主机的表前分流操作开关，负载经表后分流连接件接入换表仪主机的表后分流操作开关，电能表的表前零相节点接入表前零相连接件，电能表的表后零相节点接入表后零相连接件，两套零相连接件分别连接换表仪主机对应的零相端子，单相场景专用接插件同时连接换表仪主机和电能表，形成换表临时旁路；

5、换表前，单相场景专用接插件连接换表仪主机后，主控单元获得单相识别有效信号时结合采样得到的电气特征共同识别场景，根据场景识别结果将预设场景模版发送至采样与核查部件，并导通表前分流操作开关和表后分流操作开关，采样与核查部件基于预设场景模版采集电压、电流和分流操作开关状态，以核查换表临时旁路和旧电能表所在支路的并联分流是否正常，将并联分流正常信号发送至主控单元，主控单元根据场景识别结果、并联分流正常信号，维持表前分流操作开关和表后分流操作开关导通，并且启动连续计量处理部件进行计量，主控单元开断表前断路器和表后断路器后进行换表；

6、换表后，主控单元导通表前断路器和表后断路器，采样与核查部件根据场景基于预设场景模版采样电压、电流和分流操作开关状态，核查换表临时旁路和新电能表所在支路的并联分流是否正常，将并联分流正常信号发送至主控单元，主控单元根据并联分流正常信号，控制表前分流操作开关和表后分流操作开关开断，并且停止连续计量处理部件进行计量。

7、换表仪主机包括：第一通用接口端子排；第一通用接口端子排包括第一插件识别信号端子；

8、单相场景专用接插件包括：绝缘基座、第二通用接口端子排、导电插针组件、单相识别脚；绝缘基座上设置第二通用接口端子排、导电插针组件和单相识别脚；

9、第二通用接口端子排包括第二插件识别信号端子；

10、第一插件识别信号端子与第二插件识别信号端子连接；

11、导电插针组件包括相互独立的三根导电插针，第一根导电插针连接电能表的表前任一相节点、第二根导电插针连接电能表的表后任一相节点、第三根导电插针连接零线采样参考节点；

12、单相场景专用接插件连接换表仪主机时，单相识别脚经识别电阻与信号地导通，使第二插件识别信号端子由高电平变为低电平，低电平经第一插件识别信号端子传输至第二插件识别信号端子，主控单元获得单相识别脚有效的信号；单相场景专用接插件未连接换表仪主机时，第二插件识别信号端子保持高电平，主控单元获得单相识别脚无效的信号。

13、两套分流连接件结构相同，均包括：支架组件、三相顶针组件、三相导向孔；支架组件的一侧布置三相顶针组件，支架组件的另一侧正对三相顶针组件的位置布置三相导向孔；支架组件夹持在断路器接入端的上方，三相导线的一端插入三相导向孔后使得三相顶针组件与断路器的三相进线触点压接导通，三相导线的另一端接入换表仪主机。

14、支架组件采用框架型锁紧结构，包括：z型主支架、活动支架、锁紧手柄、伸缩手柄、摆杆以及支撑销；活动支架通过锁紧手柄与z型主支架的一端连接，支撑销固定在z型主支架上，摆杆的一端转动连接支撑销，摆杆的另一端连接伸缩手柄；操作锁紧手柄使活动支架向z型主支架的另一端靠近，以实现支架组件夹持在塑壳断路器接入端的上方；操作伸缩手柄带动摆杆绕支撑销转动，摆杆的转动使三相顶针组件朝向塑壳断路器三相进线触点压紧；支架组件向三相顶针组件提供机械固定和压紧力，使三相顶针组件与塑壳断路器的三相进线触点之间的导电接触。

15、换表仪主机还包括采样单元；

16、采样单元，用于采集原始信号和电气特征，并将原始信号发送至主控单元、采样与核查部件、连续计量处理部件，将电气特征发送至主控单元；

17、原始信号包括：进线侧电压、进线侧总电流、电能表所在支路的电流、换表临时旁路的电流、电能表脉冲、表前分流操作开关状态、表后分流操作开关状态；

18、电气特征包括：第一根导电插针对应的表前节点电位信号，第二根导电插针对应的表后节点电位信号，第三根导电插针对应的参考电位信号。

19、采样与核查部件，用于基于预设场景模版从原始信号中获取进线侧电压、进线侧总电流、表前分流操作开关状态、表后分流操作开关状态，以核查换表临时旁路和旧电能表所在支路的并联分流是否正常，将并联分流正常信号发送至主控单元。

20、主控单元，用于获得单相识别有效信号时结合采样得到的电气特征共同判断当前是单相场景还是三相场景，并根据场景识别结果将预设场景模版发送至采样与核查部件；基于采样单元提供的原始信号的变化，持续监测并识别当前作业阶段；根据场景识别结果、并联分流正常信号以及当前换表作业阶段，生成表前分流操作开关和表后分流操作开关的控制指令，其中，当前换表作业阶段为旧电能表未更换时，维持表前分流操作开关和表后分流操作开关导通，当前换表作业阶段为新电能表已换好时，控制表前分流操作开关和表后分流操作开关开断。

21、换表仪主机还包括切换单元；主控单元生成的表前分流操作开关和表后分流操作开关的控制指令，发送至切换单元，切换单元根据控制指令执行表前分流操作开关和表后分流操作开关的操作。

22、连续计量处理部件，用于将从启动时刻到停止时刻之间的时长划分为多个不同类型的时间窗口，各类型时间窗口执行差异化的计量策略。

23、换表仪主机还包括数据存储单元；数据存储单元与主控单元、连续计量处理部件连接，用于存储旧表底码、新表初码、时间戳、场景类型、核查结果、补偿量和告警标记。

24、另一方面，本发明还提出了一种低压单相、三相电能表不停电更换的场景自适配连续计量方法，包括：

25、在待更换电能表所在的电路中，安装换表仪主机、表前分流连接件、表后分流连接件、表前零相连接件、表后零相连接件、单相场景专用接插件，形成换表临时旁路；

26、换表前，单相场景专用接插件连接换表仪主机后，主控单元获得单相识别有效信号时结合采样得到的电气特征共同识别场景，根据场景识别结果将预设场景模版发送至采样与核查部件，并导通表前分流操作开关和表后分流操作开关，采样与核查部件基于预设场景模版采集电压、电流和分流操作开关状态，以核查换表临时旁路和旧电能表所在支路的并联分流是否正常，将并联分流正常信号发送至主控单元，主控单元根据场景识别结果、并联分流正常信号，维持表前分流操作开关和表后分流操作开关导通，并且启动连续计量处理部件进行计量，主控单元开断表前断路器和表后断路器后进行换表；

27、换表后，主控单元导通表前断路器和表后断路器，采样与核查部件根据场景基于预设场景模版采样电压、电流和分流操作开关状态，核查换表临时旁路和新电能表所在支路的并联分流是否正常，将并联分流正常信号发送至主控单元，主控单元根据并联分流正常信号，控制表前分流操作开关和表后分流操作开关开断，并且停止连续计量处理部件进行计量。

28、换表前，表前分流操作开关和表后分流操作开关均开断，表前断路器和表后断路器均导通，电源经由旧电能表所在支路向负载供电；搭建换表临时旁路时，记录旧表底码、新表初码及时间戳。

29、单相场景的预设参数模板包括：单相场景下的表前分流操作开关和表后分流操作开关的通断组合关系、单相采样通道映射关系、总电流偏差阈值、火线/零线状态核查规则；

30、单相场景下，采样与核查部件从采样单元获取原始信号，当表前分流操作开关和表后分流操作开关的状态匹配预设参数模板中对应的通断组合关系时，基于单相采样通道映射关系，利用进线侧总电流、电能表所在支路的电流、换表临时旁路的电流，计算总电流偏差，若总电流偏差不大于总电流偏差阈值，且火线/零线接线状态匹配火线/零线状态核查规则，则核查结果满足放行条件，系统输出分流正常指示并允许旧表拆除。

31、三相场景的预设参数模板包括：三相场景下的表前分流操作开关和表后分流操作开关的通断组合关系、三相采样通道映射关系、总电流偏差阈值、各相电流偏差阈值、相序/相别核查规则；

32、三相场景下，采样与核查部件从采样单元获取原始信号，当表前分流操作开关和表后分流操作开关的状态匹配预设参数模板中对应的通断组合关系时，基于三相采样通道映射关系，利用进线侧总电流、电能表所在支路的电流、换表临时旁路的电流，计算总电流偏差和各相电流偏差，若总电流偏差不大于总电流偏差阈值且各相电流偏差不大于各相电流偏差阈值，且相序/相别匹配相序/相别核查规则，则核查结果满足放行条件，系统输出分流正常指示并允许旧表拆除。

33、将连续计量处理部件从启动时刻到停止时刻之间的时长划分为多个不同类型的时间窗口，各类型时间窗口执行差异化的计量策略，包括：

34、将发生表前分流操作开关切换、表后分流操作开关切换、旧电能表所在支路退出、新电能表所在支路接入，或者脉冲数量相对相邻窗口发生超过异常阈值的突变的时段标记为切换瞬态窗口；

35、在未标记为切换瞬态窗口的时间中，将脉冲输出数量不小于设定脉冲数量阈值的时段标记为正常窗口，将脉冲输出数量大于0但是小于设定脉冲数量阈值的时段标记为低流窗口，将脉冲输出数量为0的时段标记为脉冲缺失窗口；其中，将参考功率低于零负荷判定阈值的脉冲缺失窗口标记为真实零负荷窗口；

36、在正常窗口和真实零负荷窗口内，不启动参考计量补偿逻辑，以窗口内有效电能表增量作为计量值；

37、在切换瞬态窗口、低流窗口、非真实零负荷窗口的脉冲缺失窗口内，连续计量处理部件使用采样单元采集的原始信号计算参考计量值，若窗口内的参考计量值与有效电能表增量的差值大于容差项，则启动参考计量补偿逻辑，以窗口内的参考计量值与有效电能表增量的差值作为补偿量，对窗口内的有效电能表增量进行补偿，得到计量值。

38、本发明还是一种终端，包括处理器及存储介质；存储介质用于存储指令；处理器用于根据指令进行操作以执行方法的步骤。

39、本发明还是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现方法的步骤。

40、本发明的有益效果在于，与现有技术相比至少包括，本发明在不改变原始技术主线的前提下，实现单相与三相场景的一体化适配，减少现场切换和备品冗余。

41、通过框架型锁紧机构与顶针组件，提高带电接线过程中的机械稳定性和导电接触可靠性，降低鳄鱼夹类连接的松动风险。

42、通过分流安全核查与放行门控逻辑，使原本依赖作业经验的操作步骤转化为可验证、可追溯的控制流程。

43、通过补偿窗口标记、同步采样参考计量和事件拼接机制，提升换表窗口记录的连续性和可校核性，减少轻载分流阶段产生记录缺口的可能。

44、通过输出结构化数据包，便于后续形成工单闭环、作业质检和争议追溯基础数据。

45、本发明通过主控单元对旧表所在支路电流、新表所在支路电流、分流开关状态及脉冲状态的持续监测，自动识别旧表退出事件和换表完成事件，并依次形成作业起始段、并联分流段、旧表退出段和新表独立计量段的连续计量数据包，从而有效解决现有不停电换表方案中计量不连续、旧表底码与新表初码难以准确衔接、补偿量无法可靠确定以及异常状态缺乏自动锁止的问题。

46、与仅提供不停电旁路但缺少软硬协同闭环的现有方案相比，本发明能够提高换表过程中计量数据的连续性、完整性和可追溯性，提升现场核对、系统留档、工单闭环和争议追溯的可靠性，并通过“接插件识别+电气特征交叉校验”的双判据场景识别、“窗口标记+差额补偿”的补偿结构以及“核查成功才放行”的门控式作业逻辑，增强系统对复杂换表场景的适应能力和防误操作能力。