CN115685050B - 一种电能表故障检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电能表故障检测方法及系统，其特征是：在一个采样时间T内，以一定的采样频率检测获取N组电能表在各个采样点的实时电压值和实时电流值，根据N组电能表的在各个采样点实时电压值计算得到各个采样点的实时平均电压值M，再将各个采样点时各组电能表的实时电压值与实时平均电压值M进行比较，当某组电能表的实时电压值大于或小于实时电压平均值M的次数达到预设次数时，初步判断该组电能表可能出现故障，将其定义为“潜在故障”电能表。本方案适用于大批量电能表故障的快速筛查，无需对每一组电能表进行故障检查，可以快速筛选出可能出现故障的电能表，提醒维护人员对“潜在故障”电能表进行检测确认，大大提高故障检测效率。

Description

一种电能表故障检测方法及系统

技术领域

本发明涉及电能表故障诊断技术领域，具体涉及一种电能表故障检测方法及系统。

背景技术

智能电能表作为供电公司和用户进行互动结算的计量仪器，是智能电网的重要组成部分之一。故障会导致智能电能表不能正常使用，从而影响用户利益及安全问题，因此及时检测并发现电能表的故障是供电用电安全的重要保障。

现有技术中，对入户线路中电能表的故障检测是逐一对各个电能表的电压、电流值进行采集和计算分析。这种方式虽然能检测出电能表的故障，但是由于需要对所有的电能表都单独检测分析，检测效率较低，不能满足大批量电能表故障的快速筛查，有待改进。

发明内容

基于上述表述，本发明提供了一种电能表故障检测方法及系统，以解决现有技术不能满足大批量电能表故障快速筛查的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种电能表故障检测方法，在一个采样时间T内，以一定的采样频率检测获取N组电能表在各个采样点的实时电压值，根据N组电能表的在各个采样点实时电压值计算得到各个采样点的实时平均电压值M，再将各个采样点时各组电能表的实时电压值与实时平均电压值M进行比较，当某组电能表的实时电压值大于或小于实时电压平均值M的次数达到预设次数时，初步判断该组电能表可能潜在故障，将其定义为“潜在故障”电能表，向维护人员发出异常提示信息。

作为优选方案：还对“潜在故障”电能表进行进一步检测，即读取“潜在故障”电能表在采样时间T内的历次电压值和电流值以及T时间内累积消耗电能值；建立平面直角坐标系，坐标系的X轴为采样时间点，坐标系的Y轴为采样电压，根据坐标系内的各个采样时间点对应的采样电压确定各个坐标点；区分出采样电压值位于220V基准电压线上方和下方的坐标点，将基准电压线上方的各个坐标点顺次连接得到上折线，将基准电压线下方的各个坐标点顺次连接得到下折线；计算上折线与基准电压线之间区域的面积S1，并计算下折线与基准电压之间区域的面积S2；计算出S1与S2的差值A；将T时间内采集到的历次电压值和电流值输入到标准计量模型中，由标准计量模块输出T时间内消耗的电能值E1，读取该“潜在故障”电能表在T时间内消耗的电能值E2，计算出E1与E2的差值B；选取连续的几个采样时间段T，计算出这些采样时间段内的A值和B值；对A值进行数据插值拟合，得到拟合曲线J，并对B值进行数据插值拟合，得到拟合曲线K；比对拟合曲线J和拟合曲线K，在拟合曲线J上选取上升曲线段并在拟合曲线K上截取相同时间段内的曲线段，获取拟合曲线K中比对曲线段上升的时间Tk并计算Tk与T的比值，将各个比对曲线段Tk与T的比值累加，将累加结果与比对曲线段的数量进行比较，当两者的比值小于设定的预设比值时，认为该“潜在故障”电能表定义为“出现故障”电能表，并向管理人员发送异常报警信息。

作为优选方案：在获取数据后并进行计算前还包括对数据进行筛选，即根据各组电能表的运行时长和电流值，选取N组运行时长处于同一时长区间以及电流值处于同一电流区间的电能表的数据，筛选出的数据用于进行后续的计算。

作为优选方案：在数据筛选的过程中，运行时长的优先级高于电流值，即数据筛选单元先是从同一运行时长区间内选取电流值处于同一区间的电能表，若电能表的数量达到N则停止筛选，并将这N组电能表的数据进行后续处理；若当前运行时长区间且当前电流值区间内的电能表数量不足N，则从当前运行时长区间内的相邻电流值区间内补充筛选，直至电能表的数量达到N。

作为优选方案：当判断某一组电能表为“潜在故障”或“出现故障”电能表时，读取该组电能表以前一个历史采样时间T内的数据，并将这两个采样时间段T内相同采样点的电压值一一比对，计算出各个采样点的电压差值，若各个采样点的电压差值大小呈周期性变化，则认为该电能表在当前采样时间T内受到信号干扰，其检测数据为干扰数据，向维护人员发出“受到干扰”信息。

作为优选方案：对“潜在故障”电能表、“出现故障”电能表以及“受到干扰”电能表进行标记，在后续进行数据筛选时，不选取被标记的电能表的检测数据。

一种电能表故障检测系统，包括多块电能表和故障分析预警系统，所述故障分析预警系统包括数据存储单元、计算分析单元以及故障报警单元，所述数据存储单元用于存储各个电能表上传至分析预警系统的检测数据，所述检测数据包括电能表的识别信息、实时电压值、电流值、电功率值以及实时消耗电能值；所述计算分析单元用于在一个采样时间T内，以一定的采样频率检测获取N组电能表在各个采样点的实时电压值和实时电流值，根据N组电能表的在各个采样点实时电压值计算得到各个采样点的实时平均电压值M，再将各个采样点时各组电能表的实时电压值与实时平均电压值M进行比较，当某组电能表的实时电压值大于或小于实时电压平均值M的次数达到预设次数时，判断该组电能表可能出现故障，将其定义为“潜在故障”电能表，并将“潜在故障”电能表的识别信息发送至故障报警单元；所述故障报警单元用于向维护人员发送异常提醒信息。

作为优选方案：对于“潜在故障”电能表，计算分析单元从数据存储单元中读取“潜在故障”电能表在采样时间T内的历次电压值和电流值以及T时间内累积消耗电能值；建立平面直角坐标系，坐标系的X轴为采样时间点，坐标系的Y轴为采样电压，根据坐标系内的各个采样时间点对应的采样电压确定各个坐标点；区分出采样电压值位于220V基准电压线上方和下方的坐标点，将基准电压线上方的各个坐标点顺次连接得到上折线，将基准电压线下方的各个坐标点顺次连接得到下折线；计算分析单元计算上折线与基准电压线之间区域的面积S1，并计算下折线与基准电压之间区域的面积S2；计算分析单元计算出S1与S2的差值A，差值A的正负和大小反映电压采样偏离误差；将T时间内采集到的历次电压值和电流值输入到标准计量模型中，由标准计量模块输出T时间内消耗的电能值E1，并从数据存储单元中读取该“潜在故障”电能表在T时间内消耗的电能值E2，计算分析单元计算出E1与E2的差值B，差值B的正负和大小反映电能计量偏离误差；计算分析单元选取连续的几个采样时间段T，计算出这些采样时间段内的A值和B值；计算分析单元对A值进行数据插值拟合，得到拟合曲线J，并对B值进行数据插值拟合，得到拟合曲线K；计算分析单元在同一坐标系中比对拟合曲线J和拟合曲线K，在拟合曲线J上选取上升曲线段并在拟合曲线K上截取相同时间段内的曲线段，获取拟合曲线K中比对曲线段上升的时间Tk并计算Tk与T的比值，将各个比对曲线段Tk与T的比值累加，将累加结果与比对曲线段的数量进行比较，当两者的比值小于设定的预设比值时，将该“潜在故障”电能表定义为“出现故障”电能表，并由异常报警单元向管理人员发送异常报警信息。

作为优选方案：所述故障分析预警系统还包括数据筛选单元，所述数据筛选单元根据各组电能表的运行时长和电流值，选取N组运行时长处于同一时长区间以及电流值处于同一电流区间的电能表的数据，并将数据传输至计算分析单元，由计算分析单元进行后续处理。

作为优选方案：所述故障分析预警系统还包括数据处理单元，当计算分析单元分析出某一组电能表为“潜在故障”电能表或“出现故障”电能表时，数据处理单元从数据存储模块中读取该组电能表以前一个历史采样时间T内的数据，并将这两个采样时间段T内相同采样点的电压值一一比对，计算出各个采样点的电压差值，若各个采样点的电压差值大小呈周期性变化，则认为该电能表在当前采样时间T内受到信号干扰，所述异常报警单元向维护人员发送异常提示信息。

与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：本方案适用于大批量电能表故障的快速筛查，无需逐一对每一组电能表进行故障检查，可以快速筛选出可能出现故障的电能表，提醒维护人员对“潜在故障”电能表进行检测确认，大大提高故障检测效率。

附图说明

图1为实施例一中的面积计算示意图；

图2为实施例一中的曲线比对示意图；

图3为实施例二中的系统接线原理图；

图4为实施例二中的系统拓扑图；

图5为实施例二中的故障分析预警系统的示意图。

实施方式

实施例

参照图1，一种电能表故障检测方法，具体为：在一个采样时间T内，以一定的采样频率检测获取N组电能表在各个采样点（即采样时间点）的实时电压值（有效值）和实时电流值（有效值），根据N组电能表的在各个采样点实时电压值计算得到各个采样点的实时平均电压值M，再将各个采样点时各组电能表的实时电压值与实时平均电压值M进行比较，当某组电能表的实时电压值大于或小于实时电压平均值M的次数达到预设次数时（例如采样频率为1次/秒,某组电能表在10秒内出现实时电压值大于或小于平均电压值的次数达到了7次），初步判断该组电能表可能潜在故障，将其定义为“潜在故障”电能表，并出发异常提示信息。

上述方案适用于大批量电能表故障的快速筛查，无需逐一对每一组电能表进行故障检查，可以快速筛选出可能出现故障的电能表，提醒维护人员对“潜在故障”电能表进行检测确认，大大提高故障检测效率，当采样时间T的时长足够大时，快速筛查的可靠性也就越高。

参照图1，本实施例中，还对“潜在故障”电能表进行进一步检测，具体为：读取“潜在故障”电能表在采样时间T内的历次电压值和电流值以及T时间内累积消耗电能值；建立平面直角坐标系，坐标系的X轴为采样时间点，坐标系的Y轴为采样电压，根据坐标系内的各个采样时间点对应的采样电压确定各个坐标点；区分出采样电压值位于220V基准电压线上方和下方的坐标点，将基准电压线上方的各个坐标点顺次连接得到上折线，将基准电压线下方的各个坐标点顺次连接得到下折线；计算上折线与基准电压线之间区域的面积S1（通过相邻两个坐标点之间的梯形区域面积累加），并计算下折线与基准电压之间区域的面积S2（通过相邻两个坐标点之间的梯形区域面积累加）；计算出S1与S2的差值A，差值A的正负和大小反映电压采样偏离误差；将T时间内采集到的历次电压值和电流值输入到标准计量模型中，由标准计量模块输出T时间内消耗的电能值E1，读取该“潜在故障”电能表在T时间内消耗的电能值E2，计算出E1与E2的差值B，差值B的正负和大小反映电能计量偏离误差。

需要说明的是：E1是将电能表采集到的电压和电流值上传至云端，由云端的标准计量模型进行计算得出的电能值；而E2是直接读取电能表输出的电能值，通过比对E1和E2的差值，可以判断电能表自身的计量功能是否异常，进而可以作为判断电能表是否出现故障的依据。

参照图2，选取连续的几个采样时间段T，计算出这些采样时间段内的A值和B值；对A值进行数据插值拟合，得到拟合曲线J（曲线J为上下波动的曲线），并对B值进行数据插值拟合，得到拟合曲线K（曲线K为上下波动的曲线）。

在同一坐标系中比对拟合曲线J和拟合曲线K，在拟合曲线J上选取上升曲线段并在拟合曲线K上截取相同时间段内的曲线段（即比对曲线段），获取拟合曲线K中比对曲线段上升的时间Tk并计算Tk与T的比值，将各个比对曲线段Tk与T的比值累加，将累加结果与比对曲线段的数量进行比较，当两者的比值小于设定的预设比值时，将该“潜在故障”电能表定义为“出现故障”电能表，并向管理人员发送异常报警信息。

例如，选取了三段比对曲线段，在第一个比对曲线段中拟合曲线K都是上升的，则该比对曲线段中Tk与T的比值为1；在第二个比对曲线段中拟合曲线K都是下降的，则该比对曲线段中Tk与T的比值为0；在第三个比对曲线段中拟合曲线K上升的时间和下降的时间各占一般，则该比对曲线段中Tk与T的比值为0.5；三个比值累加之和为1.5，而比对曲线段的数量为3，两者的比值为0.5；例如预设比值为0.8，由于0.5小于0.8，则可认为该“潜在故障”电能表有较大几率出现了故障，将判断结果作为参考，提醒管理人员重点检查该电能表，确认该电能表是否真的出现了故障。

上述方法实际上是默认电能表的电流检测值是准确的，因为每组电能表的负载是不相同的，负载电流差异很大，由于没有可参考的对照数据，无法判断电流检测值的准确性。所以影响计量误差的最大因素就是电压检测误差了，通过计算电压检测误差与电能计量误差，比对两种误差的变化趋势，看电能计量误差与电压误差的关联度（若计量误差和电压检测误差有相同的变化趋势，则两者的关联度高；反之则关联度低），若两者的关联度较高，认为计量误差主要是由电压检测误差引起的；若两者的关联度低，则计量误差可能是由电能表故障造成的。

本方案中通过数据插值和拟合的手段得到多组电压误差数据和计量误差数据，无需进行大量的计算获得所有采样时间点的误差，在保证数据可靠性和数据量的前提下可以减少对算力的占用；且通过比对曲线的方式可以直观快速的得到比对结果，缩短二次筛查的时间。

上述步骤是在快速筛查的基础上进行二次检测分析，当快速筛查出的“潜在故障”电能表大于等于二组时，通过对这些“潜在故障”电能表的检测数据进行对照分析，可以进一步提高故障检测的可靠性。

本实施例中，获取数据后在进行计算前还包括对数据进行筛选的步骤，具体为：根据各组电能表的运行时长和电流值，选取N组运行时长处于同一时长区间（时长区间以半年为基础累积，例如运行时长区间为半年以内、半年至一年、一年至一年半……）以及电流值处于同一电流区间（电流值以2A为基础累积，例如电流值区间为0-2A、2-4A、4-6A……）的电能表的数据，筛选出的数据进行后续的计算。在数据筛选的过程中，运行时长的优先级高于电流值，即先是从同一运行时长区间内选取电流值处于同一区间的电能表，若电能表的数量达到N则停止筛选，并将这N组电能表的数据进行后续处理；若当前运行时长区间且当前电流值区间内的电能表数量不足N，则从当前运行时长区间内的相邻电流值区间内补充筛选，直至电能表的数量达到N。即轮流将各个运行时长区间内各个电流值区间内的电能表都选中一次。

这样做的好处是可以将运行状态相近的电能表选出作为检测对象，减少运行时长和电流值对电流表电压误差的影响，排除这些因素对对比结果的干扰，使进行分析计算的数据源更合理，有利于提高计算分析的可靠性；另外，通过轮流筛选的方式可以保证每一组电能表都能被选中进行故障分析，避免出现漏检的情况。

本实施例中，还包括对干扰数据排除的步骤，具体为：当判断某一组电能表为“潜在故障”或“出现故障”电能表时，读取该组电能表以前一个历史采样时间T内的数据，并将这两个采样时间段T内相同采样点的电压值一一比对（例如每个采样时间T内的采样点数量为10，则将当前采样时间T内第一个采样点的电压值与以前一个采样时间T内第一个采样点的电压值进行比对，相应的第二个采样点的电压值与第二个采样点的电压值进行比对），计算出各个采样点的电压差值，若各个采样点的电压差值大小呈周期性变化，则认为该电能表在当前采样时间T内受到信号干扰（通常为电磁干扰），其检测数据为干扰数据，向维护人员发出“受到干扰”信息。

本实施例中还对“潜在故障”电能表、“出现故障”电能表以及“受到干扰”电能表进行标记，在后续进行数据筛选时，不会选取被标记的电能表的检测数据。

实施例

参照图3、图4和图5，一种电能表故障检测系统，包括多块电能表和故障分析预警系统。

电能表包括电压采样模块、电流采样模块、电能计量模块、MCU模块和通信模块。

其中电压采样模块接入到入户线路中，其以一定频率采集入户电压，电压采样模块的输出端与电能计量模块的电压采样端连接；电流采样模块接入到入户线路中，其以一定频率（与电压采集同时同频）采集入户电流，电流采样模块的输出端与电能计量模块的电流采样端连接；电能计量模块的输出端与MCU的信号接收端连接，电能计量模块于接收电压采集数据和电流采集数据，再根据采集到的电压数据和电流数据计算实时电功率和电能，并将计算得到的电功率和电能数据传输至MCU模块；通信模块与MCU模块的通信串口连接，其用于主控MCU模块与外部通信和数据交换，通信模块通过通信线与故障分析预警系统的服务器连接通信。

故障分析预警系统包括数据存储单元、计算分析单元以及故障报警单元。

其中，数据存储单元用于存储各个电能表上传至分析预警系统的检测数据，检测数据包括电能表的识别信息、实时电压值、电流值、电功率值以及累积消耗电能值。

计算分析单元用于根据一定数量N的电能表的实时电压值计算得到实时平均电压值M，再将各组电能表的电压值与平均电压值M进行比较，在一定的采样时间T内，当某组电能表的实时电压值大于或小于实时电压平均值M的次数达到预设次数时（例如采样频率为1次/秒,某组电能表在10秒内出现实时电压值大于或小于平均电压值的次数达到了7次），初步判断该组电能表可能潜在故障，将其定义为“潜在故障”电能表，并由异常报警单元发出异常提示信息。

上述方案适用于大批量电能表故障的快速筛查，无需逐一对每一组电能表进行故障检查，可以快速筛选出可能出现故障的电能表，提醒维护人员对“潜在故障”电能表进行检测确认，大大提高故障检测效率，当采样时间T的时长足够大时，快速筛查的可靠性也就越高。

本实施例中，还对“潜在故障”电能表进行进一步检测，具体为：计算分析单元从数据存储单元中读取“潜在故障”电能表在采样时间T内的历次电压值和电流值以及T时间内累积消耗电能值；建立平面直角坐标系，坐标系的X轴为采样时间点，坐标系的Y轴为采样电压，根据坐标系内的各个采样时间点对应的采样电压确定各个坐标点；区分出采样电压值位于220V基准电压线上方和下方的坐标点，将基准电压线上方的各个坐标点顺次连接得到上折线，将基准电压线下方的各个坐标点顺次连接得到下折线；计算分析单元计算上折线与基准电压线之间区域的面积S1（通过相邻两个坐标点之间的梯形区域面积累加），并计算下折线与基准电压之间区域的面积S2（通过相邻两个坐标点之间的梯形区域面积累加）；计算分析单元计算出S1与S2的差值A，差值A的正负和大小反映电压采样偏离误差；将T时间内采集到的历次电压值和电流值输入到标准计量模型中，由标准计量模块输出T时间内消耗的电能值E1，并从数据存储单元中读取该“潜在故障”电能表在T时间内消耗的电能值E2，计算分析单元计算出E1与E2的差值B，差值B的正负和大小反映电能计量偏离误差。

选取连续的几个采样时间段T，计算出这些采样时间段内的A值和B值；对A值进行数据插值拟合，得到拟合曲线J（曲线J为上下波动的曲线），并对B值进行数据插值拟合，得到拟合曲线K（曲线K为上下波动的曲线）。

在同一坐标系中比对拟合曲线J和拟合曲线K，在拟合曲线J上选取上升曲线段并在拟合曲线K上截取相同时间段内的曲线段（即比对曲线段），获取拟合曲线K中比对曲线段上升的时间Tk并计算Tk与T的比值，将各个比对曲线段Tk与T的比值累加，将累加结果与比对曲线段的数量进行比较，当两者的比值小于设定的预设比值时，将该“潜在故障”电能表定义为“出现故障”电能表，并由异常报警单元向管理人员发送异常报警信息。

例如，选取了三段比对曲线段，在第一个比对曲线段中拟合曲线K都是上升的，则该比对曲线段中Tk与T的比值为1；在第二个比对曲线段中拟合曲线K都是下降的，则该比对曲线段中Tk与T的比值为0；在第三个比对曲线段中拟合曲线K上升的时间和下降的时间各占一般，则该比对曲线段中Tk与T的比值为0.5；三个比值累加之和为1.5，而比对曲线段的数量为3，两者的比值为0.5；例如预设比值为0.8，由于0.5小于0.8，则可认为该“潜在故障”电能表有较大几率出现故障，将判断结果作为参考，提醒管理人员重点检查该电能表，确认该电能表是否真的出现了故障。

上述方法实际上是默认电能表的电流检测值是准确的，因为每组电能表的负载是不相同的，负载电流差异很大，由于没有可参考的对照数据，无法判断电流检测值的准确性。所以影响计量误差的最大因素就是电压检测误差了，通过计算电压检测误差与电能计量误差，比对两种误差的变化趋势，看电能计量误差与电压误差的关联度（若计量误差和电压检测误差有相同的变化趋势，则两者的关联度高；反之则关联度低），若两者的关联度较高，认为计量误差主要是由电压检测误差引起的；若两者的关联度低，则计量误差可能是由电能表故障造成的。

本方案中通过数据插值和拟合的手段得到多组电压误差数据和计量误差数据，无需进行大量的计算获得所有采样时间点的误差，在保证数据可靠性和数据量的前提下可以减少对算力的占用；且通过比对曲线的方式可以直观快速的得到比对结果，缩短二次筛查的时间。

上述步骤是在快速筛查的基础上进行二次检测分析，当快速筛查出的“潜在故障”电能表大于等于二组时，通过对这些“潜在故障”电能表的检测数据进行对照分析，可以进一步提高故障检测的可靠性。

本实施例中的故障分析预警系统还包括数据筛选单元，电能表的识别信号包括电能表的识别编码和电能表的运行时长。

数据筛选单元用于轮流对数据存储单元中的数据进行筛选，并将筛选出的数据传输至计算分析单元。数据筛选单元根据各组电能表的运行时长和电流值，选取N组运行时长处于同一时长区间（时长区间以半年为基础累积，例如运行时长区间为半年以内、半年至一年、一年至一年半……）以及电流值处于同一电流区间（电流值以2A为基础累积，例如电流值区间为0-2A、2-4A、4-6A……）的电能表的数据，并将数据传输至计算分析单元，由计算分析单元进行后续处理。在数据筛选的过程中，运行时长的优先级高于电流值，即数据筛选单元先是从同一运行时长区间内选取电流值处于同一区间的电能表，若电能表的数量达到N则停止筛选，并将这N组电能表的数据传输至计算分析单元进行后续处理；若当前运行时长区间且当前电流值区间内的电能表数量不足N，则从当前运行时长区间内的相邻电流值区间内补充筛选，直至电能表的数量达到N。即轮流将各个运行时长区间内各个电流值区间内的电能表都选中一次。

这样做的好处是可以将运行状态相近的电能表选出作为检测对象，减少运行时长和电流值对电流表电压误差的影响，排除这些因素对对比结果的干扰，使进行分析计算的数据源更合理，有利于提高计算分析的可靠性；另外，通过轮流筛选的方式可以保证每一组电能表都能被选中进行故障分析，避免出现漏检的情况。

本实施例中的故障分析预警系统还包括数据处理单元，数据处理单元用于对“潜在故障”和“出现故障”电能表的数据进行处理，以判断是否出现干扰数据，再将出现干扰数据的电能表定义为“受到干扰”电能表，将“受到干扰”电能表的识别信息发送至计算分析单元，由异常报警单元发出“信号干扰”信息。

具体的：当计算分析单元分析出某一组电能表为“潜在故障”电能表或“出现故障”电能表时，数据处理单元从数据存储模块中读取该组电能表以前一个历史采样时间T内的数据，并将这两个采样时间段T内相同采样点的电压值一一比对（例如每个采样时间T内的采样点数量为10，则将当前采样时间T内第一个采样点的电压值与以前一个采样时间T内第一个采样点的电压值进行比对，相应的第二个采样点的电压值与第二个采样点的电压值进行比对），计算出各个采样点的电压差值，若各个采样点的电压差值大小呈周期性变化，则认为该电能表在当前采样时间T内受到信号干扰（此时可能是电能表周围环境中存在干扰信号源，该干扰信号作用于电能表内部的元器件导致电压采集结果受到影响），其检测数据为干扰数据。

本实施例中的故障分析预警系统还包括标记单元，标记单元用于对“潜在故障”电能表、“出现故障”电能表以及“受到干扰”电能表进行标记，并将被标记的电能表的识别信息发送至数据筛选单元，在后续的检测过程中，数据筛选单元将不会选取被标记的电能表的数据，以避免异常电能表的数据对其他电能表检测的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电能表故障检测方法，其特征是：在一个采样时间T内，以一定的采样频率检测获取N组电能表在各个采样点的实时电压值，根据N组电能表的在各个采样点实时电压值计算得到各个采样点的实时平均电压值M，再将各个采样点时各组电能表的实时电压值与实时平均电压值M进行比较，当某组电能表的实时电压值大于或小于实时电压平均值M的次数达到预设次数时，初步判断该组电能表可能潜在故障，将其定义为“潜在故障”电能表，向维护人员发出异常提示信息；还对“潜在故障”电能表进行进一步检测，即读取“潜在故障”电能表在采样时间T内的历次电压值和电流值以及T时间内累积消耗电能值；建立平面直角坐标系，坐标系的X轴为采样时间点，坐标系的Y轴为采样电压，根据坐标系内的各个采样时间点对应的采样电压确定各个坐标点；区分出采样电压值位于220V基准电压线上方和下方的坐标点，将基准电压线上方的各个坐标点顺次连接得到上折线，将基准电压线下方的各个坐标点顺次连接得到下折线；计算上折线与基准电压线之间区域的面积S1，并计算下折线与基准电压之间区域的面积S2；计算出S1与S2的差值A；将T时间内采集到的历次电压值和电流值输入到标准计量模型中，由标准计量模型输出T时间内消耗的电能值E1，并读取该“潜在故障”电能表在T时间内消耗的电能值E2，计算出E1与E2的差值B；选取连续的几个采样时间段T，计算出这些采样时间段内的A值和B值；对A值进行数据插值拟合，得到拟合曲线J，并对B值进行数据插值拟合，得到拟合曲线K；比对拟合曲线J和拟合曲线K，在拟合曲线J上选取上升曲线段并在拟合曲线K上截取相同时间段内的曲线段即对比曲线段，获取拟合曲线K中对比曲线段上升的时间Tk并计算时间Tk与对比曲线段时间的比值，将各个对比曲线段时间Tk与对比曲线时间的比值累加，将累加结果与对比曲线段的数量进行比较，当两者的比值小于设定的预设比值时，将该“潜在故障”电能表定义为“出现故障”电能表，并向管理人员发送异常报警信息。

2.根据权利要求1所述的电能表故障检测方法，其特征是：在获取数据后并进行计算前还包括对数据进行筛选，即根据各组电能表的运行时长和电流值，选取N组运行时长处于同一时长区间以及电流值处于同一电流区间的电能表的数据，筛选出的数据用于进行后续的计算。

3.根据权利要求2所述的电能表故障检测方法，其特征是：在数据筛选的过程中，运行时长的优先级高于电流值，即数据筛选单元先是从同一运行时长区间内选取电流值处于同一区间的电能表，若电能表的数量达到N则停止筛选，并将这N组电能表的数据进行后续处理；若当前运行时长区间且当前电流值区间内的电能表数量不足N，则从当前运行时长区间内的相邻电流值区间内补充筛选，直至电能表的数量达到N。

4.根据权利要求1所述的电能表故障检测方法，其特征是：当判断某一组电能表为“潜在故障”或“出现故障”电能表时，读取该组电能表以前一个历史采样时间T内的数据，并将这两个采样时间段T内相同采样点的电压值一一比对，计算出各个采样点的电压差值，若各个采样点的电压差值大小呈周期性变化，则认为该电能表在当前采样时间T内受到信号干扰，其检测数据为干扰数据，向维护人员发出“受到干扰”信息。

5.根据权利要求4所述的电能表故障检测方法，其特征是：对“潜在故障”电能表、“出现故障”电能表以及“受到干扰”电能表进行标记，在后续进行数据筛选时，不选取被标记的电能表的检测数据。

6.一种电能表故障检测系统，其特征是：包括多块电能表和故障分析预警系统，所述故障分析预警系统包括数据存储单元、计算分析单元以及故障报警单元，所述数据存储单元用于存储各个电能表上传至分析预警系统的检测数据，所述检测数据包括电能表的识别信息、实时电压值、电流值、电功率值以及实时消耗电能值；所述计算分析单元用于在一个采样时间T内，以一定的采样频率检测获取N组电能表在各个采样点的实时电压值和实时电流值，根据N组电能表的在各个采样点实时电压值计算得到各个采样点的实时平均电压值M，再将各个采样点时各组电能表的实时电压值与实时平均电压值M进行比较，当某组电能表的实时电压值大于或小于实时电压平均值M的次数达到预设次数时，判断该组电能表可能出现故障，将其定义为“潜在故障”电能表，并将“潜在故障”电能表的识别信息发送至故障报警单元；所述故障报警单元用于向维护人员发送异常提醒信息；对于“潜在故障”电能表，计算分析单元从数据存储单元中读取“潜在故障”电能表在采样时间T内的历次电压值和电流值以及T时间内累积消耗电能值；建立平面直角坐标系，坐标系的X轴为采样时间点，坐标系的Y轴为采样电压，根据坐标系内的各个采样时间点对应的采样电压确定各个坐标点；区分出采样电压值位于220V基准电压线上方和下方的坐标点，将基准电压线上方的各个坐标点顺次连接得到上折线，将基准电压线下方的各个坐标点顺次连接得到下折线；计算分析单元计算上折线与基准电压线之间区域的面积S1，并计算下折线与基准电压之间区域的面积S2；计算分析单元计算出S1与S2的差值A，差值A的正负和大小反映电压采样偏离误差；将T时间内采集到的历次电压值和电流值输入到标准计量模型中，由标准计量模型输出T时间内消耗的电能值E1，并从数据存储单元中读取该“潜在故障”电能表在T时间内消耗的电能值E2，计算分析单元计算出E1与E2的差值B，差值B的正负和大小反映电能计量偏离误差；计算分析单元选取连续的几个采样时间段T，计算出这些采样时间段内的A值和B值；计算分析单元对A值进行数据插值拟合，得到拟合曲线J，并对B值进行数据插值拟合，得到拟合曲线K；计算分析单元在同一坐标系中比对拟合曲线J和拟合曲线K，在拟合曲线J上选取上升曲线段并在拟合曲线K上截取相同时间段内的曲线段即对比曲线段，获取拟合曲线K中对比曲线段上升的时间Tk并计算时间Tk与对比曲线段时间的比值，将各个对比曲线段时间Tk与对比曲线时间的比值累加，将累加结果与对比曲线段的数量进行比较，当两者的比值小于设定的预设比值时，将该“潜在故障”电能表定义为“出现故障”电能表，并由异常报警单元向管理人员发送异常报警信息。

7.根据权利要求6所述的电能表故障检测系统，其特征是：所述故障分析预警系统还包括数据筛选单元，所述数据筛选单元根据各组电能表的运行时长和电流值，选取N组运行时长处于同一时长区间以及电流值处于同一电流区间的电能表的数据，并将数据传输至计算分析单元，由计算分析单元进行后续处理。

8.根据权利要求6所述的电能表故障检测系统，其特征是：所述故障分析预警系统还包括数据处理单元，当计算分析单元分析出某一组电能表为“潜在故障”电能表或“出现故障”电能表时，数据处理单元从数据存储模块中读取该组电能表以前一个历史采样时间T内的数据，并将这两个采样时间段T内相同采样点的电压值一一比对，计算出各个采样点的电压差值，若各个采样点的电压差值大小呈周期性变化，则认为该电能表在当前采样时间T内受到信号干扰，所述异常报警单元向维护人员发送异常提示信息。

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