一种电能计量箱的节能用电管理方法以及电能计量箱与流程

本发明涉及电能计量设备节能管控，具体涉及一种电能计量箱的节能用电管理方法以及电能计量箱。

背景技术：

1、电能计量箱是电力系统配电终端的核心设备，主要用于承载电能计量装置、开关保护器件、通信模块及辅助散热设备，广泛应用于居民小区、商业楼宇、工业园区、市政配电等各类用电场景，承担着电能计量、线路保护、用电数据采集传输的核心作用。随着智能电网建设的不断推进，智能化电能计量箱逐步普及，相较于传统计量箱，智能计量箱集成了无线通信、实时数据采集、远程抄表、状态监测等多种功能，设备集成度大幅提升。

2、目前现有技术中的智能电能计量箱在实际运行过程中，普遍存在无效能耗过高、节能管控能力缺失的问题。其一，现有计量箱内部的通信模块、散热模块、指示灯及辅助供电模块长期处于额定满功率运行状态，无论计量箱处于空载待机、轻载运行还是满载工作状态，均保持固定功耗输出，在夜间低谷用电、用户长期空置、设备待机休眠等场景下会产生大量无效能耗，长期累积造成严重的电力资源浪费。其二，计量箱运行环境复杂，户外及楼道部署的计量箱易受环境温湿度影响，高温环境下散热设备频繁启停、持续满负荷运行，进一步加剧能耗损耗，低温高湿环境下易出现设备运行异常、功耗波动异常等问题，现有设备无法根据环境参数进行功耗自适应调节。

3、其三，现有电能计量箱缺乏精准的无效能耗识别与量化计算机制，仅能实现简单的过压、过流故障报警，无法区分有效工作能耗与无效冗余能耗，难以精准识别空载耗能、异常待机、高温超额耗电等隐性耗能故障，导致大量隐性能耗损耗无法被治理。其四，传统计量箱的管控策略固定固化，无法根据季节环境变化、用户用电习惯、设备老化状态动态优化管控参数，节能适配性差，长期运行节能效果不佳。同时，现有设备运行数据可追溯性差，节能调控过程无完整日志记录，不利于电力运维人员开展能耗统计、设备运维及节能优化整改工作。

4、综上所述，现有技术存在能耗管控智能化程度低、无效能耗量大、工况识别精度差、管控策略无法自适应迭代、数据溯源能力缺失等技术缺陷，无法满足智能电网精细化节能、智能化管控、低能耗运行的发展需求，因此亟需设计一种可精准量化无效能耗、分级自适应节能、动态迭代优化策略的电能计量箱节能用电管理方法及配套设备。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种电能计量箱的节能用电管理方法以及电能计量箱，采用模块化架构设计，通过分级节能调控策略，针对空载、高温、过载、正常运行多种工况执行差异化管控，在不影响计量精度和设备安全的前提下，降低无效能耗，实现电能计量箱多工况、多环境下的精准节能管控，降低配电终端设备的冗余能耗，提升智能计量箱运行的经济性与稳定性，详见下文阐述。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明提供的一种电能计量箱的节能用电管理方法，包括以下步骤：

4、s1、数据采集模块实时采集电能计量箱的运行参数，所述运行参数包括箱体内部温湿度、进线电压、出线电流、实时功耗、设备运行状态及箱体开合状态；

5、s2、数据处理与分析模块对采集的运行参数进行预处理及阈值比对分析，剔除异常干扰数据，通过预设能耗判定公式计算箱体实时无效能耗，匹配预设节能管控阈值模型，识别电能计量箱的空载耗能、过载运行、异常待机及高温耗电异常工况；

6、s3、智能节能管控模块根据工况识别结果，执行分级节能调控策略，对计量箱内部供电模块、散热模块及通信模块进行自适应功耗调节；

7、s4、状态监测与溯源模块实时记录节能调控过程及设备运行数据，生成节能日志，同步上传至后台管理终端，同时实时监测箱体运行状态，异常工况下触发预警提示。

8、作为优选，步骤s2中，所述阈值模型包含空载功耗阈值、过载电流阈值、箱体高温阈值及待机功耗阈值，所述预处理包括数据滤波、数值校准及时序对齐处理，通过多维度参数联动比对，精准区分正常运行、轻度耗能异常、重度耗能故障工况；所述能耗判定公式具体为：

9、；

10、其中，为电能计量箱实时无效能耗，单位为wh；为箱体实时总运行功耗，单位为w；为箱体当前工况下额定有效功耗，单位为w；为数据采集时长，单位为h；为环境温湿度对应的能耗补偿修正值，单位为wh。

11、作为优选，步骤s3中所述分级节能调控策略具体包括：

12、当识别到空载待机工况时，降低通信模块发射功率、关闭冗余指示灯供电，维持计量核心模块低功耗待机；

13、当识别到箱体高温工况时，自适应调节散热模块启停频率及运行功率，避免散热设备持续满负荷耗电；

14、当识别到过载异常工况时，优先锁定耗能异常支路，发出限能管控指令，同时保留核心计量功能正常运行；

15、当设备正常稳定运行时，维持各模块额定低耗运行状态，保障计量精度的同时降低无效能耗。

16、作为优选，还包括步骤s5、自适应校准更新模块根据历史节能日志及季节环境参数，动态迭代优化节能管控阈值模型，适配不同时段、不同环境下的节能管控需求。

17、本发明还提供一种电能计量箱，应用所述的节能用电管理方法，其特征在于，包括箱体本体，以及集成于箱体本体内部的数据采集模块、数据处理与分析模块、智能节能管控模块、状态监测与溯源模块、自适应校准更新模块；

18、所述数据采集模块，用于实时采集箱体内部温湿度、供电参数、设备运行状态及箱体开合状态等运行数据，并将采集数据实时传输至数据处理与分析模块；

19、所述数据处理与分析模块，分别与数据采集模块、智能节能管控模块电性连接，用于对采集数据进行预处理、异常筛选及工况识别，输出对应的节能调控指令；

20、所述智能节能管控模块，分别与箱体内部供电设备、散热设备、通信设备电性连接，用于接收调控指令，执行分级自适应节能功耗调节；

21、所述状态监测与溯源模块，用于全程记录设备运行数据、节能调控记录，生成可溯源节能日志，同步实现异常工况预警及数据上传；

22、所述自适应校准更新模块，用于基于历史运行数据及环境参数，动态更新节能管控阈值模型，优化节能管控策略。

23、作为优选，所述数据采集模块包括温湿度采集子单元、电力参数采集子单元、状态感知子单元；所述温湿度采集子单元用于采集箱体内部环境温湿度数据；所述电力参数采集子单元用于采集进线电压、出线电流、实时功耗电力参数；所述状态感知子单元用于采集箱体开合状态、各电气模块运行启停状态。

24、作为优选，所述智能节能管控模块包括供电调控子单元、散热调控子单元、通信功耗调控子单元；所述供电调控子单元用于管控箱体内部冗余供电回路的通断及供电功率；所述散热调控子单元用于调节散热风扇、散热片温控设备的运行功率及启停频次；所述通信功耗调控子单元用于自适应调节无线、有线通信模块的发射功率及工作频率。

25、作为优选，所述数据处理与分析模块内置数据滤波单元、阈值比对单元、工况识别单元；所述数据滤波单元用于滤除采集数据中的脉冲干扰、数值异常数据；所述阈值比对单元用于将预处理后的数据与预设阈值模型进行比对；所述工况识别单元用于精准判定空载、过载、高温、异常待机耗能工况。

26、作为优选，还包括本地存储模块及无线通信模块，所述本地存储模块用于本地缓存运行数据及节能日志，所述无线通信模块用于与后台管理终端建立数据交互，实现远程数据上传及远程节能参数配置。

27、作为优选，还包括声光预警模块，所述声光预警模块与数据处理与分析模块电性连接，用于在识别到重度耗能故障、设备异常运行工况时，触发声光预警提示，提醒运维人员及时排查处理。

28、有益效果在于：1、本发明通过量化电能计量箱的实时无效能耗，解决传统设备仅能定性判断故障、无法定量统计冗余能耗的技术问题，实现能耗异常的识别与量化统计，为精细化节能管控提供数据支撑。

29、2、本发明采用模块化架构设计，各功能模块分工明确、协同运行，适配智能化系统，同时通过分级节能调控策略，针对空载、高温、过载、正常运行多种工况执行差异化管控，在不影响计量精度和设备安全的前提下，降低无效能耗，提高节能效果。

30、3、本发明具备自适应策略迭代优化能力，可根据季节环境变化、历史运行数据动态更新节能阈值模型，解决传统设备管控策略固化、适配性差的问题，长期运行节能稳定性、适配性大幅提升。

31、4、本发明实现设备运行数据、节能调控记录、异常工况数据的溯源存储与上传，具备数据追溯与预警能力，方便电力运维部门开展能耗统计、设备运维、节能优化整改，适配智能电网精细化运维管理需求。

32、5、本发明整体结构简单、集成度高、改造成本低，可直接适配现有智能电能计量箱改造升级，适用场景广泛，兼具经济性、实用性与智能化优势，方便市场推广。