基于指定范围分析的智能电表故障诊断系统

技术领域

本发明涉及电表故障诊断技术领域，具体地说，涉及基于指定范围分析的智能电表故障诊断系统。

背景技术

智能电表现场可靠运行的风险主要来源于自身元器件失效导致的电表故障和运行环境异常导致的异常运行状态，质量管控通过电表安装前的试验和安装后的运行抽检、周期检验来保证电表的可靠运行，缺点是实时性差，无法及时发现电表出现故障进行维修，造成更多的损失，同时在工人对电表进行维修时，需要将电表进行全面检测，从而获取电表的故障类型进行维修，检测步骤较为麻烦，影响电表维修的效率，为了减少这种情况，鉴于此，提出基于指定范围分析的智能电表故障诊断系统。

发明内容

本发明的目的在于提供基于指定范围分析的智能电表故障诊断系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，提供了基于指定范围分析的智能电表故障诊断系统，包括电表记录单元、指定范围单元、故障确定单元、故障类型保存单元以及故障类型发送单元；

所述电表记录单元用于对智能电表的运行数据进行记录；

所述指定范围单元用于根据电表记录单元记录的运行数据中提取电表的正常运行数据，根据正常运行数据进行均值标准差统计分析，根据分析结果指定基准范围；

所述故障确定单元用于根据电表记录单元记录的运行数据结合基准范围进行差值比较，根据比较数据确定电表的故障数据；

所述故障类型保存单元用于根据电表记录单元记录的运行数据中提取智能电表的故障运行数据，并根据故障运行数据进行故障类型筛选，筛选获取不同的电表的故障类型数据；

所述故障类型发送单元用于将故障确定单元确定的故障数据结合故障类型保存单元获取的故障类型数据进行故障匹配分析，确定故障数据的故障类型，并发送至维修人员进行电表维修。

作为本技术方案的进一步改进，所述电表记录单元与智能电表建立数据记录库，通过智能电表自身的数据采集功能，将运行数据传输至数据记录库，从而获取电表的运行数据。

作为本技术方案的进一步改进，所述指定范围单元包括运行数据提取模块和指定范围模块；

所述运行数据提取模块用于将电表记录单元采集的运行数据根据电表运行状态进行划分，获取正常运行数据和故障运行数据；

所述指定范围模块用于根据运行数据提取模块获取的正常运行数据进行均值标准差统计分析，获取基准范围。

作为本技术方案的进一步改进，所述指定范围模块通过对正常运行数据进行统计分析，计算正常运行数据的均值和标准差，根据正常运行数据的均值和标准差，取均值加减3倍标准差作为基准范围建立基准范围。

作为本技术方案的进一步改进，所述故障确定单元包括故障比较模块，所述故障比较模块用于将电表记录单元采集最新的运行数据结合基准范围进行差值比较，若运行数据大于和小于基准范围时，即确定电表出现了故障，向故障类型发送单元发送故障的最新运行数据，若运行数据处于基准范围内，即保持继续比较。

作为本技术方案的进一步改进，所述故障类型保存单元包括故障分类模块，所述故障分类模块用于根据故障类型建立故障数据库，再将运行数据提取模块获取的故障运行数据进行故障类型筛分，根据筛分结果将故障运行数据分别输入对应的故障数据库。

作为本技术方案的进一步改进，所述故障类型发送单元包括故障类型匹配模块，所述故障类型匹配模块用于接收故障比较模块发送的最新运行数据，并将最新运行数据结合故障数据库进行比对，寻找相似度最高的故障数据库，并根据寻找的故障数据库确定电表的故障类型，并发送至维修人员，使其获取电表故障类型进行维修。

作为本技术方案的进一步改进，所述故障类型发送单元还包括故障校正模块，所述故障校正模块用于根据故障比较模块发送的最新运行数据，结合电表的位置信息和电路拓扑图对故障位置进行定位，从而尝试进行自行修复，若无法自行修复，再将最新运行数据发送至故障类型匹配模块。

作为本技术方案的进一步改进，所述故障类型发送单元还包括维修方式采集模块，所述维修方式采集模块用于在维修人员对电表修复完毕后，采集维修人员的修复方案，并将修复方案随着此次故障数据输入故障数据库，若后续出现同数据故障，向维修人员发送对应的修复方案进行维修即可。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

该基于指定范围分析的智能电表故障诊断系统中，通过指定范围单元和故障确定单元设定基准范围，并实时将运行数据和基准范围就差值比较，从而在出现故障时，及时发送故障信号，避免实时性差，无法及时发现电表出现故障进行维修，造成更多的损失，通过故障类型保存单元和故障类型发送单元将故障类型进行分析，将故障类型发送至工作，辅助工人快速完成维修作业，避免工人对电表进行维修时，需要将电表进行全面检测，从而获取电表的故障类型进行维修，检测步骤较为麻烦，影响电表维修的效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构原理图。

图中各个标号意义为：

10、电表记录单元；20、指定范围单元；30、故障确定单元；40、故障类型保存单元；50、故障类型发送单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1所示，本实施例目的在于，提供了基于指定范围分析的智能电表故障诊断系统，包括电表记录单元10、指定范围单元20、故障确定单元30、故障类型保存单元40以及故障类型发送单元50；

电表记录单元10用于对智能电表的运行数据进行记录；

电表记录单元10与智能电表建立数据记录库，通过智能电表自身的数据采集功能，将运行数据传输至数据记录库，从而获取电表的运行数据。步骤如下：

准备数据记录库：创建一个适合存储电表运行数据的数据库，可以选择关系型数据库如MySQL、Oracle或时间序列数据库如InfluxDB、Prometheus等；

配置智能电表：通过与智能电表进行通信，配置其数据采集功能，并设置数据传输协议如Modbus、DLT645等以及通信参数如串口号、波特率等。确保智能电表能够通过特定的接口和协议与数据记录库进行数据传输；

数据采集和传输：利用智能电表自身的数据采集功能，定期采集电表的运行数据如电流、电压、功率因数等，并通过预设的通信协议将数据传输至数据记录库；

数据存储：将采集到的电表运行数据存储在数据库中，可以根据需要设计数据库表结构，包括电表编号、采集时间、电流、电压等字段。

指定范围单元20用于根据电表记录单元10记录的运行数据中提取电表的正常运行数据，根据正常运行数据进行均值标准差统计分析，根据分析结果指定基准范围；

指定范围单元20包括运行数据提取模块和指定范围模块；

运行数据提取模块用于将电表记录单元10采集的运行数据根据电表运行状态进行划分，获取正常运行数据和故障运行数据；步骤如下：

运行状态判定：根据预设的运行状态判定规则或故障诊断算法，对采集到的电表运行数据进行分析，判断电表的运行状态正常或故障，当功率因数小于0.9时被视为故障；

数据分类：根据电表的运行状态将采集到的运行数据分类为正常运行数据和故障运行数据。可以通过设定阈值或规则来划分正常和故障运行数据；

数据存储：将分类后的正常运行数据和故障运行数据分别存储在数据库或文件中。可根据需求设计合适的数据存储方式和数据结构，方便后续的数据分析和处理；

指定范围模块用于根据运行数据提取模块获取的正常运行数据进行均值标准差统计分析，获取基准范围。公式如下：

假设表名为″normaldata″，字段名为″value″：

查询正常运行数据：SELECT value FROM normaldata；

计算均值：SELECT AVG(value)FROM normaldata；

计算标准差：SELECT STDEV(value)FROM normaldata；

其中，SESELECT为计算，value FROM为查询，AVG(value)FROM为均值，STDEV(value)FROM为标准差；

确定基准范围以均值加减3倍标准差为例：基准下限＝均值-3*标准差，基准上限＝均值+3*标准差。

指定范围模块通过对正常运行数据进行统计分析，计算正常运行数据的均值和标准差，根据正常运行数据的均值和标准差，取均值加减3倍标准差作为基准范围建立基准范围。

故障确定单元30用于根据电表记录单元10记录的运行数据结合基准范围进行差值比较，根据比较数据确定电表的故障数据；

故障确定单元30包括故障比较模块，故障比较模块用于将电表记录单元10采集最新的运行数据结合基准范围进行差值比较，若运行数据大于和小于基准范围时，即确定电表出现了故障，向故障类型发送单元50发送故障的最新运行数据，若运行数据处于基准范围内，即保持继续比较。步骤如下：

提取最新运行数据：从已采集和记录的运行数据中提取最新的运行数据；

计算差值：将最新的运行数据与基准范围进行比较，计算其与基准范围的差值。差值diff可以计算为：latestvalue最新的运行数据-lowerbound基准范围；

判断故障：根据比较结果判断是否出现故障。若差值大于基准范围diff＞0或小于基准范围diff＜0，即说明电表出现故障；

发送故障数据：如果电表出现故障，则发送故障类型发送单元50包含最新运行数据的故障报警通知；

继续比较：如果运行数据处于基准范围内diff＝0，表示电表正常运行，可以继续采集最新运行数据并进行下一轮的比较。

故障类型保存单元40用于根据电表记录单元10记录的运行数据中提取智能电表的故障运行数据，并根据故障运行数据进行故障类型筛选，筛选获取不同的电表的故障类型数据；

故障类型保存单元40包括故障分类模块，故障分类模块用于根据故障类型建立故障数据库，再将运行数据提取模块获取的故障运行数据进行故障类型筛分，根据筛分结果将故障运行数据分别输入对应的故障数据库。步骤如下：

建立故障数据库：根据需要，创建一个或多个故障数据库，用于存储不同类型的故障数据。可以选择关系型数据库或其他适用的存储方式；

筛分故障类型：使用适当的算法或规则，对从运行数据提取模块获取的故障运行数据进行故障类型筛分。根据故障现象、特征或其他预设的判据，将故障运行数据归类为不同的故障类型；

数据插入故障数据库：根据筛分结果，将故障运行数据分别插入对应的故障数据库中。可以使用数据库的插入操作如INSERT语句将数据记录插入到相应的表中。

故障类型发送单元50用于将故障确定单元30确定的故障数据结合故障类型保存单元40获取的故障类型数据进行故障匹配分析，确定故障数据的故障类型，并发送至维修人员进行电表维修。

故障类型发送单元50包括故障类型匹配模块，故障类型匹配模块用于接收故障比较模块发送的最新运行数据，并将最新运行数据结合故障数据库进行比对，寻找相似度最高的故障数据库，并根据寻找的故障数据库确定电表的故障类型，并发送至维修人员，使其获取电表故障类型进行维修。步骤如下：

接收最新运行数据：从故障比较模块接收最新的运行数据；

比对故障数据库：将最新运行数据与故障数据库中保存的故障数据进行比对。可以使用相应的相似度计算算法如欧氏距离、余弦相似度等来衡量最新运行数据与故障数据库中故障数据之间的相似程度；

寻找相似度最高的故障数据库：通过比对结果，寻找与最新运行数据相似度最高的故障数据库；

确定电表的故障类型：根据相似度最高的故障数据库中记录的故障类型，确定电表的故障类型；

发送至维修人员：将确定的故障类型信息发送给相应的维修人员，使其了解电表的故障类型，并展开相应的维修工作。

故障类型发送单元50还包括故障校正模块，故障校正模块用于根据故障比较模块发送的最新运行数据，结合电表的位置信息和电路拓扑图对故障位置进行定位，从而尝试进行自行修复，若无法自行修复，再将最新运行数据发送至故障类型匹配模块。步骤如下：

接收最新运行数据：从故障比较模块接收最新的运行数据；

故障位置定位：结合电表的位置信息和电路拓扑图，对故障位置进行定位。根据电表所在的位置、连接的线路和设备等信息，确定故障可能发生的位置；

自行修复尝试：根据故障位置的定位结果，进行自行修复尝试。可以根据故障类型的常见处理方法或操作指南，尝试解决明显的问题或修复故障；

判断是否能自行修复：判断自行修复尝试是否成功。如果故障得到解决，结束流程。若无法自行修复，进入发送最新运行数据至故障类型匹配模块；

发送最新运行数据至故障类型匹配模块：将最新运行数据发送至故障类型匹配模块，以便进一步确定故障类型并采取相应的维修措施。

故障类型发送单元50还包括维修方式采集模块，维修方式采集模块用于在维修人员对电表修复完毕后，采集维修人员的修复方案，并将修复方案随着此次故障数据输入故障数据库，若后续出现同数据故障，向维修人员发送对应的修复方案进行维修即可。步骤如下：

在维修完成后，与维修人员交流并获取修复方案：与维修人员沟通，了解他们对电表故障的修复方案。可以记录下他们采用的方法、步骤和相关参数等信息；

将修复方案与故障数据一起存入故障数据库：将维修人员提供的修复方案和此次发生故障的相关数据比如运行数据、故障类型等一起存入故障数据库。可以建立一个专门的表来存储修复方案信息，其中字段包括故障数据和修复方案等；

当后续出现相同故障时，从故障数据库中查询修复方案：根据后续出现的故障数据，在故障数据库中查询是否存在相同的故障类型或运行数据。如果有匹配的数据，提取对应的修复方案；

向维修人员发送修复方案进行维修：将从故障数据库中提取的修复方案发送给维修人员，让他们根据修复方案进行相应的维修工作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。