CN112631186A - 一种小型智能断路器控制方法 - Google Patents

一种小型智能断路器控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种小型智能断路器控制方法，对任一断路器的CPU设置计量芯片和环境数据采集模块并实时获取数据，建立数据模型；循环预设时间，调整并获得稳定的数据模型后，工作预设时间，基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据；以数据模型对获取的数据进行监控或基于数据预判异常，若存在异常用电状态则报送至控制平台，平台对断路器进行控制，停机或持续监测。本发明结合采集的数据，持续判断进行机器学习并建立数据模型，有异常用电状态上报平台，平台根据预警等级执行不同等级对应的操作并反馈到位信息，满足自检断路器的分合闸功能，可在平台端远程控制，在网络异常时实现点对点控制，缓解电网压力，免去人工控制的繁琐及安全隐患。

Description

一种小型智能断路器控制方法
技术领域
本发明涉及电开关；继电器；选择器；紧急保护装置的技术领域，特别涉及一种小型智能断路器控制方法。
背景技术
小型断路器又称微型断路器，是一种适用于交流50或60Hz、额定电压400V以下、额定电流为63A以下的线路的过载和短路保护的设备，在正常情况下也可以用于线路的不频繁操作转换；由于小型断路器具有结构先进、性能可靠、分断能力强、外型美观小巧等特点，故主要用于工业、商业、高层和民用住宅等场所，作办公楼、住宅和类似的建筑物的照明、配电线路及设备的过载和短路保护，亦可作为线路不频繁通断操作与转换之用。
现有的断路器的控制一般为电气触发和人工控制两种，其中，电气触发只是简单的物理逻辑，而人工控制对于不熟悉电路原理的人来说存在使用中的安全隐患，如果能将电气触发的原理与智能控制结合，则能改善实断路器的实际应用中的弊端。
发明内容
本发明解决了现有技术中的问题，提供了一种优化的小型智能断路器控制方法。
本发明所采用的技术方案是，一种小型智能断路器控制方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：对应任一断路器的CPU设置计量芯片和环境数据采集模块；
步骤2：基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据；
步骤3：基于获取的数据建立数据模型；
步骤4：循环预设时间T1，调整并获得稳定的数据模型；
步骤5：工作预设时间T2，基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据；
以数据模型对获取的数据进行监控或基于数据预判异常；
若存在异常用电状态则报送至控制平台，平台对断路器进行控制；
步骤6：停机或返回步骤2。
优选地，所述步骤1中，所述环境数据采集模块包括配合CPU设置的温度传感器和/或湿度传感器。
优选地，所述步骤2中，数据包括对应断路器任一通路的电流、电压及对应时刻的断路器内的温度和湿度。
优选地，所述步骤3中，基于获取的数据建立数据模型包括以下步骤：
步骤3.1：基于获得的电流、电压计算功率P；
步骤3.2：构建三维立体空间，以P、对应时刻的温度和湿度分别为x、y和z坐标，获得数据集Q；
步骤3.3：获取断路器对应的用电电器，判断任一用电电器的理论对应区域，构建初始数据模型。
优选地，所述步骤4包括以下步骤：
步骤4.1：清洗预设时间T1内的数据集Q内的数据，将清洗后的数据列入初始数据模型；
步骤4.2：若数据落入理论对应区域内，则为正常值，不调整数据模型，否则，进行下一步；
步骤4.3：获取此数据对应的用电电器的用电状态，若用电电器为正常则进行下一步，否则报错，删除此数据，重复步骤4.1直至数据统计完毕，进行步骤4.5；
步骤4.4：将当前数据对应的x、y和z坐标计入当前用电电器对应的区域内，更新当前用电电器的理论对应区域，重复步骤4.1直至数据统计完毕，进行步骤4.5；
步骤4.5：获得稳定的数据模型，其中包括一个或多个聚类后的子数据集。
优选地，所述步骤4.3中，正常为用电电器的电压、电流和功率均在额定数值的±5%范围内。
优选地，所述步骤5包括以下步骤：
步骤5.1：在预设时间T2内，基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据，包括电流、电压、温度和湿度；
步骤5.2：清洗数据，对明显错误的数据进行去除，但记录在数据库中；
步骤5.3：以稳定数据模型对获取的数据进行监控或基于数据预判异常；若存在异常用电状态则报送至控制平台；
步骤5.4：所述控制平台中预先配置对应异常的策略，控制平台获得异常用电状态的报告后，基于策略对断路器进行控制。
优选地，所述步骤5.2中，若明显存在异常的数据出现的频率超过预设值，则对计量芯片和/或环境数据采集模块进行检测。
优选地，所述CPU配置有通信模块，所述通信模块为sub 1G。
优选地，所述断路器的推杆处设有到位传感器，配合所述推杆设有拉杆的一端，所述拉杆的另一端连接至齿轮或拉杆与齿轮配合，所述齿轮连接至电机；所述电机和到位传感器连接至CPU；
所述CPU收到合闸或断路的信号后，控制电机进行运行，电机带动齿轮和拉杆对断路器进行合闸或断路，CPU获取到位传感器反馈的信号确认合闸或断路的完成。
本发明提供了一种优化的小型智能断路器控制方法，通过对任一断路器的CPU设置计量芯片和环境数据采集模块并实时获取数据，基于获取的数据建立数据模型；循环预设时间T1，调整并获得稳定的数据模型后，工作预设时间T2，基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据；以数据模型对获取的数据进行监控或基于数据预判异常，若存在异常用电状态则报送至控制平台，平台对断路器进行控制，停机或持续监测。
本发明可以结合采集的数据，持续判断进行机器学习并建立自身的数据模型，当有异常用电状态时候可以上报平台，平台根据预警等级执行不同等级对应的操作，并反馈到位信息，满足了自检断路器的分合闸功能时可在平台端远程进行控制，并在网络异常时实现点对点的控制，缓解了电气控制断路器的电网压力，也可以极大程度上免去人工控制的繁琐及安全隐患。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明中断路器的推杆与到位传感器、拉杆、齿轮和电机配合的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明涉及一种小型智能断路器控制方法，所述方法包括以下步骤。
步骤1：对应任一断路器的CPU设置计量芯片和环境数据采集模块。
所述步骤1中，所述环境数据采集模块包括配合CPU设置的温度传感器和/或湿度传感器。
所述CPU配置有通信模块，所述通信模块为sub 1G。
所述断路器的推杆1处设有到位传感器2，配合所述推杆1设有拉杆3的一端，所述拉杆3的另一端连接至齿轮4或拉杆3与齿轮4配合，所述齿轮4连接至电机5；所述电机5和到位传感器2连接至CPU；
所述CPU收到合闸或断路的信号后，控制电机5进行运行，电机5带动齿轮4和拉杆3对断路器进行合闸或断路，CPU获取到位传感器2反馈的信号确认合闸或断路的完成。
本发明中，对于控制方法存在一些基本的配合硬件：
环境数据采集模块，包括但不限于温度传感器、湿度传感器，用于采集断路器内/外的环境数据，对智能断路器的远程操控提供技术支持，简单来说，当湿度过大和/或温度过高时，断路器存在漏电、过火等风险，此时即有必要进行反馈处理；
通信模块，用于将CPU获得到的数据信息传输到上一级控制端；
电机5，由CPU控制启动或停止，正转或反转，电机5顺次带动齿轮4、拉杆3进行工作；一般来说，齿轮4可以是套设在电机5输出轴上，也可能通过其他传动机构由电机5输出动力至齿轮4；此处可以由本领域技术人员基于需求自行设置；
到位传感器2，与设置在拉杆3端部的推杆1配合，当推杆1到位时反馈到位信号，一般来说，到位传感器2至少为一个，并配合合闸位设置。
本发明中，如图2所示为推杆1与到位传感器2、拉杆3、齿轮4和电机5配合的一种实施方式，为将拉杆3设置为齿条形式，即拉杆3与齿轮4配合，省略了电机5的固定机构，在实际应用过程中，本领域技术人员可以依据需求自行设置断路器的具体结构，拉杆3与齿轮4的配合也并非一定为齿轮-齿条的配合结构，可以为拉杆3的另一端与齿轮4连接。
本发明中，当然还有其他很重要的硬件，包括对电弧的监测等，本领域技术人员可以针对不同的使用场景进一步增加（或减少）。
步骤2：基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据。
所述步骤2中，数据包括对应断路器任一通路的电流、电压及对应时刻的断路器内的温度和湿度。
本发明中，步骤2基本是断路器在正常工作状态下的电流、电压、温度和湿度的理论值。
步骤3：基于获取的数据建立数据模型。
所述步骤3中，基于获取的数据建立数据模型包括以下步骤：
步骤3.1：基于获得的电流、电压计算功率P；
步骤3.2：构建三维立体空间，以P、对应时刻的温度和湿度分别为x、y和z坐标，获得数据集Q；
步骤3.3：获取断路器对应的用电电器，判断任一用电电器的理论对应区域，构建初始数据模型。
本发明中，构建三维空间，不同的用电电器在不同的使用环境下，其功率、温度和湿度将对应在空间的不同位置；此数据集Q中，实际上是每个用电电器在此不同使用环境下的功率、温度和湿度的数据（组）的集合。
本发明中，步骤3.3的判断是指当得到这个用电电器后，对其的工作数据（组）在此三维空间内的理论对应区域进行判断及确认。
步骤4：循环预设时间T1，调整并获得稳定的数据模型。
所述步骤4包括以下步骤：
步骤4.1：清洗预设时间T1内的数据集Q内的数据，将清洗后的数据列入初始数据模型；
步骤4.2：若数据落入理论对应区域内，则为正常值，不调整数据模型，否则，进行下一步；
步骤4.3：获取此数据对应的用电电器的用电状态，若用电电器为正常则进行下一步，否则报错，删除此数据，重复步骤4.1直至数据统计完毕，进行步骤4.5；
所述步骤4.3中，正常为用电电器的电压、电流和功率均在额定数值的±5%范围内。
步骤4.4：将当前数据对应的x、y和z坐标计入当前用电电器对应的区域内，更新当前用电电器的理论对应区域，重复步骤4.1直至数据统计完毕，进行步骤4.5；
步骤4.5：获得稳定的数据模型，其中包括一个或多个聚类后的子数据集。
本发明中，步骤4.1对数据进行清洗，主要是去除重复的数据或明显不合理的数据；
步骤4.2是指对合理的数据直接不进行其他处置；
步骤4.3是指需要排除当前用电电器本身存在故障或不正常的情况，比如某些电器本身不能在某些温度下正常工作等；
步骤4.4是指对于合理、正常且不处于理论对应区域内的数据进行补录。
本发明中，鉴于用电电器的特殊情况，其在某些外界环境和用电环境下存在数据聚类的可能性，一般来说，其将呈现明显的划分，或是计算点与点之间的欧式距离得到。
步骤5：工作预设时间T2，基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据；
以数据模型对获取的数据进行监控或基于数据预判异常；
若存在异常用电状态则报送至控制平台，平台对断路器进行控制。
所述步骤5包括以下步骤：
步骤5.1：在预设时间T2内，基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据，包括电流、电压、温度和湿度；
步骤5.2：清洗数据，对明显错误的数据进行去除，但记录在数据库中；
所述步骤5.2中，若明显存在异常的数据出现的频率超过预设值，则对计量芯片和/或环境数据采集模块进行检测。
步骤5.3：以稳定数据模型对获取的数据进行监控或基于数据预判异常；若存在异常用电状态则报送至控制平台；
步骤5.4：所述控制平台中预先配置对应异常的策略，控制平台获得异常用电状态的报告后，基于策略对断路器进行控制。
本发明中，步骤5.1至5.3的处理过程与步骤4基本一致，对于存在数据异常的情况报送至控制平台；其中，异常用电状态包括功率过大、过小（±5%）、环境温度过高或过低、湿度过大等。
本发明中，策略为提前进行设置，此为本领域技术人员容易理解的内容，本领域技术人员可以依据需求自行设置。
本发明中，T1和T2必然大于0，T1和T2的选择可以由本领域技术人员根据实际情况自行设置，如一个月或半年，但当数据模型稳定或无更新时，T1的时间也可能为一天或半小时。
步骤6：停机或返回步骤2。
本发明提供了一种优化的小型智能断路器控制方法，通过对任一断路器的CPU设置计量芯片和环境数据采集模块并实时获取数据，基于获取的数据建立数据模型；循环预设时间T1，调整并获得稳定的数据模型后，工作预设时间T2，基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据；以数据模型对获取的数据进行监控或基于数据预判异常，若存在异常用电状态则报送至控制平台，平台对断路器进行控制，停机或持续监测。
本发明可以结合采集的数据，持续判断进行机器学习并建立自身的数据模型，当有异常用电状态时候可以上报平台，平台根据预警等级执行不同等级对应的操作，并反馈到位信息，满足了自检断路器的分合闸功能时可在平台端远程进行控制，并在网络异常时实现点对点的控制，缓解了电气控制断路器的电网压力，也可以极大程度上免去人工控制的繁琐及安全隐患。

Claims (10)

1.一种小型智能断路器控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：对应任一断路器的CPU设置计量芯片和环境数据采集模块；
步骤2：基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据；
步骤3：基于获取的数据建立数据模型；
步骤4：循环预设时间T1，调整并获得稳定的数据模型；
步骤5：工作预设时间T2，基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据；
以数据模型对获取的数据进行监控或基于数据预判异常；
若存在异常用电状态则报送至控制平台，平台对断路器进行控制；
步骤6：停机或返回步骤2。
2.根据权利要求1所述的一种小型智能断路器控制方法，其特征在于：所述步骤1中，所述环境数据采集模块包括配合CPU设置的温度传感器和/或湿度传感器。
3.根据权利要求2所述的一种小型智能断路器控制方法，其特征在于：所述步骤2中，数据包括对应断路器任一通路的电流、电压及对应时刻的断路器内的温度和湿度。
4.根据权利要求3所述的一种小型智能断路器控制方法，其特征在于：所述步骤3中，基于获取的数据建立数据模型包括以下步骤：
步骤3.1：基于获得的电流、电压计算功率P；
步骤3.2：构建三维立体空间，以P、对应时刻的温度和湿度分别为x、y和z坐标，获得数据集Q；
步骤3.3：获取断路器对应的用电电器，判断任一用电电器的理论对应区域，构建初始数据模型。
5.根据权利要求4所述的一种小型智能断路器控制方法，其特征在于：所述步骤4包括以下步骤：
步骤4.1：清洗预设时间T1内的数据集Q内的数据，将清洗后的数据列入初始数据模型；
步骤4.2：若数据落入理论对应区域内，则为正常值，不调整数据模型，否则，进行下一步；
步骤4.3：获取此数据对应的用电电器的用电状态，若用电电器为正常则进行下一步，否则报错，删除此数据，重复步骤4.1直至数据统计完毕，进行步骤4.5；
步骤4.4：将当前数据对应的x、y和z坐标计入当前用电电器对应的区域内，更新当前用电电器的理论对应区域，重复步骤4.1直至数据统计完毕，进行步骤4.5；
步骤4.5：获得稳定的数据模型，其中包括一个或多个聚类后的子数据集。
6.根据权利要求5所述的一种小型智能断路器控制方法，其特征在于：所述步骤4.3中，正常为用电电器的电压、电流和功率均在额定数值的±5%范围内。
7.根据权利要求1所述的一种小型智能断路器控制方法，其特征在于：所述步骤5包括以下步骤：
步骤5.1：在预设时间T2内，基于计量芯片和环境数据采集模块实时获取数据，包括电流、电压、温度和湿度；
步骤5.2：清洗数据，对明显错误的数据进行去除，但记录在数据库中；
步骤5.3：以稳定数据模型对获取的数据进行监控或基于数据预判异常；若存在异常用电状态则报送至控制平台；
步骤5.4：所述控制平台中预先配置对应异常的策略，控制平台获得异常用电状态的报告后，基于策略对断路器进行控制。
8.根据权利要求7所述的一种小型智能断路器控制方法，其特征在于：所述步骤5.2中，若明显存在异常的数据出现的频率超过预设值，则对计量芯片和/或环境数据采集模块进行检测。
9.根据权利要求1所述的一种小型智能断路器控制方法，其特征在于：所述CPU配置有通信模块，所述通信模块为sub 1G。
10.根据权利要求1所述的一种小型智能断路器控制方法，其特征在于：所述断路器的推杆处设有到位传感器，配合所述推杆设有拉杆的一端，所述拉杆的另一端连接至齿轮或拉杆与齿轮配合，所述齿轮连接至电机；所述电机和到位传感器连接至CPU；
所述CPU收到合闸或断路的信号后，控制电机进行运行，电机带动齿轮和拉杆对断路器进行合闸或断路，CPU获取到位传感器反馈的信号确认合闸或断路的完成。
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