CN112345996B - 一种基于边缘计算的能源控制器回路事件生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于边缘计算的能源控制器回路事件生成方法，方法使用能源控制器内部可插接的回路巡检模块对回路中三相的状态进行巡检并形成回路状态矩阵序列，去除无效回路状态矩阵后，通过相邻状态矩阵的差值计算出回路事件矩阵继而生成各状态回路事件。本发明回路事件生成方法在能源控制器上使用回路巡检模块方式构建回路巡检功能，完善了现有能源控制器的功能；同时运算过程中始终不丢失任何状态信息，通过有效状态矩阵的过渡，对数据进行了平滑处理，过滤了通信过程中的不稳定因素和回路巡检模块检测的原始波动，提高了回路事件生成的准确性。

Description

一种基于边缘计算的能源控制器回路事件生成方法

技术领域

本发明涉及一种基于边缘计算的能源控制器回路事件生成方法，属于电力物联网应用技术领域。

背景技术

边缘计算是将数据处理、应用程序运行等功能由云计算中心下放到网络边缘节点，通过将计算任务下放到本地实现数据的本地化处理与存储，从而大大削减计算过程中的数据传输数量，减少请求响应时间，同时也保证了数据的安全性、私密性。能源控制器是应用于电力物联网边缘的设备，其主要作用是采集原始电表数据和其它传感器数据进行边缘计算，以及回路事件生成，电能质量分析，台区拓扑识别等。在能源控制器上进行边缘计算，可将原始数据进行处理加工，加快响应速度，有效降低主站处理的复杂度和网络负荷。

随着技术的进步，窃电手段正向隐蔽化、高科技化等方向发展，出现了诸多技术含量较高的新型窃电手段，如对CT二次端子进行短路，对电能表电流线圈接线端子进行短接，对CT二次侧开路，在CT二次侧串接半导体整流器等，这些窃电手段较为隐蔽，且缺少必要的监测装置，往往无法取证，稽查困难。

在针对电流互感器二次回路窃电行为监测方面，现有技术中主要所采用的方法包括电流相位平衡法、附加电流检测电路法、电流阈值法以及主动短路法等，这些现有技术中，电流相位平衡法与附加电流检测电路法实现需要增加设备或电路，从而造成成本方面的增加，电流阈值法易将用户不用电的情况判定为窃电，误判率相对较高；主动短路法则会对用户的正常用电产生影响。

前述的主要窃电方法在运行过程中，会引起二次回路阻抗参数的变化，因此可以利用一个高频电压信号发生装置，将高频电压信号耦合到CT的二次回路，然后用一只精密的电流检测装置检测回路中的电流信号，此信号经过处理器识别判断，生成回路事件并发送给主站系统，从而实现窃电行为的实时监测。相比于现有技术中的其它方法，该方法不会增加额外的电路和操作成本，实现简单，且因为检测回路电流信号是通过CT进行无接触测量的，所以不会影响到被检测的回路。由于能源控制器采用模块化构造的方式，支持插接更多的功能模块，故可以考虑增加一个回路巡检模块测量电流回路的状态，并将状态上送至能源控制器；不同于回路状态巡检仪，能源控制器采用模块化结构设计，所增加的回路巡检模块与能源控制器本体是分离的，设计上互相解耦，但现有技术中尚无针对该新型结构的能源控制器回路事件生成方法。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明针对目前二次回路窃电行为检测方法需要增加设备或电路、易影响正常用电、检测精度不高，以及现有电流互感器缺少回路事件生成方法等问题，提出一种基于边缘计算的能源控制器回路事件生成方法。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种基于边缘计算的能源控制器回路事件生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，使用回路巡检模块对回路中三相的状态进行巡检，并将各种不同状态使用数字表示为初始状态矩阵；

步骤2，回路巡检模块使用步骤1中的方法，每隔某个固定采样周期t对回路中三相状态进行巡检，一段时间后形成回路状态矩阵序列；

步骤3，对步骤2中所形成的回路状态矩阵序列进行筛选，去除无效的回路状态矩阵，得到有效状态矩阵序列；

步骤4，计算步骤3中所形成的有效状态矩阵序列中相邻两个有效状态矩阵的差值，得到回路结果矩阵；

步骤5，步骤4中所得回路结果矩阵乘以三相相位特征向量，得到三相的回路事件矩阵，步骤4中所得回路结果矩阵乘以状态特征向量，得到各状态回路事件。

进一步地，步骤1-5中各状态矩阵中元素的含义为，当某个元素为1时表示该相的对应状态发生，元素为0时表示该相的对应状态不发生。

进一步地，步骤3中对回路状态矩阵去除的原则为：当其相较之前的k个状态矩阵无变化时，则认为该回路状态矩阵有效，予以保留；若其相较之前的k个状态序列产生变化，则回路状态矩阵判定为无效予以去除。

进一步地，步骤5中三相相位特征向量为p_A，p_B，p_C：

n个状态的状态特征向量为q₁＝(1 0 … 0)，q₂＝(0 1 … 0)，...，q_n＝(0 0 …1)。

进一步地，步骤5中对回路事件的判定方法为，矩阵内元素大于0表示相应事件发生，小于0表示相应事件恢复。

有益效果

本发明在能源控制器上使用可插接的回路巡检模块方式构建回路巡检功能，完善了现有能源控制器的功能；

本发明以状态矩阵为核心，运算过程中始终不丢失任何状态信息，使之最后得到结果时，可以通过相位特征向量进行相位提取和根据状态特征向量进行状态提取。通过有效状态矩阵的过渡，对数据进行了平滑处理，过滤了通信过程中的不稳定因素和回路巡检模块检测的原始波动，提高了生成的回路事件的准确性。

附图说明

图1为本发明回路事件生成方法的运行环境示意图；

图2为本发明方法的主要步骤流程图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。

图1为本发明回路事件生成方法的运行环境示意图，在能源控制器内部设置一个回路巡检模块，该模块插接于现有能源控制器的插槽之中，模块与控制器通过内部通信报文进行数据的传递；回路事件生成方法在能源控制器内部运行，并将生成的回路事件结果存储在能源控制器本地存储中；能源控制器与位于云端的主站通过无线连接，将生成结果主动上报或等待主站召测。

图2为本发明回路事件生成方法的流程图，方法主要包括如下的步骤：

(1)建立初始状态矩阵：在能源控制器回路巡检模块中使用数字表示回路的状态，在本实施例中，使用4个数字表示不同的状态，其中0为正常，1为短路，2为开路，6为串接半导体。则初始状态矩阵为一个3×3的矩阵，其中第1行表示是否发生短路，发生短路记为1，不发生短路记为0；第2行表示是否发生开路，发生开路记为1，不发生开路记为0；第3行表示是否发生串接半导体，发生串接半导体记为1，不发生串接半导体记为0；第1列表示A相状态，第2列表示B相状态，第3列表示C相状态，当回路初始为正常状态时，初始状态矩阵A₀表示为：

(2)获取回路状态矩阵序列：每隔某个采用周期t从回路巡检模块中读取回路状态信息，经过k次采样得到状态序列A_k，如采到的第一个点A相短路，B相开路，C相串接半导体，则第一个采样状态矩阵A₁可表示为：

(3)计算有效状态矩阵V_k：回路状态矩阵中有一些状态是无效的，初始状态为第一个有效状态，其它有效状态应满足

其中

称为抖动因子，在本实施例中，当持续2个采样周期及以上的抖动因子λ＝0时，则可认为此时的状态A_k为有效状态。

(4)计算回路结果矩阵R_k：回路结果矩阵是相邻两次有效矩阵的差值：

R_k＝V_k-V_k-1,k≥1

矩阵内的元素大于0则表示事件发生，小于0则表示事件恢复。

用结果矩阵R_k乘以相位特征向量，p_A，p_B，p_C，

得到A，B，C相的回路事件，分别为R_Ak，R_Bk，R_Ck：

R_Ak＝R_kp_A，R_Bk＝R_kp_B,R_Ck＝R_kp_C

用结果矩阵R_k乘以3种状态特征向量，q₁，q₂，q₃：

q₁＝(1 0 0)，q₂＝(0 1 0)，q₃＝(0 0 1)

得到3种状态的回路结果矩阵：

R_1k＝q₁R_k，R_2k＝q₂R_k，R_3k＝q₃R_k

根据采样数据的不同，最终可以得到6种不同回路事件，在本实施例中，当三相均发生短路时，回路结果矩阵R_1k为：

当三相均发生短路恢复时，回路结果矩阵R_1k为：

当三相均发生开路时，回路结果矩阵R_2k为：

当三相均发生开路恢复时，回路结果矩阵R_2k为：

当三相均串接半导体时，回路结果矩阵R_3k为：

当三相均发生串接半导体恢复时，回路结果矩阵R_3k为：

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于边缘计算的能源控制器回路事件生成方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1，能源控制器内部回路巡检模块对回路中三相的状态进行巡检，并将各种不同状态使用数字表示为初始状态矩阵；

步骤2，使用步骤1中的方法，每隔某个固定采样周期对回路中三相状态进行巡检构建一个回路状态矩阵，一段时间后若干回路状态矩阵形成回路状态矩阵序列；

步骤3，对步骤2中所形成的回路状态矩阵序列进行筛选，去除无效的回路状态矩阵，得到有效状态矩阵序列；

步骤4，计算步骤3中所形成的有效状态矩阵序列中相邻两个有效状态矩阵的差值，得到回路结果矩阵；

步骤5，步骤4中所得回路结果矩阵乘以三相相位特征向量，得到三相的回路事件矩阵，步骤4中所得回路结果矩阵乘以状态特征向量，得到各状态回路事件。

2.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的能源控制器回路事件生成方法，其特征在于，所述步骤1-5中各状态矩阵中元素的含义为，当某个元素为1时表示该相的对应状态发生，元素为0时表示该相的对应状态不发生。

3.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的能源控制器回路事件生成方法，其特征在于，所述步骤3中对无效回路状态矩阵的去除原则为：当某个回路状态矩阵相较之前的k个状态矩阵无变化时，则认为其有效予以保留；当某个回路状态矩阵相较之前的k个状态矩阵有变化时，则该回路状态矩阵判定为无效予以去除。

4.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的能源控制器回路事件生成方法，其特征在于，所述步骤5中三相相位特征向量为p_A，p_B，p_C：

n个状态的状态特征向量为q₁＝(1 0 … 0)，q₂＝(0 1 … 0)，...，q_n＝(0 0 … 1)。

5.如权利要求1所述的一种基于边缘计算的能源控制器回路事件生成方法，其特征在于，所述步骤5中对各状态回路事件的判定方法为，矩阵内元素大于0表示相应事件发生，小于0表示相应事件恢复。

Images