1.技術背景

用電異常監控技術主要通過電能監測節點作為目標監測節點對其關聯綁定的用電負載對象的異常狀態進行快速響應與準確監控，以解決用電監控的安全性問題。該項技術涉及無線物聯網邊緣智能與測控的技術領域，主要涉及面向電能監測及安全監控的邊緣協同感知網絡及智能硬件設備。

電力能源的綜合利用效率主要體現在安全性、節能性及經濟性方面。隨著物聯網智能技術的發展，電能監測與安全監控管理不僅面向電力生產、傳輸、配送環節，還需要更廣泛、深入地涵蓋到分布式用電節點的用電全過程，對用戶範圍內不同用電場景中用電負載對象及終端設備進行監測監控。

隨著無線通信、物聯網及監測控製等技術的快速發展，面向工業現場環境的用電設備監控管理，建立可提供分布式、低功耗、大數據、持續性、邊緣與中心智能管理相結合的信息服務系統，對於用電節點能源利用效率及安全水平，進行監測、監控、彙總、評估、指導等信息服務，不僅可以提供實時安全性監控，還可以為持續改善電能使用效率及安全性管理提供決策依據。

電能監測節點設備（如電能表、電能計量傳感器、電能計量插座等）可支持電能監測數據采集，通過狀態監測、位置感知、遠程控製及異常處理，實現諸多智能管理能力，但在用電設備匹配、瞬態異常響應及保護等方面，其安全性仍需要進一步提升。

2.2現有電能監測技術對於用電過程的安全監控，主要存在以下缺陷：

1)安全保護缺乏對目標場景的關聯性：現有技術基於物聯網邊緣網絡進行電能監測時，現場環境由分布式電能監測節點進行監測數據采集（並上傳給上位主機）時，多個電能監測節點各自作為相對獨立的目標監測節點，相互之間缺乏必要的協同服務，包括協同感知監測、協同數據處理、協同通信及協同保護，以及針對不同目標場景狀態，動態調整電能監測策略預案的靈活性。

2)對接入接出瞬態缺乏安全保護：現有技術的安全保護主要針對用電負載運行過程，而對負載對象接入接出（插拔）的瞬態過程，缺乏更有針對性行的有效保護。對於特殊工業環境的負載熱插拔，為了進行防弧而不得不采取過於結構過於複雜、成本極高的特殊防弧保護技術。

3).節能性與安全監控能力的平衡問題：現有技術電能監測模式，在用電負載處於不同運行狀態（如未接入或接入後的正常運行、潛在異常或臨界異常狀態），缺乏根據當前目標場景及負載對象狀態進行由針對性的靈活選擇與適應能力。不加區別的實時監測數據處理，不僅會導緻敏感性資源（如功耗、算力、帶寬）的無謂損失、大量的數據冗餘；也會導緻在重點目標負載對象真正出現瞬態異常時，缺乏更為實時、有效的異常處理能力。

4)實時性與穩定性之間的平衡問題：現有技術並沒有很好地解決瞬態保護的實時性與穩定性之間的平衡問題。若異常保護按一段時間的有效值響應，則因缺乏實時性導緻瞬態異常響應時間過長，而且在電能信號出現瞬態畸變時，有效值並不能很好地反映瞬態衝擊量；但是，若對瞬態監測值進行響應，則會產生較大的誤差與不穩定性，尤其在瞬態脈衝畸變較大時。

因此，如何對用電負載對象的監測模式進行彈性調整，以對處於異常狀態的負載對象具備更加安全的監控能力，如何對瞬態異常特征參數進行跟蹤監控，以能夠快速、準確地獲得瞬態異常的觸發響應，成為亟待解決的技術問題。

2.關於藍奧聲電能異常監測技術

2.1藍奧聲電能信號瞬態異常響應技術所解決的技術問題

該項技術要解決的技術問題在於，電能監測節點根據當前負載對象的異常狀態等級，通過調整監測模式使得當異常狀態變量符合瞬態異常條件時，能夠快速獲得瞬態異常響應，以此解決節能性與安全監控能力的平衡問題；通過對瞬態異常特征參數進行臨界實時跟蹤處理和臨界反饋監測，在瞬態異常時能夠快速獲得與前置觸發響應，從而解決實時性與穩定性之間的平衡問題。

2.2類似競爭技術的缺陷問題（→見前述）

3.技術解決方案

3.1概述

某一電能監測節點作為目標監測節點，對其關聯綁定的用電負載對象的用電異常狀態進行監控。

首先，根據分級異常條件對當前的目標監測信息進行狀態評估處理，獲得所述負載對象的異常狀態信息；根據所述異常狀態信息，當所述負載對象處於潛在異常狀態時，啟動安全監測模式：對所述負載對象的異常狀態變量進行安全跟蹤監測；當所述異常狀態變量符合臨界異常條件時，則啟動臨界監測模式；當所述異常狀態變量符合瞬態異常條件時，即獲得瞬態異常響應。

其次，當所述負載對象處於臨界異常狀態時，通過臨界實時跟蹤處理獲得所述負載對象的瞬態異常特征參數；基於所述瞬態異常特征參數，通過臨界反饋監測，調整與瞬態異常條件對應的前置觸發條件；當被跟蹤監測的前端輸入信號符合所述前置觸發條件時，即獲得瞬態異常響應。

1)瞬態保護：所述電能監測節點在獲得瞬態異常響應時，立即觸發自身與/或關聯節點的瞬態保護控製模塊，對處於瞬態異常狀態的所述負載對象進行瞬態異常保護；所述電能監測節點根據當前對關聯負載對象的保護需求的緊急性及覆蓋範圍，根據所述保護需求與保護代價的平衡評估，選擇適當的瞬態保護模式。

2)異常條件：所述分級異常條件包括潛在異常條件、臨界異常條件和瞬態異常條件；所述電能監測節點根據所述分級異常條件進行所述狀態模式解析，包括：根據所述分級異常條件對所述負載對象關聯的目標場景狀態進行判斷：1)符合所述潛在異常條件時，進入所述潛在異常狀態；2)符合所述臨界異常條件時，進入所述臨界異常狀態；3)當符合所述瞬態異常條件時立即觸發瞬態異常保護處理。

3)前置觸發：所述電能監測節點通過動態反饋調整與所述分級異常條件對應的前置觸發條件，而對不同級別的異常狀態進行跟蹤監測；所述電能監測節點通過設置額定比較信號與/或追蹤監測時間步長，而反饋調整所述前置觸發條件。

4)保護方式：所述電能監測節點根據瞬態保護模式，采取以下至少一種方式進行瞬態異常保護：方式一，單點瞬態保護方式：所述電能監測節點立即觸發自身節點裝置的瞬態保護控製模塊對所述負載對象進行所述瞬態異常保護；方式二，聯動瞬態保護方式：所述電能監測節點通過無線場景聯動，觸發關聯保護節點對所述負載對象進行所述瞬態異常保護。

5)保護等級：周邊關聯保護節點根據接收到的異常觸發信號，按觸發響應優先級啟動所述瞬態異常保護：當所述保護等級較低時，僅需要所述優先級較高的關聯保護節點啟動瞬態異常保護；而當所需保護等級較高時，則需要所述優先級較低的關聯保護節點啟動瞬態異常保護；直至必要時所有的關聯保護節點啟動瞬態異常保護。

基於該項技術開發了一種用電異常監控裝置，所述裝置為電能監測節點作為目標監測節點，對其關聯綁定的用電負載對象的用電異常狀態進行監控。

所述裝置由以下模塊構成：狀態模式解析模塊：用於根據分級異常條件對當前的目標監測信息進行狀態評估處理，獲得所述負載對象的異常狀態信息；潛在異常監測模塊：用於根據所述異常狀態信息，當所述負載對象處於潛在異常狀態時，啟動安全監測模式：對所述負載對象的異常狀態變量進行安全跟蹤監測；臨界異常監測模塊：用於當所述異常狀態變量符合臨界異常條件時，則啟動臨界監測模式；瞬態異常響應模塊：用於當所述異常狀態變量符合瞬態異常條件時，即獲得瞬態異常響應。

在上述模塊基礎上，所述裝置還可擴展以下模塊：臨界實時跟蹤模塊：用於當所述負載對象處於臨界異常狀態時，通過臨界實時跟蹤處理獲得所述負載對象的瞬態異常特征參數；臨界反饋監測模塊：用於基於所述瞬態異常特征參數，通過臨界反饋監測，調整與瞬態異常條件對應的前置觸發條件；前置觸發響應模塊：當被跟蹤監測的前端輸入信號符合所述前置觸發條件時，即獲得瞬態異常響應。

基於該項技術開發了一種用電異常監控系統，所述系統由若幹電能監測節點所構成；其中，不同的電能監測節點作為目標監測節點與/或協同感知節點，對關聯綁定的用電負載對象的用電異常狀態進行監控；所述系統為一種邊緣協同感知網絡系統，至少包括目標監測模塊與協同處理模塊。

4.技術效果

4.1解決的技術問題

從技術方案可知，電能監測節點對用電負載對象的用電異常狀態進行監控，當負載對象處於潛在異常狀態時，啟動安全監測模式，當異常狀態變量符合臨界異常條件時，則啟動臨界監測模式；以此避免在負載對象處於正常狀態時，電能監測對於敏感性資源的過多占用，從而解決監測模式對於節能性與安全監控能力的平衡問題。

電能監測節點對用電負載對象的用電異常狀態進行監控，當負載對象處於臨界異常狀態時，通過臨界實時跟蹤處理獲得瞬態異常特征參數和臨界反饋監測，調整與瞬態異常條件對應的前置觸發條件，使得當被跟蹤監測的前端輸入信號符合前置觸發條件時，快速獲得瞬態異常響應，從而解決實時性與穩定性之間的平衡問題。

4.2技術效果

相對於現有技術，該項技術面向用電異常監控，解決了數據實時性與資源占用、穩定性與響應速度、節能性與安全性等之間的平衡性、靈活性問題；因此具有安全性高、監測模式靈活、對瞬態異常響應快速準確的有益效果；具體表現在以下幾個方面：

1)電能監測節點在負載對象接人接出環節，通過對用電負載接入進行識別感知；對接收到的對象識別信號進行對象匹配核驗，以配置調整與當前負載對象相匹配的監測模式參數，以此解決針對當前負載對象的匹配安全性及監測模式的靈活性問題。

2)電能監測節點對於用電負載在常態下采取低功耗的節能監測模式。當負載對象未接(空載）或正常運行時，電能監測節點處於節能監測模式，有利於節約電能監測功耗，減少數據冗餘；尤其為了減少安裝成本在窄帶無線通信時，通過彈性數據上傳，減少無線幹擾及數據資源競爭。

3）基於目標場景狀態感知及監測信息處理，通過狀態模式評估對處於異常狀態的負載對象，通過提升監測模式等級而提升監測數據的實時性和安全性；在負載對象處於潛在異常狀態時，啟動潛在異常監測模式；有利於快速異常響應及異常響應處理，包括記錄異常過程、保護數據、異常告警等處理。

4）電能監測節點在負載對象處於臨界異常狀態時，以臨界實時跟蹤處理獲得瞬態異常特征參數，有利於提升對異常響應的實時性與一緻性；通過發送具有有更高活躍度的異常觸發狀態信標，具有觸發響應快、優先級高，使得協同感知節點可以在短時間快速、可靠地獲得前置觸發響應。

5)電能監測節點在臨界異常監測模式下，通過對狀態變量以臨界實時跟蹤處理獲得瞬態異常特征參數，並通過瞬態衝擊量預測及臨界反饋監測，解決瞬態異常響應的穩定性與一緻性問題；當電能信號出現瞬態畸變時，仍可對瞬態異常獲得快速準確的響應，解決了實時性與穩定性之間的平衡問題。

6)電能監測節點（如電能表、電能計量傳感器、電能計量插座等）可支持電能監測數據采集；基於對負載對象的感知識別，進行電能信號監測及異常響應處理，對負載對象接入接出（插拔）的瞬態，有更有針對性的有效保護。

7）電能監測節點基於邊緣協同感知網絡面向用電場景對象，其中全部或部分電能監測節既可作為目標監測節點又可作為協同感知節點，使得電能監測節點設備具有較好的硬件複用性和無線互操作協同性。

8)基於該項技術開發的系統具有面向應用的邊緣協同計算的協同服務能力：協同感知節點不僅提供無線網絡通信服務、還具有針對感知監測應用（如定位追蹤、能源監測、燈光控製）提供作為邊緣協同計算的協同數據處理的服務能力、協同並發服務能力強、網絡配置便利性好、自愈能力、穩定性高。