一种基于物联网的电能计量箱预警管理系统的制作方法

本发明涉及电能计量箱管理，具体的，涉及一种基于物联网的电能计量箱预警管理系统。

背景技术：

1、电力计量箱是用于3-35kv中用于电能计量的设备，包括组合互感器(采集三相电流及电压信号)、箱体、电度表、避雷器、真空断路器(预付费类有)等等。目前，电力计量箱的监测预警主要通过电力计量箱的温度变化进行，也就是在温度异常时发出警报，如公告号为cn 112103811 b的中国发明中，提供了温度采集模块，其包括温度采集单元，温度采集单元通过监控终端将采集的温度值传输至数据库服务器，通过采集的温度值便可判断高压电力计量箱内组合互感器的温度是否过高，一次电量采集模，通过对比一次电量中的一次电流和额定电流，便可判断高压电力计量箱是否存在过负荷运行，以及局放监测模块，通过采集的局放状态信号便可判断高压电力计量箱内组合互感器是否存在局部放电状态。

2、也就是说，目前的监测是基于独立项目分别进行评价以得出评价结果完成监测，但是这种监测方式不够全面，在设备危险的初期不能及时的发现设备处于危险状态，必须等待到设备达到一定的温度或者放电信号达到一定阈值才能进行判断。

3、鉴于此，本发明一种基于物联网的电能计量箱预警管理系统，能够综合评价电能计量箱的运行状态，对电能计量箱的危险进行提前预警，给予管理人员足够的监管时间。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于物联网的电能计量箱预警管理系统，解决以下技术问题：

2、如何综合评价电能计量箱的运行状态，对电能计量箱的危险进行提前预警。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种基于物联网的电能计量箱预警管理系统，包括：

5、监测模块，数据存储模块、数据分析模块和预警模块：所述监测模块用于获取电能计量箱相关的温度参数和放电参数，温度参数包括组合互感器温度，室温温度，放电参数包括视在放电量和单位时间内短脉冲发生次数，并将温度参数和放电参数上传至数据存储模块；

6、所述数据分析模块根据每个时间点的放电参数获取对应的实时放电状态系数，以及根据组合互感器温度和室温温度获取排除室温影响后的互感器修正温度，然后对修正温度和实时放电状态系数进行分析获取预测放电状态系数；

7、所述预警模块将预测放电状态系数与预设安全区间进行比对，根据比对结果进行预警。

8、作为本发明的进一步技术方案：获取实时放电状态系数的过程包括：

9、将监测的电能计量箱在运行时间内划分为若干连续的单位时间段；

10、然后，在电能计量箱正常运行过程中，通过公式：

11、

12、获取放电状态系数con，其中，n是计入考量的放电参数总项数，i∈1，2，…，n，mi是第i项放电参数于当前单位时间的生成量，是由历史数据获取的第i项放电参数于当前单位时间的生成量的标准量，σi是第i项放电参数的权重系数，依据经验数据进行设定

13、通过上述技术方案：提供了实时放电状态系数的获取过程，本发明通过将评价安全运行中放电状态的多个参数以不同的权重值进行加权求和获取实时放电状态系数，这样，可以对多个实时放电状态系数接近安全阈值的情况进行监测，解决单一项放电参数在监测时不够全面的问题。

14、作为本发明的进一步技术方案：获取排除室温影响后的互感器修正温度的过程包括：

15、获取电能计量箱正常运行过程中外界温度变化后组合互感器温度达到稳定的所有第一温度值，并获取临界温度，其中外界温度变化是在实验室条件下按照固定的温度变化幅度对环境温度进行调整的，临界温度是在调整外界温度过程中组合互感器温度变化幅度方向发生转换的外界温度数值；

16、在放电参数中选取若干参考项并设定对应的参考区间，然后从所有的第一温度值中选择至少两个参考项的数值均位于参考区间之内的若干第一温度值作为参考温度值；

17、基于环境温度与临界温度的温度差获取修正温度。

18、作为本发明的进一步技术方案：基于环境温度与临界温度的温度差获取修正温度的过程包括，通过公式：

19、

20、获取修正温度ts，其中，t1为当前时间组合互感器的参考温度值，t2为环境温度，t0是临界温度，r1和r2均是预设的以环境温度与临界温度的温度差为自变量的影响度转化函数，值得说明的是，当t2-t0＝0时，r1(t2-t0)＝0。

21、通过上述技术方案：提供了获取修正温度的步骤方法，本发明获取的修正温度需要剔除环境温度对组合互感器自身发热的影响，通过在限制放电参数的条件下从剩余的参考温度值与环境温度间的对应关系中获取修正温度，其代表着排除室温影响后的互感器的温度，也就是将环境温度纳入温度变化的考量范围，从而避免电能计量箱由于环境温度变化过大导致的误报现象。

22、作为本发明的进一步技术方案：获取预测放电状态系数的过程包括：

23、步骤100、将修正温度的取值范围划分为若干温度区间，获取每个温度区间对应的实时放电状态系数建立对照关系，以及距离当前单位时间段最近的若干个单位时间段的实时放电状态系数；

24、步骤200、将步骤100中若干个实时放电状态系数进行数据分析并获取三重指数平滑平均线，基于三重指数平滑平均线获取第一预测值；

25、步骤300、将第一预测值代入对照关系中获取多个对应的温度区间；

26、步骤400、从历史数据中获取周期为一天的修正温度的变化曲线，依据变化曲线获取温度预测值，对温度预测值与步骤300获得的多个对应的温度区间间进行分析，根据分析结果获取预测放电状态系数。

27、作为本发明的进一步技术方案：获取分析结果的过程包括：

28、判断温度预测值是否落入步骤300获得的多个对应的温度区间内；

29、若是，则以第一预测值作为预测放电状态系数；

30、若不是，则基于温度预测值与步骤300获得的多个对应的温度区间中心点的差幅对第一预测值进行调整获取预测放电状态系数。

31、通过上述技术方案：提供了获取预测放电状态系数的步骤，本发明通过先获取实时放电状态系数的第一预测值，然后基于第一预测值以及温度预测值，然后基于温度预测值与多个对应的温度区间的关系对第一预测值进行调整，也就是通过对照验证的方式将放电参数与温度变化进行联系，使得在获取基于放电参数的第一预测值的过程中加入温度变化的因素，相比于单纯通过电力参数判定电能计量箱状态更加的全面，基于物联网的方式使得电能计量箱得到更加有效的监测。

32、作为本发明的进一步技术方案：对第一预测值进行调整的过程包括：

33、通过公式：

34、

35、获取预测放电状态系数pr，其中，φ是取值范围在(0，1)之间的调整系数，h是第一预测值与当前时间之间间隔的单位时间的个数，pcon是第一预测值，if(x)是基于自变量x的判断函数，自变量x的取值范围为0或1，依据温度预测值与最接近的对应的温度区间的位置关系进行确定，当温度预测值位于最接近的对应的温度区间的右边时自变量x取1，否则取0，if(x)的输出值为正负号，dj是温度预测值距离第j个对应的温度区间中心点的差幅，m是步骤300获得的多个对应的温度区间的总数，j∈1，2，…，n，g是预设的关于的调整幅度转化函数，优选为对照表函数。

36、通过上述技术方案：提供了对第一预测值进行调整的过程，本发明基于温度的二次验证结果对第一预测值进行调整，也就是对于温度变化符合预期的第一预测值不进行调整，并对不符合预期的第一预测值进行调整，从而使得调整后的第一预测值对应的温度变化能够更符合温度的预期变化，通过对照验证的方式使得预测结果更为准确。

37、作为本发明的进一步技术方案：将预测放电状态系数与预设安全区间进行比对的过程包括：

38、将预测放电状态系数pr与预设安全区间(pr1，pr2)进行比对；

39、若预测放电状态系数pr不在预设安全区间(pr1，pr2)范围内，则发出预警进行提示，其中当预测放电状态系数pr超出预设安全区间(pr1，pr2)时，预警内容为温度变化异常，若预测放电状态系数pr低于预设安全区间(pr1，pr2)时，预警内容为放电参数异常；

40、若预测放电状态系数pr落入预设安全区间(pr1，pr2)，则不发出预警。

41、本发明的有益效果：

42、(1)本发明通过将评价安全运行中放电状态的多个参数以不同的权重值进行加权求和获取实时放电状态系数，可以对多个实时放电状态系数接近安全阈值的情况进行监测，解决单一项放电参数在监测时不够全面的问题。

43、(2)本发明获取的修正温度需要剔除环境温度对组合互感器自身发热的影响，通过在限制放电参数的条件下从剩余的参考温度值与环境温度间的对应关系中获取修正温度，其代表着排除室温影响后的互感器的温度，也就是将环境温度纳入温度变化的考量范围，从而避免电能计量箱由于环境温度变化过大导致的误报现象。

44、(3)本发明通过先获取实时放电状态系数的第一预测值，然后基于第一预测值以及温度预测值，然后基于温度预测值与多个对应的温度区间的关系对第一预测值进行调整，也就是通过对照验证的方式将放电参数与温度变化进行联系，使得在获取基于放电参数的第一预测值的过程中加入温度变化的因素，相比于单纯通过电力参数判定电能计量箱状态更加的全面，基于物联网的方式使得电能计量箱得到更加有效的监测。

45、(4)本发明基于温度的二次验证结果对第一预测值进行调整，也就是对于温度变化符合预期的第一预测值不进行调整，并对不符合预期的第一预测值进行调整，从而使得调整后的第一预测值对应的温度变化能够更符合温度的预期变化，通过对照验证的方式使得预测结果更为准确。