一种智能电能计量箱运行状态评估方法及系统与流程

本发明涉及电气测量，尤其涉及一种智能电能计量箱运行状态评估方法及系统。

背景技术：

1、需要说明的是，智能电能计量箱安装在低压配电回路中，箱内总进线、分支端子、断路器接线端和电能表接线端等部位承担电能传输功能，并在电气上形成多个串联的导电连接段。智能电能计量箱长期运行后，导电连接段的连接面可能出现氧化膜增厚，连接螺栓可能发生蠕变松弛，连接部位还可能产生微动磨损，使导电连接段的阻性损耗逐步增大，严重时可能引起局部过热、接线故障或电能计量异常。因此，对智能电能计量箱中导电连接段的运行状态进行准确评估，对于及时发现连接性能退化和保障低压配电回路的运行可靠性具有重要意义。

2、基于此，现有技术通常通过采集导电连接段两端的电压降、负荷电流或连接部位温升，并将测量结果与预设固定阈值进行比较，以判断导电连接段是否存在异常。由于实际供电回路中的负荷电流始终处于波动状态，导电连接段两端的电压降既包括由负荷电流决定的正常压降分量，也包括由连接性能退化引起的新增损耗分量，直接对不同时刻的电压降或温升进行阈值比较，难以区分负荷工况变化与连接性能退化。部分技术方案采用长期滚动更新的统计基准适应负荷变化，但缓慢累积的连接氧化增阻可能被逐步写入新的统计基准，造成长期退化缺少与验收初始状态进行比较的固定参照。

3、具体地，在智能电能计量箱实际运行过程中，单次负荷切换还可能受到随机噪声、通道相位误差、工频频率变化、频谱泄漏及温度状态差异的影响，若仅依据单次测量结果作出导电连接段退化结论，容易将偶发测量干扰误判为连接性能退化。此外，实际电压取压路径可能跨越多个接触面、短导体和断路器接线柱外延部分，若将两个取压点之间完整导电路径的串联测量结果直接解释为某一单独触头的材料参数，会导致状态结论与实际测量范围不一致；对于未布置测点、连接段电流不对应或采样链路标定失效的导电连接段，也缺少输出确定状态结论的物理依据。因此，需要解决的技术问题是：如何以具有明确物理边界的导电连接段作为基本评估单元，利用自然负荷变化形成阻性状态证据，采用验收期冻结基线避免缓慢退化被滚动基准吸收，并结合保守误差包络和独立事件复核降低单次测量干扰造成的误判。

技术实现思路

1、为了解决上述的技术问题，本发明提供一种智能电能计量箱运行状态评估方法及系统。

2、第一方面，本发明提供一种智能电能计量箱运行状态评估方法，采用如下的技术方案：

3、一种智能电能计量箱运行状态评估方法，包括步骤：

4、根据投运前登记的物理起点和物理终点确定智能电能计量箱中的受评连接段，在所述受评连接段两端固定导体位置建立差分电压采样通道，建立对应所述受评连接段的本段电流采样通道和连接段表面温度采样通道，并对差分电压、本段电流和连接段表面温度进行同步采样；

5、从同步采样数据中识别自然负荷切换事件，在所述自然负荷切换事件的事件前稳定窗口和事件后稳定窗口内，基于完整工频周波分别计算基波有功损耗指标和本段电流平方指标，根据事件前后的基波有功损耗指标差值和本段电流平方指标差值确定事件阻性斜率证据；

6、根据所述自然负荷切换事件的连接段表面温度、电流端点和负荷热历史，将所述事件阻性斜率证据与验收期形成并冻结的工况格基线进行匹配，根据测量链路误差和残余热模型误差确定事件阻性斜率保守可能值区间及相对冻结基线的退化变化量保守可能值区间；当所述退化变化量保守可能值区间的下界超过允许新增阻性变化量时，将所述受评连接段确定为疑似连接段电性能退化状态，并利用另一次独立自然负荷切换事件进行复核，当两次独立自然负荷切换事件的退化变化量保守可能值区间的下界均超过所述允许新增阻性变化量且两个区间相容时，将所述受评连接段确定为连接段电性能退化已复核状态；

7、根据所述受评连接段的测点布置状态、采样链路状态、校准状态、工况格基线匹配状态、事件证据有效状态和独立事件复核结果，输出所述受评连接段的状态信息。

8、优选的，所述受评连接段为从一个固定导体位置延伸至另一个固定导体位置之间的完整导电路径，所述完整导电路径包括螺钉压接面、端子片、过渡短导体和断路器接线柱外延部分中的至少一种；所述状态信息表示所述完整导电路径的电性能相对验收基线的变化，不表示单一触头的纯接触电阻。

9、优选的，所述差分电压采样通道通过高阻差分取压线与所述受评连接段两端的固定导体位置连接，所述高阻差分取压线的输入阻抗高于所述受评连接段主回路等效阻抗至少两个数量级；所述本段电流采样通道的电流传感元件设置于与所述受评连接段串联的支路导体上，所述连接段表面温度采样通道的温度传感器设置于所述受评连接段表面；所述差分电压采样通道与所述本段电流采样通道在硬件同步触发源的控制下按照同一相位基准进行同步采样。

10、优选的，所述自然负荷切换事件根据逐周波基波电流有效值或有效带宽内的滑动均方根包络确定；当本段电流从第一稳定水平转移至第二稳定水平，且负荷过渡过程之前和之后均具有满足稳定判据的稳定区间时，分别将两个稳定区间确定为事件前稳定窗口和事件后稳定窗口；一次连续负荷过渡过程仅生成一份事件阻性斜率证据。

11、优选的，所述事件前稳定窗口和所述事件后稳定窗口均包括整数个完整工频周波且相互不重叠；对每个完整工频周波设置电流通道未饱和标识、电压通道未饱和标识、样本完整性标识、频率锁定标识和频谱泄漏受控标识；仅利用各项标识均有效的完整工频周波提取基波差分电压相量和基波本段电流相量。

12、优选的，所述工况格基线以受评连接段标识、校准版本、连接段表面温度区间、近期负荷热历史区间、基波电流低端端点、基波电流高端端点和已验证波形范围作为检索条件，并保存验收期获得的冻结基线斜率保守可能值下界和冻结基线斜率保守可能值上界；当自然负荷切换事件不能匹配到对应工况格基线时，将所述自然负荷切换事件确定为工况失配事件，不采用工况格范围外推结果或全局平均斜率进行替代。

13、优选的，所述测量链路误差包括电压增益误差、电流增益误差、相位误差、共模残差、同步时标误差、频谱泄漏残差、通道噪声和校准有效期内的漂移上界中的至少一种；当不同误差分量之间的相关性未明确时，不按照统计独立方式缩小所述事件阻性斜率保守可能值区间。

14、优选的，所述允许新增阻性变化量根据允许新增基波有功损耗限值与参考电流设定值的平方之比确定；用于复核的两次独立自然负荷切换事件满足事件编号不同、事件发生时刻不同且对应的事件前稳定窗口和事件后稳定窗口均不重叠。

15、优选的，当所述受评连接段未布置测点、采样链路标定失效、本段电流与受评连接段不对应、电流极性核查记录缺失、完整工频周波质量不符合要求、校准过期、测量漂移不能获得可信上界或两个独立自然负荷切换事件的退化变化量保守可能值区间不相容时，不输出连接段电性能退化已复核状态，并输出证据不足状态或复测建议。

16、第二方面，本发明提供一种智能电能计量箱运行状态评估系统，采用如下的技术方案：

17、一种智能电能计量箱运行状态评估系统，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现上述一种智能电能计量箱运行状态评估方法。

18、通过采用上述技术方案，将上述的一种智能电能计量箱运行状态评估方法生成计算机程序，并存储于存储器中，以被处理器加载并执行，从而根据存储器及处理器制作终端设备，方便使用。

19、本发明具有以下技术效果：本发明通过以具有明确物理边界的受评连接段为基本评估单元并同步采集差分电压、本段电流和连接段表面温度，利用自然负荷切换事件前后稳定窗口内基波有功损耗指标与本段电流平方指标的差分关系形成事件阻性斜率证据，再将该证据与验收期形成并冻结的工况格基线在保守误差包络下比较，并通过两个独立自然负荷切换事件的退化变化量保守可能值区间相容复核，从而在负荷波动、慢速退化和单次干扰并存的条件下可靠区分正常负荷变化与连接段电性能退化，避免滚动基准吸收慢速退化及单次测量误判，并输出可回溯至受评连接段位置、自然负荷切换事件编号和冻结基线版本号的状态结论，最终提高智能电能计量箱运行状态评估的准确性、鲁棒性和可维护性。